Hallo Experten
Ist künstliche Schwerkraft durch Rotation tatsächlich möglich?Wenn ja,warum wird das bei der neuen Raumstation nicht angewendet?
Der Effekt, den wir als Gravitation wahrnehmen ist im Grunde eine Beschleunigung, die Körper - abhängig von der Grösse ihrer schweren Masse - erfahren. Also ein Körper mit der Masse m wird mit der Beschleunigung g in Richtung Erdmittelpunkt gezogen. Die Hierbei geltende Formel F(Kraft)=m(Masse)*g(Erdbeschleunigung). Was wir Menschen als Schwerkraft empfinden ist ( wie der Name schon sagt ) die Kraft F. Jeder Effekt, der es schafft, ebenso wie die Gravitation auf jeden einzelnen Punkt eines schweren Körpers eine Kraft F auszuwirken, ist also geeignet, künstlich Gravitation zu simulieren.
Das o.a. Konzept, „künstliche“ Schwerkraft durch Rotation zu erzeugen beruht auf der Ausnutzung der bei der Rotationsbewegung wirkenden Zentripetalkraft bzw. der Radialbeschleunigung bei einer Rotationsbewegung. Diese Radialbeschleunigung muss zur Simulation der Erdschwere gleich der Erdbeschleunigung gewählt werden. Die Radialbeschleunigung berechnet sich als a®=r*w^2. (a = Bescvhleunigung, r=Bahnradius, w=(Omega)=Winkelgeschwindigkeit ). Die Erdbeschleunigung beträgt g=9,81 m/s^2.
Wenn man eine Raumstation ( denkbar wäre eine ringförmige Station ) mit einem Durchmesser von 100m annähme, also ein Radius von 50 m vom Mittelpunkt, dann ergäbe sich für die Rotationsgeschwindigkeit : w=Wurzel(9,81/50)1/s=0,4429 (1/s).
Es gilt w=2*Pi*f. Somit ergibt sich : f= 0,0705 1/s. Die Umdrehungszeit wäre dann T=1/f=14,18 s. Also müsste eine (relativ grosse) Station von 100m Durchmesser sich innerhalb von ca. 14 Sekunden einmal um ihre Achse drehen, damit an der äußeren Rändern etwa Erdschwerkraft simuliert wird. Ich denke, es wäre technisch sehr aufwendig gewesen, eine konstante Drehung mit dieser Geschwindigkeit einzustellen. Besonders, wenn man bedenkt, dass man den Kurs einer solchen Station auch korrigieren muss, oder Space-Shuttles andocken wollen. Ist bestimmt schwerer, wenn sich die Station so schnell dreht.
Was aber vielleicht noch wichtiger ist : Man WILL ja gar keine Schwerkraft für seine Experimente ! Weswegen soll man denn sonst Experimente auf einer Raumstation machen ? Man macht ja in einer Raumstation ABSICHTLICH Experimente mit Nullschwerkraft, weil man die auf der Erde nicht machen kann !.
Wäre also unsinnig, auf einer Raumstation, auf der man Null-G-Experimente machen will künstliche Gravitation zu erzeugen…
Gruss,
Jürgen
Gruss,
Jürgen
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Hallo Jürgen
Danke für die schnelle Antwort.Also künstliche Schwerkraft ist möglich.Das mit der Raumstation meinte ich so:smiley:amit die Besatzung nicht unnötig belastet wird gibt es eine Art Ruhe- und Schlafraum in denen normale Schwerkraft herrscht.Daran hängt dann das Labor mit null g in dem dann die Experimente durchgeführt werden.
Gruß Robert
Damit die Besatzung nicht unnötig belastet wird
gibt es eine Art Ruhe- und Schlafraum in denen normale
Schwerkraft herrscht. Daran hängt dann das Labor mit
null g in dem dann die Experimente durchgeführt werden.
Prinzipiell wäre das mit vertretbarem Aufwand zu machen. Das Problem besteht darin, daß das Labor natülich nicht an der rotierenden Station „hängen“ darf. Statt dessen müßte es völlig frei im Raum hängen. Damit es nicht durch die Gravitation der Station angezogen wird und mit dieser kollidiert, muß ein Sicherheitsabstand von einigen Kilometern eingehalten werden.
Hierbei muß man Vor- und Nachteile sorgfältig gegeneinader abwägen. Zwar würde die Besatzung in ihrer Freizeit in den Genuß künstlicher Gravitation kommen, aber dafür müßte sie in Raumanzügen (ein Shuttle kommt nur in Frage, wenn es erschütterungsfrei an die Labors andocken kann) zwischen Labor- und Wohnbereich hin- und herpendeln.
Eine solche Lösung kommt vermutlich nur dann in Frage, wenn die Besatzung der Station so groß wird, daß rotierende Wohneinheiten billiger werden, als ein ständiger Personenverkehr zwischen Orbit und Erdoberfläche.
Ist künstliche Schwerkraft durch Rotation tatsächlich
möglich?Wenn ja,warum wird das bei der neuen Raumstation nicht
angewendet?
Das ist im Prinzip schon möglich, nur überwiegen die Nachteile in diesem Fall die Vorteile. Man müßte alles viel stabiler (und damit schwerer) bauen, damit die rotierende Konstuktion diese ganze Fülle sonst nicht vorhandener Kräfte aushält. Das ist ja gerade der Vorteil der Schwerelosigkeit, daß diese Kräfte wegfallen.Man müßte ständig dafür sorgen, daß das System nicht unwuchtig wird, sobald sich jemand bewegt. Dann gibt es noch die Corioliskräfte, die bei kleinen Rotationsradien recht stark in Erscheinung treten:
Jemand der losgeht, wird evtl. zur Seite gedrückt, oder Wasserstrahlen werden krumm, etc.
Künstliche Schwerkraft durch Rotation wird schon lange überlegt, zB für wirklich lange Raumfahrten (Mars), wo man zwei Raumkapseln mit einem langen Seil verbindet, und das ganze dann in Rotation versetzt. Eine Raumstation mit ruhenden und rotierenden Teilen zugleich, luftdicht, ist technisch wohl äußerst schwierig. Ich glaube, man ist schon ganz froh, überhaupt irgendwas im All errichten zu können.
Gruß Moriarty
Prinzipiell wäre das mit vertretbarem Aufwand zu machen. Das
Problem besteht darin, daß das Labor natülich nicht an der
rotierenden Station „hängen“ darf. Statt dessen müßte es
völlig frei im Raum hängen. Damit es nicht durch die
warum sollte der null-g bereich von dem rest getrennt sein, nur weil dieser rotiert. im all gibt es kein oben und unten mehr, deshalb würde der null-g bereich natürlich genau im rotationszentrum liegen.
es gibt ja nun wirklich genug sci-fi filme und serien in denen das prinzip schon gezeigt wird.
der ring, welcher sich dreht muss vermutlich viele hundert meter durchmesser haben, damit man den geschwidungkeitsunterschied zwischen kopf und füssen nicht merkt (wenn man aufrecht steht)
ob so eine station im erdnahen orbit bleiben kann wage ich zu bezweifeln, weil bahnkorrekturen bei so einem gigantischen kreisel bestimmt schwer werden.
gruss
STK
warum sollte der null-g bereich von dem rest getrennt sein,
nur weil dieser rotiert.
Wenn der innere Bereich mitrotiert, gibt es auch dort eine Zentrifuglakraft, die zwar so gering ist, daß man sie nicht spürt, aber groß genug, um die Mikrogravitationsexperimente zu beeinflussen.
deshalb würde der null-g bereich natürlich genau im
rotationszentrum liegen.
Dort würde er aber nicht bleiben.
Material und Personal müssen irgendwie vom Rand der Station ins Zentrum und zurück transportiert werden. Durch die Bewegung der Aufzüge würde es aber zu einer ständigen Verlagerung der Rotationsachse kommen. Selbst, wenn diese nur wenige Zentimeter beträgt, müßte ein aufwendiger Unwuchtausgleich durchgeführt werden um die Mikrogravitation aufrechtzuerhalten oder die Station müßte wirklich gigantisch werden.
Wenn die Labors im Zentrum von der Station entkoppelt sind, bleiben sie zwar von der Wanderung der Rotationsachse verschont, aber dafür unterliegen sie einer gravitativen Wechselwirkung mit dem Rest der Station. Solange sie sich exakt im Zentrum befinden, heben sich zwar alle Gravitationskräfte auf, aber sobald sie sich aus dem Zentrum entfernt, bewegt sie sich mit wachsender Geschwindigkeit auf die nächstgelegene Wand zu. Um sie daran zu hindern müßte eine ständige Lagekorrektur vorgenommen werden, die entweder die Mikrogravitation stört, oder sehr aufwendig ist.
Die einfachste Variante besteht in einer vollständigen Entkopplung der rotierenden und nichtrotierenden Bereiche, mit einem Sicherheitsabstand, der eine Lagekorrektur weitgehend unnötig macht.
es gibt ja nun wirklich genug sci-fi filme und serien in denen
das prinzip schon gezeigt wird.
Es gibt auch genügend sci-fi filme und serien, in denen gebeamt und durch die Zeit gereist wird, daß es nur so raucht. Das bedeutet noch lange nicht, daß das auch tatsächlich möglich ist.
ob so eine station im erdnahen orbit bleiben kann wage ich zu
bezweifeln, weil bahnkorrekturen bei so einem gigantischen
kreisel bestimmt schwer werden.
Hier muß man wieder Vor- und Nachteile gegeneinander abwägen. Eine Station diesen Ausmaßes wird sicher stark durch die Reibung mit der Atmosphäre gebremst und muß unter großem Energieaufwand auf ihrer Höhe gehalten werden. Die Größe und die Rotation machen Lagekorreturen zu einem noch größeren Problem.
Auf der anderen Seite würde sie sich auf einer höheren Bahn im unteren Van Allen Gürtel befinden und wäre einer Strahlung ausgesetzt, die meterdicke Panzerungen notwendig macht. Außerdem wäre die Versorgung infolge des höheren Orbits energieaufwendiger (vom Bau garniocht zu reden).
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nach dem lesen aller vorangegangenen artikel taucht bei mir die frage auf: kann man schwerkraft denn noch anders erzeugen als durch rotation (lassen wir das mit der masse mal weg).
grüße sera
Durch Beschleunigung
Hi S.A.D.
Klar geht das. Bei Beschleunigung (oder Abbremsung- ist auch nix anderes) wirkt auf einen Körper eine simulierte Schwerkraft, die ihn entgegen der Beschleunigungsrichtung scheinbar anzieht. Kannst du z.B. mal im Auto ausprobieren. Im Weltraum muss man einfach dauernd beschleunigen oder bremsen, und schon hat man seine Schwerkraft. Ist natürlich etwas energieaufwendig.
Gruss
Mike
P.S. Küstliche Gravitation a la Star Trek gibt es leider nicht, mir ist auch kein theoretischer Ansatz dazu bekannt. (SchadeSchadeSchade)
Bei Beschleunigung (oder Abbremsung- ist auch
nix anderes) wirkt auf einen Körper eine simulierte
Schwerkraft
danke mike,
wir haben hier in der eifel allerdings glatteis, deshalb klappt das im auto nur schwer.
wenn ich nun beschleunigung (negative und positive), masse, und fliehkraft als quelle für schwerkraft ausschliesse, gibt es da noch etwas?
in welchem medium (vakuum?)wird die schwerkraft wie (wellen?)übertragen; gibt es tätsächlich gravitationswellen im nichts.
p.s. ich kenn´mich leider mit star-treck-technik auch nicht aus.
grüße sera
Jetzt wirds schwierig
Hi Sera
Ich bin ja weiss Gott kein Fachmann für mod. Teilchenphysik…
Aber ich probiers mal.
Die Schwerkraft wird lt Theorie durch ein masseloses teilchen (ähnlich wie das Photon) übertragen (die Grvitation ist ja ebenfalls eine fernwirkende Kraft). Dieses Teilchen ist allerdings auch eine Welle… das heisst, sowohl die Beschreibung der Gravitation als Welle oder als Teilchen ist unvollständig, da es sich wie beides verhalten kann.
Dieses teilchen/welle ist allerdings vie viel energieärmer als die photonen, welche ja die „Träger“ der Elektromagnetischen Kraft sind.
Das macht die Messung dieser Gravitationswellen so furchtbar schwierig, bis dato ist sie noch keinem gelungen. (Wer das schafft, bekommt einen Nobelpreis…)
Die Übertragung erfolg durch alles hindurch, da das Graviton (bleiben wir mal dabei) über keine der anderen 3 Käfte (Elektromagnetismus, schw. Kernkraft, starke Kernkraft) mit der materie wechselwirkt. Es beachtet sozusagen diese Kräfte nicht, und geht somit einfach durch. Etwas ähnliches macht z.b. das Neutrino, das nicht an die elektromagn. wechselwirkung teilnimmt, dadurch ist es viel schwerer nachweisbar…
Die Übertragung erfolgt durch das Vakuum, allerdings ist das Vakuum nicht so leer, wie man denkt, denn es enthält daneben Photonen, Neutrinos und sog „virtuelle Teilchen“. das muss man sich so vorstellen. an einem punkt dees raumes entsteht ein Teilchen-Antiteilchen Paar, das sich gleich danach wieder gegenseitig vernichtet.Sozusagen „borgt“ sich der Raum Energie, um sie in materie umzuwandeln, und dann wird die materie wieder in Energie umgewandel, mit der dann die energiebilanz wieder ausgeglichen wird. Diese gespenstischen Teilchen kann man tatsächlich messen!
Die genaue Theorie dazu übersteigt allerdings mein Verständniss bei weitem.
(ich hab ein Trollhirn, immer nur Steine im Kopf… (
)))
Wie könnte man jetzt künstlich Gravitation erzeugen… man bräuchte einen Graviton-Generator, also etwas, was aus normaler Energie (Strom usw) Gravitonen produziert. Man bräuchte einen Weg, Photonen in Gravitonen umzuwandeln. Dies ist allerdings noch tiefste Science-Fiction, da gibt es noch nicht einmal wirklich brauchbare Theorien. (ja ja, superstring usw, aber nachjvollziehbare vorhersagen sind da noch nicht rausgekommen)
… so, jetzt bin ich mal gespannt, was die Physiker dazu sagen… hoffentlich isses nicht völliger Blödsinn, was ich da geschrieben habe.
wir haben hier in der eifel allerdings glatteis, deshalb
klappt das im auto nur schwer.
na dann, guten Rutsch
Gruss
ins ehem. Vulkanland
Mike
Servus
ja, so kenne ich das auch. Trotzdem war da doch der Einstein der behauptet hat, gravitation kommt dadurch zustand, daß masse den raum krümmt. widersprechen sich nicht allg. relativitätstheorie und graviton?
herbert
Einstein und das Graviton
Servus
ja, so kenne ich das auch. Trotzdem war da doch der Einstein
der behauptet hat, gravitation kommt dadurch zustand, daß
masse den raum krümmt. widersprechen sich nicht allg.
relativitätstheorie und graviton?
Die allgemeine Relativitätstheorie ist tatsächlich unvollständig, da sie das Gravitationsverhalten bei hohem Gravitationsgradienten (z.B. schwarzes Loch), nicht korrekt beschreibt. Warten wir auf die Quantengravitation,denn diese muss die allg. relativitätstheorie mit einschliessen.
Was allerdings nicht heisst, das es den gekrümmten raum nicht gibt. (Da gibt es genug Untersuchungen zu). Nur scheinen Raumkrümmung, Graviton, und Gravitationswelle verschiedene Seiten ein und desselben Würfels zu sein.
Nun wir werden sehen, was die werten Physiker so rauskriegen.
Gruss
Mike
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widersprechen sich nicht allg. relativitätstheorie und graviton?
Ja und das ist nicht weiter verwunderlich, da sich die allgemeine Relativitätstheorie bekanntermaßen nicht so richtig mit der Quantemechanik unter einen Hut bringen läßt.
Gravitation
ich bin der meinung, daß es eine Gravitationskraft als solche garnicht gibt, sondern alles nur auf stoßprozesse von teilchen zurückztuführen ist. man kann im prinzip auch auf den begriff masse in der physik komplett verzichten, sie würde dadurch einfacher und ganauso wenig falsch, wenn man einen proportionalitätsfaktor wegläßt. sie ist ja nur anhand eines stück blech in paris nachweisbar und eigentlich nur ausdruck für eine menge an materie. physikern gelang es noch nicht mir da zu widersprechen.