Ins All OHNE Rakete!

amdgeode

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Hallo Leute,

ich weis dass das Thema schon öfter ausgepackt wurde, das letzte mal 2010. Deswegen hier ein neues Thema:

Ich habe mir gedanken gemacht wie man sicherer und schneller als bisher ins All kommen kann OHNE eine Rakete zu verwenden.

Hier meine Idee:

Wir benutzen eine Art Railgun! Natürlich sind die dabei auftretenden Probleme klar und ich denke das ich für fast jedes Problem eine Lößung habe.
Als erstes bauen wir die Railgun in einen Berg der ca. 5km hoch ist. (Wie auch diverse Observatorien)
Die Railgun wird in einem 45 Grad Winkel in den Berg eingelassen und wird einen Laufdurchmesser von etwa 10 Meter (oder mehr) haben. Saddam hatte mit dem Babilon Projekt schon an einer Railgun mit 1Meter durchmesser gearbeitet die eine Ladung von mehr als einer halben Tonne abfeuern sollte. Der Lauf selbst wird an der Austritsöffnung Luftdicht verschlossen um ein Vakuum im inneren zu erzeugen. Das elemeniert den Luftwiederstand beim Start wie auch den Tunneleffekt. Kurz vor dem austreten des Projektiles wird die Röhre (sehr schnell) geöffnet und das Projektil verlässt den Lauf.

Soviel zum Aufbau der Kanone.

Wie ich durch googln erfahren habe gibt es bereits ein (bemantes) Flugzeug das eine Höchstgeschwindigkeit von 7.274km/h bereits in den 1960er Jahren erreichte, die North-American X-15.
Eine weitere Maschine war die Boeing X-43, sie erreichte am 16. November 2004 eine Geschwindigkeit von Mach 9,6 (über 10.000 km/h). Sie wurde in einer Höhe von nur 12.200 Meter abgesetzt und erreichte nach rund 15 Sekunden seine Endgeschwindigkeit.

Also ich denke das zeigt ganz deutlich die Grenzen des Luftwiederstandes auf. Sofern wenn wir auf 5.000Meter starten ja schon die Hälfte der 10.000Meter erreicht haben.
Da dürfte eine Austritsgeschwindigkeit von 5.000km/h kein Problem sein, wenn nicht sogar mehr.

Natürlich kommt das Raumschiff nicht ganz ohne Antrieb aus sofern es, wenn es zur ISS will, ja auch korrigieren muss.

Jetzt zum Thema "Feuerkraft einer Railgun"

Bei Experimenten mit Railguns während der Strategischen Verteidigungsinitiative der USA wurden Geschwindigkeiten von mehr als 35.000 km/h erreicht (in der Atmosphäre).
Also schnell genug sind sie schonmal. Natürlich darf man nicht zu schnell beschleunigen da sonst schäden an der Hülle zu erwarten sind. Wenn man jedoch die Railgun lange genug baut dann könnte man auch langsam genug Gas geben das man auch bemante Flüge realisieren könnte. Ich dachte dabei an eine Lauflänge von 7km. Aber man muss bedenken dass wenn wir auf einen 5km hohen Berg bauen und dann noch im 45 Grad Winkel, dann kommt das ende nicht mal auf höhe des Merresspiegels. Der Bau einer solchen Anlage würde natürlich einiges an Geld und Ressorcen benötigen aber wenn man das, ähnlich wie die ISS, als länderübergreifendes Projekt auslegen würde dann könnte man das relativ schnell und billig "pro Land" bauen.

Dann brauch man nurnoch ein Schiff das den Belastungen standhalten würde aber ich denke dass das kein Problem sein dürfte bei einer Lauflänge von 7km. Und den Luftwiederstand bei 5.000km/h haben auch schon "North American X-15" und "Boeing X-43" ausgehalten. Und da die ganzen einzelnen Antriebsstufen wegfallen würden, wäre das Schiff erheblich leichter, kleiner und könnte eine gleichgroße oder größere Nutzlast befördern.

Als letztes würde ich empfehlen den Berg über der Anlage komplett mit Solarzellen zu bestücken. Dadurch wirds umweltfreundlich und man hat schon einen Teil der Energie. Allerdings werden bei kleinen Railguns schon Strom im "Giga Watt" bereich benötigt was bei einer Lauflänge von 7km und einem Projektil von "10 bis 30" Tonnen natürlich sehr viel mehr sein wird.

Vielleicht ein paar Atomkraftwerke nebenan bauen :)

Nun wissen wir das der bau einer solchen Anlage möglich ist und wir alle Ressorcen haben um das zu realisieren. Die Frage ist nur wann der erste damit anfängt.
Vielleicht kann dieser Beitrag ja helfen.


Wenn ich irgendwas vergessen habe, ein Problem übersehen habe oder ihr eine Meinung darüber habt, dann Komentierts einfach.
Freue mich schon auf euren Input :)
 

Bynaus

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Bei 7 km (=7000 m) Beschleunigungsstrecke und 5000 km/h (= 1390 m/s) Endgeschwindigkeit hast du eine Beschleunigung von v^2 / 2 a = 28 Ge. Deine Astronauten sind schon durch das Beschleunigen ziemlich tot. Weiter kommt dazu, dass selbst in 5 km Höhe die Luft immer noch einen Druck von 55% des Wertes auf Meereshöhe hat, also auch eine entsprechende Dichte von 55% x 1.2 kg/m3, oder ca. 670 g/m3. Bei einer Geschwindigkeit von 1.39 km/s trifft dein Projektil also pro Sekunde auf Pi * (10m/2)^2 * 1390m/s * 0.67kg/m3 = 73 Tonnen Material. Wenn das Projektil weniger Masse als das hat, wird es deshalb in weniger als einer Sekunde verquetscht wenn es aus dem Lauf kommend plötzlich auf die Luftwand trifft. Es ist nicht so sehr der Luftwiderstand an sich sondern der plötzliche Anstieg des Luftwiderstandes von Null auf diesen Wert welcher hier das Problem ist.

Aber nehmen wir an, das wäre alles kein Problem und würde irgendwie gelöst: 1390 m/s sind noch lange nicht genug, um es in den Orbit zu schaffen - dafür braucht man ca. 8000 m/s (um oben zu bleiben - sonst ist dein Projektil nur einfach der grosse Bruder von Saddams Projekil - und das sollte, da bin ich mir recht sicher, nicht oben bleiben...). Nun musst du entweder stärker beschleunigen (siehe auch: noch flächere Flunder-Astronauten; noch zerquetschtere Projektile beim Austritt aus dem Lauf), oder du brauchst einen zusätzlichen Antrieb - und da bietet sich als einzige gangbare Möglichkeit eine Rakete an. Und das sind nicht etwa Peanuts: von 1390 auf 8000 m/s ist es ein Faktor 5.7 in der Geschwindigkeit, aber ein Faktor 33 in der kinetischen Energie. Dein gewaltiges Bauwerk hätte uns also gerade Mal 3% des benötigten Treibstoffs ins All eingespart. Und deshalb macht das niemand so.

EDIT/PS: Willkommen im Forum!
 
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RPE

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Hallo Bynaus,

In deiner Formel muss es heissen v^2 / 2 s und es sind "nur" 14g. Anerdert aber auch nix :)
 

amdgeode

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Danke für eure Antworten. Leider hab ich von den meisten Formeln dazu keine Ahnung, das gebe ich auch offen und ehrlich zu, aber ich denke zusammen könnten wir vielleicht ne möglich finden das ganze Theoretisch "nutzbringend" möglich zu machen.

Also zu den G Kräften könnte man ja auch unbemannte Schiffe starten die 14G sicher aushalten würden.
Zur plötzlichen Luftwand hab ich mir auch gedanken gemacht, eben wegen diesem Effekt. Wenn man den Lauf offen lässt und statt einem Vakuum die Luft drinnen lässt und beim Start von hinten mit Druckluft antreibt. Aber ich denke das aufgrund der benötigten Luftmenge das ebenfalls nicht klappen würde.
Und wegen der Austrittsgeschwindigkeit könnte man ja "(Theoretisch)" den Lauf verlängern. Wenn da so an die tiefsten Mienen der Welt denke, dann ist da im 45Grad Winkel noch einiges drin.
Das ist natürlich Otopich einen solch langen Lauf zu bauen aber mir gehts nur darum ob das Theoretisch möglich ist. Und selbst wenn man nur 10% der nötigen Energie erreichen würde um ins All zu kommen dann würde sich das meiner Meinung nach schon lohnen da mann die 10% Treibstoff weglassen und einiges an Gewicht sparen könnte.

Ich meine so ne Spacegun würde ja immerhin "NUR" Strom brauchen und wenn mann dann noch 100% grünen Strom nutzen würde, dann wäre das auf jeden Fall ne gute Sache.
 

ralfkannenberg

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Danke für eure Antworten. Leider hab ich von den meisten Formeln dazu keine Ahnung, das gebe ich auch offen und ehrlich zu, aber ich denke zusammen könnten wir vielleicht ne möglich finden das ganze Theoretisch "nutzbringend" möglich zu machen.
Hallo amdgeode,

was soll das nun genau heissen ? Bist Du gewillt, eine Wikipedia-Seite zu öffnen und dort eine Formel abzuschreiben ? Und auch zu korrigieren, wenn man Dir hier sagt, dass sie im falschen Kontext angewandt wurde ?


Freundliche Grüsse, Ralf
 

amdgeode

Registriertes Mitglied
@ ralfkannenberg

Also ich hatte mir hier eigendlich nur Hilfe erwartet, (Da ich wie gesagt nicht so firm darin bin), ein theoretisches Projekt aufzustellen das funktionieren könnte. Es geht weniger darum es jemanden vorzulegen sondern mehr darum herrauszufinden ob es möglich ist und wenn ja wieviel das ganze bringt. Dabei ignoriere ich komplett was es kosten würde oder wieviel Strom man dafür braucht.

Das Thema interesiert mich halt eben schon seit Jahren und ich dachte hier wäre der richtige Ort um das Thema anzusprechen.

Wenn das ganze irgendwann so interessant für die ESA und NASA sein sollte dann werde ich gerne eine Wikipedia Seite schreiben :)
 

Kibo

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Hier eine Kanone die Treibstoff hoch schießen sollte.

Ausserdem gibt es ein paar "Slingshot"-Projekte zu denen ich die Links nicht mehr finde und die Starfire Kanone.

Seit Jules Verne haben Leute diese verrückte Idee, von sinnvollen Anwendungen sind wir trotzdem weit entfernt.
 

ralfkannenberg

Registriertes Mitglied
@ ralfkannenberg

Also ich hatte mir hier eigendlich nur Hilfe erwartet, (Da ich wie gesagt nicht so firm darin bin), ein theoretisches Projekt aufzustellen das funktionieren könnte. Es geht weniger darum es jemanden vorzulegen sondern mehr darum herrauszufinden ob es möglich ist und wenn ja wieviel das ganze bringt. Dabei ignoriere ich komplett was es kosten würde oder wieviel Strom man dafür braucht.

Das Thema interesiert mich halt eben schon seit Jahren und ich dachte hier wäre der richtige Ort um das Thema anzusprechen.

Wenn das ganze irgendwann so interessant für die ESA und NASA sein sollte dann werde ich gerne eine Wikipedia Seite schreiben :)
Hallo amdgeode,

ist Deutsch Deine Muttersprache ? - Ich frage das deswegen, weil Deine Anwort reichlich wenig mit dem zu tun hat was ich gefragt habe.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Das ist natürlich Otopich einen solch langen Lauf zu bauen aber mir gehts nur darum ob das Theoretisch möglich ist. Und selbst wenn man nur 10% der nötigen Energie erreichen würde um ins All zu kommen dann würde sich das meiner Meinung nach schon lohnen da mann die 10% Treibstoff weglassen und einiges an Gewicht sparen könnte.

Das lohnt sich nie: Treibstoff ist günstig und eine Rakete kostet praktisch gleich viel, wenn man sie auf 90% ihrer Grösse schrumpft... Ausserdem ist Wasserstoff + Sauerstoff etwa auch "sauber", und kann auch problemlos aus sauberen Energiequellen hergestellt werden.

Das Projekt hat nur dann eine Chance, wenn man die Kanone ausschliesslich für unbemannte Starts verwendet, die Röhre kurvt, die Austrittsöffnung in sehr grosser Höhe ansetzt und die Projektile mit einem kleinen Raketenmotor (nur schon für die Zirkularisation des Orbits - sonst fallen sie nämlich einfach wieder auf die Oberfläche zurück, selbst wenn sie die nötige Geschwindigkeit haben, denn ein frei fallender Körper der sich im Gravitationsfeld eines Himmelskörpers, aber langsamer als dessen Fluchtgeschwindigkeit bewegt, kehrt immer wieder dorthin zurück, wo das letzte Mal eine Kraft auf ihn gewirkt hat).

Das Problem ist, dass solche Projekte enorm teuer sind, und einen Bedarf an "beschleunigungsresistenter" Nutzlast voraussetzen, der zumindest heute einfach nicht gegeben ist. Für Treibstoff könnte man sich das für 2050+ vorstellen, aber vermutlich gibt es da bessere Lösungen (Import von Mondkratern oder von erdnahen Asteroiden).
 

amdgeode

Registriertes Mitglied
@ ralfkannenberg

Also tatsächlich ist Deutsch nicht meine Muttersprache aber ich dachte dass das mit Wikipedia ein Schertz war. Aber wenn du denkst dass das hilft dann würde ich das auch gerne machen und würde das auch gerne mit euch zusammen wissenschaftlich fundiert angehen. Nur wie gesagt habe ich von den Formeln keine Ahnung.

Aber ich würde das tun, JA.


@Kibo

Danke für die Links, hilft mir schon mal ein gutes Stück weiter.
 

amdgeode

Registriertes Mitglied
@Bynaus

OK also einen zusätslichen Raketenantrieb hatte ich sowieso schon im Plan dabei. Und wenn man den Lauf kurvt dann hatt man schon mal das Problem "in den Berg bauen" erledigt. Aber wie hoch müsste das Ende des Laufs sein das man den Antrieb nur noch für die Umlaufbahn braucht?
 

ralfkannenberg

Registriertes Mitglied
@ ralfkannenberg

Also tatsächlich ist Deutsch nicht meine Muttersprache aber ich dachte dass das mit Wikipedia ein Schertz war. Aber wenn du denkst dass das hilft dann würde ich das auch gerne machen und würde das auch gerne mit euch zusammen wissenschaftlich fundiert angehen. Nur wie gesagt habe ich von den Formeln keine Ahnung.
Hallo amdgeode,

meine Idee war nicht, dass Du auf der Wikipedia eine Seite zu diesem Thema schreibst, sondern meine Idee war, dass Du Dich in der Wikipedia informieren könntest, was Formeln anbelangt.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

amdgeode

Registriertes Mitglied
ACHSSSSSOOOOOOOOOO!!!
Jetzt ist der Groschen gefallen. Das mach ich sowieso die ganze Zeit.
Bin gerade bei der "Reynolds Zahl". Hat zwar mehr mit Fallgeschwindigkeit zu tun aber dort lernt man ne Menge über den Luftwiederstand.

Also keine Sorge :)
 

Dgoe

Gesperrt
meine Idee war, dass Du Dich in der Wikipedia informieren könntest, was Formeln anbelangt.
Neben dem Missverständnis, komplett unabhängig davon:

DER WITZ DES TAGES

klar, gibt es da 'schlag-mich-tod-mäßig-viele' Formeln, aber alle miteinander didaktisch ungeeignet, FAKT!!!
Da gibt es auch nichts zu diskutieren. Beim 'Formeln lernen' versagt eine Enzyklopädie restlos, nur zum Nachschlagen geeignet - also schon vor dem Nachschlagen, sollte man schon eine recht konkrete Idee haben, sprich: im Bilde sein.

Gruß,
Dgoe
 
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ralfkannenberg

Registriertes Mitglied
klar, gibt es da 'schlag-mich-tod-mäßig-viele' Formeln, aber alle miteinander didaktisch ungeeignet, FAKT!!!
Da gibt es auch nichts zu diskutieren. Beim 'Formeln lernen' versagt eine Enzyklopädie restlos, nur zum Nachschlagen geeignet - also schon vor dem Nachschlagen, sollte man schon eine recht konkrete Idee haben, sprich: im Bilde sein.
Hallo Dgoe,

ganz so schlimm ist es ja nun auch wieder nicht und wenn jemand eine Formel unzutreffend angewendet hat, so gibt das ja Anlass, etwas zu lernen. Und zwar an einem ganz konkreten Beispiel.

Hier sehe ich auch die Aufgabe der anderen Forenuser: nicht alles mundgerecht heraussuchen und vorkäuen, sondern lenkend eingreifen, wenn es in die falsche Richtung läuft.

Das kann schon im Kleinen beginnen, dass man sich überlegt, wie man am besten recherchiert; mein "Favorit" für Anfänger: deutsche Wikipedia mit Gegenlesen in der englischen Wikipedia; bei astronomischen Fragestellungen zumindest bei Tabellenwerten die französische Wikipedia, weil die - wie es aussieht - irgendwie die Simbad-Datenbank der Universität Strassbourg geladen haben.


Freundliche Grüsse, Ralf
 
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