Interstellare Raumfahrt

Hallo Daniel!
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Jahrzehne andauernde Reise<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Dann müsste man schon mit sehr hoher Geschwindigkeit reisen!
Ich denke, dass es ein paar Jährchen länger dauern wird [;)]

Die New Horizons Sonde braucht mehr als 10 Jahre um von der Erde zum Pluto zu fliegen. Der ist ca. 5 Mrd. km weit weg. Bei einem Stern beträgt die Entfernung, wie z.B. bei Proxima Centauri um die 4 Lichtjahre (!)
Meinst du mit Zustand, dass die (im "Teilchen") enthaltene Information unverändert bleibt, egal wie weit sie sich durchs All bewegt?

Hallo Daniel,

ich vermute, dass du den Einstein-Podolsky-Rosen-Effekt bzw. die verschränkten Teilchen aus der Quantenmechanik meinst. Siehe dazu http://de.wikipedia.org/wiki/EPR-Effekt
Ein ruhendes neutrales Pion (Spin 0) zerfällt in ein Elektron und ein Positron. Diese zwei Teilchen fliegen mit entgegengesetzten Impulsen auseinander und besitzen entgegengesetzte Spins (Impuls- bzw. Drehimpulserhaltung). Der Spin-Zustand des einen Teilchens ist eine Überlagerung von Spin up und Spin down, die Wahrscheinlichkeit, den einen Zustand zu messen, ist gerade 50%. Wird bei einem Teilchen eine Messung gemacht, kollabiert die Überlagerung der Zustände in einen einzigen Zustand. Gleichzeitig - sofort - ist auch der Spin des anderen Teilchens zu 100% bestimmt. Unabhängig von der Distanz der zwei Teilchen hat also die eine Messung den Zustand des entfernten Teilchens beeinflusst - sozusagen mit Überlichtgeschwindigkeit.
Informationen wurden bei diesem Experiment aber keine transportiert...

Ich hoffe, das war jetzt einigermassen richtig. [8)]

Gruss, Peter

Hallo Peter,

wie sieht das EPR-Experiment aus, wenn statt einem Pion sagen wir 1000 Pionen verwendet werden. Könnte so nicht ein bestimmtes Bit-Muster übertragen werden? Der Empfänger wüßte dann lediglich nicht, ob er das Muster oder ein inverses Muster sieht. Bei der Dekodierung würde es aber mit sehr großer Wahrscheinlichkeit klar welches Muster Sinn macht.

Hallo Daniel,

Sonnensegel finde ich auch sehr faszinierend. Die Amerikaner wollten da glaube ich auch mal eine Sonde starten, die aus privaten Mitteln finanziert werden sollte. Es gab jedoch technische Probleme und das ganze Projekt verschwand wieder in der Schublade. Für interstellare Reisen ist sowas leider nicht zu gebrauchen, da zu langsam und zu empfindlich. Die meisten Überlegungen, hinsichtlich einer Realisierung innerhalb des Sonnensystems, gehen dabei in Richtung dünne Metallfolie.

Hallo Bernhard,

das Problem ist wohl, dass du mit der Messung des Spins zwar die Wellenfunktion in einen bestimmten Zustand kollabieren lassen kannst, du aber nicht entscheiden kannst, welcher Zustand das sein soll. Du kannst also keine externe Information auf die verschränkten Teilchen geben.

Gruss, Peter

Hallo Peter,

noch eine weitere Frage: Was passiert eigentlich wenn der eine Zustand polarisiert wird? Wird dadurch die Verschränkung der Zustände aufgehoben?

Im TV gab es ja schon mal einen Bericht über eine erfolgreiche Teleportierung von Quantenzuständen. War das mal wieder eine Ente?
Gruß,

Bernhard

Hallo ihr,

soweit ich weiß, ist das schon wirklich gelungen. Und viele Informationen wird man wirklich nicht übermittel können, weil sich das Quant nur in zwei Zustände versetzen lässt. Aber das würde doch schon reichen, um einen Zustand 0 und 1 zu haben. Mit 8 solcher Quanten hat man immerhin schon ein 8Bit System und man kann schon komplexere Informationen zu den 8 "Gegenquanten" übermitteln. Ich glaube in die Richtung geht die Forschung auch und wird vllt in Zukunft möglich sein.

Ich hoffe ich hab keinen Mist gesponnen, aber so war zumindest mein Wissensstand *g*.

Gruß, Alex.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Bernie4321</i>
<br />Hallo Peter,

noch eine weitere Frage: Was passiert eigentlich wenn der eine Zustand polarisiert wird? Wird dadurch die Verschränkung der Zustände aufgehoben? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Hallo Bernhard,

was meinst du mit "polarisiert"? Wenn bei einem Teilchen eine Messung gemacht wird, wird natürlich dessen Zustand beeinflusst, was die Verschränkung aufhebt.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Im TV gab es ja schon mal einen Bericht über eine erfolgreiche Teleportierung von Quantenzuständen. War das mal wieder eine Ente?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Auch bei der Quantenteleportation können keine Informationen schneller als Licht übertragen werden. Allerdings haben wir in der QT keine solch technischen Sachen behandelt... [;)] Ich verweise darum lieber auf die Wikipedia.

Gruss, Peter

Hallo,

zur Informationsübermittlung kann ich nix beitragen, da fehlt mir wohl noch der ein oder andere Doktortitel [;)]

Aber zum Sonnensegel, Das wird interstellar nichts, zumindest nicht durch die Sonne angetriebene Segel, weil die Kraft der Sonne mit dem Quadrat zur Entfernung abnimmt, also eher was für interplanetaren Verkehr. Theoretisch sollen aber mit entsprechend großen (viele viele Quadradkilometer) und sehr sehr dünnen Segeln (die wir in den nächsten paar Hundertjährchen nicht haben werden) sind 0,01c drin. Es gibt auch Ideen die Segel mit Laser anzutreiben, das sind aber nochmals ganz andere Dimensionen, sowohl was den Rohstoffaufwand als auch die Energie angeht (nicht in den nächsten paar Tausend Jährchen zu erwarten) [;)]

Das Buch "Space - Creating a spacefaring Civilization" von Dr. Robert Zubrin ist klasse wenns um solche Fragen geht, er ist da etwas zu enthusiastisch aber er bleibt auf dem Boden physikalischer Tatsachen, m.W. aber nur auf english erhältlich.

Das mit dem 0,1c zu einem auf Fusion basierenden Antrieb kommt in etwa hin, nur weiß niemand ob man so was vom Papier in die Realität bekommt, das werden wohl auch meine Urururururenkel nicht mehr erleben [:)]

Grüße Benny

Hi,
nette Diskussion hier. [:D]

Das mit dem Sonnensegel hat Benny korrekt erklärt.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">zur Informationsübermittlung<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Soweit ich weiss, kann man durch tunneln höhere Geschwindigkeiten erreichen als Lichtgeschwindigkeit.
Da das tunneln von Teilchen zufällg geschieht, können damit keine informationen übertragen werden.

Ohne den Tunnelprozess würde in unserer Sonne keine Kernfussion stattfindnen.

Zum Thema verschränkte Quantenteilchen: Wird doch erforscht, um Quantencomputer zu realisieren. Wurde schon teilweise erfolgreich umgesezt. Versteh ich aber nicht viel von nur: Das es im normalen PC 2 Zustände gibt 0 und 1 im Quantensystem 3.

Zum Thema Antrieb: Atomkraft! Genauer gesagt kleine ausgestoßene Atombomben. Wurde schon theoretisch erforscht. Einziges Problem, der Strahlenschutz und der Vertrag über Atomtests im Weltraum.

Verbessert mich bitte wenn ich Blödsinn erzähle! [:D]

mfg
Kai

Hallo Kai,

du meinst sicher Projekt Daedalus oder Project Orion, das ist nun wirklich theoretisch machbar aber politisch wohl nie wieder durchzusetzen, wenn sogar von kleinen Reaktoren wegen des Risikos abgesehen wird... [:)] Aber es wurde damals gezeigt dass wenn man Unfallbedenken, Sicherheitsgedanken und die Frage der Kosten über Bord wirft mit vorhandenen Mitteln interstellaren Raumflug zumindest <b>theoretisch</b> schon hätte betreiben können.

Grüße Benny

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: BennyH</i>

Das mit dem 0,1c zu einem auf Fusion basierenden Antrieb kommt in etwa hin, nur weiß niemand ob man so was vom Papier in die Realität bekommt, das werden wohl auch meine Urururururenkel nicht mehr erleben [:)]

Grüße Benny
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Hallo Benny,

ich habe mir mal die relativistische, kinetische Energie eines Raumschiffes der Masse 1000kg (also ganz schön leicht) ausgerechnet. Ergebnis: Ein Kraftwerk mit 1000 MW müßte gut 14 Jahre lang seine volle Leistung fahren, um diese Energie aufzubringen.

Moin,
die Sache mit dem Sonnensegel ist in sofern problematisch, das das Segel selbst möglichst dünn sein muss, damit es wirtschaftlich betrieben werden kann. Dann ist es aber sehr anfälig gegen all das Kleinzeug, was so im Sonnensystem rumfliegt (staub, Mikrometeoriten ...) Und wenn man mit dem Ding interstellare Geschwindigkeiten erreciht hat ( was wie Benny gesagt hat schwierig ist), dann sind, so meine ich gelsen zu haben, selbt die vereinzelten Wasserstoffatome schon gefährliche geschosse.

Ma ne Frage: wenn man mit c oder 1/2 c oder was in de größenordnung fliegen will,muss man doch mordsmäßig beschleunigen. Und zwar wirklich heftig.
Wie lange würde so eine beschleungungsphase dauern, damit man ihr Ende erlebt, und zwar nicht als Fleck an der Rückscheibe des Raumschiffes?

Und: Wo liegt das Problem mit der Zündung von kleinen H- bzw. Atombomben im Weltall? (Natürlich mit einem gewissen Sicherheitsabstand zur Erde)

cs
jonny

Hallo Bernie,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">ich habe mir mal die relativistische, kinetische Energie eines Raumschiffes der Masse 1000kg (also ganz schön leicht) ausgerechnet. Ergebnis: Ein Kraftwerk mit 1000 MW müßte gut 14 Jahre lang seine volle Leistung fahren, um diese Energie aufzubringen. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Na dann, das ist ja richtig human [;)] Aber die Masse ist unverschämt leicht und die Leistung für die fernere Zukunft wahrscheinlich zu klein [:)]

(==&gt;)jonny: Die Beschleunigungsphase dauert bei solch extremen Geschwindigkeiten verdammt lange, vor allem weil man wie du ja schon erkannt hast nicht mit einer unbegrenzten g-Zahl beschleunigen kann (die ja das einzige ist was dich an die Rückscheibe verteilen könnte), beschleunigt man also ganz gemächlich mit 1g dauert das lange (wie lange bin ich jetzt zu faul zum nachschauen, ausrechnen kann ich das nicht). Das Hauptproblem ist im Übrigen gar nicht (nur) das Beschleunigen sondern primär das Abbremsen, das verbraucht ja auch wieder Unmengen an Treibstoff, <b>aber</b> auch hier ist Rettung in Sicht, zumindest einer fernen Generation in Form eines magnetischen Segels, zum Beschleunigen wenig geeignet aber zum Abbremsen optimal und effizient. Wird es aktiviert bremst es sich automatisch am interstellaren Medium ab.

Naja zu den Bomben: a.) das Timing muss perfekt sein b.) Es darf keine Fehlzündungen geben und das über einen Zeitraum von vielen vielen Jahren c.) man bedenke die schiere Masse an Bomben die man braucht (Atombomben sind eh Schrott weil sie eine Mindestmasse aufweisen müssen, kleine H-Bömbchen sind da praktikabler). Ist halt irgendwie die "Holzhammermethode"

CS Benny

Hallo jonny,

es gibt da die relativistische Raketengleichung (s. google.de mit "relativistic rocket equation") und diverse Literatur, wie z.B. Thorsten Fließbach, Mechanik, S. 324 f. Damit hat man bei einer konstanten Beschleunigung von 1g (also Erdbeschleunigung) nach 191 Tagen im Raumschiff etwas mehr als 1/2 c. Auf der Erde vergehen während dieser Beschleunigungsphase etwas mehr als 200 Tage (Zwillingsparadoxon).

Dieses Ergebnis ist doch recht erstaunlich und überrascht sogar erfahrene Deep-Sky-Kollegen. Na, läßt das nicht hoffen??

CS Barnie

Hm, 1g über so einen langen Zeitraum... das braucht Energie ohne Ende. Wo soll die herkommen?

Heiko

Hallo,

ich hab gestern noch mal Bücher gewälzt, zwei drei Sachen zu Sonnensegel, Beschleunigung und Fusion:

Sonnensegel:

So wie ich das verstanden habe hängt sehr viel davon ab wie dünn die Segel konstruiert werden können und natürlich welche Fläche sie haben (alles natürlich hypothetisch da wir in absehbaren Jahrhunderten diese Technologie nicht haben werden...) Hätte man ein Segel mit einem Radius von 2343 km (viel) und einer Dicke von nur 0,001 Mikrometer (sehr wenig da nur vier Atomlagen) dann könnte man eine Endgeschwindigkeit von 0,77c erreichen, das Problem sind aber nicht nur die utopischen Grössen von Durchmesser und Dicke sondern vor allem dass man so ein Raumschiff sehr nah an der Sonne starten müsste um den Effekt richtig auszunutzen was aber zu einer Beschleunigung von 18g führen würde was wohl Ketchup produziert...

Thema Laser, auch hier wieder die bis in ferne Zukunft utopischen Anforderungen an Material und Grösse aber mal in der Theorie: Ein Raumschiff von 1000 Tonnen Masse mit einem 343km Segel das wiederum nur 0,001 Mikrometer dick ist könnte mit einem starken Laser dessen Leistung etwa dem fünffachen der Sonne auf der Erde entspricht mit fast 1g Beschleunigung innerhalb von 2 Monaten 0,15c erreichen. Die Linse die man bräuchte um den Laser auf die weiten Entfernungen zu bündeln müsste etwa 100m gross sein. Die Jahresleistung des Lasers läge bei 240 Terrawatt (etwa dass was auf der Erde heute in 20 Jahren verbraucht wird, da man 2 Monate beschleunigt wären es "nur" 3xJahresoutput_Erde, nunja heute sicher ausser Frage aber in ferner Zukunft sicher eine mittelgroße Kaffeemaschine [:)]

Dann zitiere ich noch mal eine Textstelle (Dr. Robert Zubrin) bei dem es um eine (von mehreren) Art von Fusionsantrieb geht, war ja die Tage zu faul die rauszusuchen [;)]

As a third alternative, one could implement fusion propulsion without bombs, lasers, or micro-bomblets by using a large magnetic confinement chamber to contain a large volume of reacting thermonuclear fusion plasma. This is presumably the type of system that would be used to produce fusion power in the future, except in such a fusion drive most of the ultra-hot (tens of billions of degrees, or several megavolts) fusion products would be allowed to leak out of one end of the reactor to produce thrust, whereas the rest would be used to heat the plasma to 500 million degrees C (50) kilovolts) or so, which is the proper temperature for fusion reactors.
Some of the lower-temperature plasma would also leak out, because of its lower energy it could be decelerated by an electrostatic grid and used to produce electric power for the ship.
The magnetic nozzles used by fusion propulsion systems would not be as good as the 94% efficient bell nozzles used in chemical rocket engines but would be more effective at channeling thrust than the 25% efficient pusher plate of the old Orion. Probably an efficiency of about 60% could be achieved. Assuming that to be the case, then a D-He3 fusion rocket should be able to attain an exhaust velocity of about 5 % the speed of light. Since practical spacecraft can be designed to reach a speed about twice their engines' exhaust velocity, this implies that such fusion propulsion systems could make 10 % lightspeed. Ignoring the small ammount of extra time (some months) to accelerate, that means one-way to Alpha Centauri in 43 years, or 86 years if we need to use the propulsion system to slow down.

So weit...

CS Benny

Eine Möglichkeit um im Weltall zu reisen, wäre auch ein Antimaterie-Generator, so wie`s die Alien machen.
Einfach für kurze Zeit den Raum krümmen und damit Start und Zielpunkt annähern und dann rüber fliegen.

Hi Welkin,

ich nehme deinen Post trotz Aliens mal Ernst [;)]

Jau gar kein Problem das ganze, verstösst nicht gegen die RT aber die Energie die für so eine Aktion nötig wäre übersteigt das Masseäquivalent unseres Universum, also eher nicht praktikabel auch nicht für eine mehrere Millarden Jahre weiterentwickelte Zivilisation [:)]

Grüsse Benny

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">ich nehme deinen Post trotz Aliens mal Ernst <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Danke, war auch ernst gemeint.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Aber die Energie die für so eine Aktion nötig wäre übersteigt das Masseäquivalent unseres Universum<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Ich kenn mich in Phsyik nicht besonders gut aus. Aber unsere Naturgesetzte und Verständins davon, sind nicht sehr alt. 300 Jahre seit Newton und 90 Jahre seit Einstein? Das ist im Vergleich zur Menscheitsgeschichte oder zum alter der Erde eine millisekunde.
Ich denke da wird sich noch einiges tun. Versteht mich nicht falsch, ich zweifle nicht an Naturgesetzte, aber es werden sicher irgendeinmal bestimmt verfeinert, angepasst, verändert. Wie alles im Leben.

Hätte man vor 50 Jahren Astronomen nach Exoplaneten gefragt, hätten sie wohl möglich den Kopf geschüttelt. Heute sind sie Realität. Bzw. sie waren immer da. Nur der Mensch hat sie nicht gesehen, wie auch? Dazu brauchte es bessere und grössere Teleskope.

Was hätten wohl die Wright Brüder (erster Motorflug 1903) gedacht, wenn man sie vor eine B-2 (stealth bomber) gestellt hätte?
Die hätten sich wohl kaum die Techik dahinter erklären können. Dabei liegt nur ein Menschenleben zwischen diesen Entwicklungen.

Hallo Welkin,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Danke, war auch ernst gemeint.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Dacht ich mir's doch [;)]

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">300 Jahre seit Newton und 90 Jahre seit Einstein? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das ist korrekt aber was Newton gesagt hat ist heute nicht falsch, und wenn wir denn dann irgendwann mal eine Quantentheorie der Gravitation haben wird auch die Relativitätstheorie nicht falsch werden, es sind nur jeweils Grenzfälle die durch eine umfassendere Theorie ergänzt werden, an den grundlegendsten Erkenntnisse wird das nicht rütteln, aber ich stimme dir in so fern zu; Wir wissen es nicht.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Hätte man vor 50 Jahren Astronomen nach Exoplaneten gefragt, hätten sie wohl möglich den Kopf geschüttelt. Heute sind sie Realität. Bzw. sie waren immer da. Nur der Mensch hat sie nicht gesehen, wie auch? Dazu brauchte es bessere und grössere Teleskope. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Du wirst dich wundern, vor weit mehr als 50 Jahren war das Thema Exoplaneten weitaus verbreiteter als in den Jahren vor dem tatsächlichen ersten Nachweis! Sogar ferne Galaxien wurden postuliert (allerdings noch ohne experimentelle Belege) lange bevor Hubble nachwies, dass die vielen "Spiralnebel" ferne Sternensysteme sind...

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Was hätten wohl die Wright Brüder (erster Motorflug 1903) gedacht, wenn man sie vor eine B-2 (stealth bomber) gestellt hätte?
Die hätten sich wohl kaum die Techik dahinter erklären können. Dabei liegt nur ein Menschenleben zwischen diesen Entwicklungen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Ja sie hätten wohl ganze schöne Glubscher bekommen [:)] Aber das alles verstösst ja auch nicht gegen fundamentale Naturgesetze, schon klar dass man vieleicht eines fernen Tages (so wir dann noch da sind) irgendwann auf Dinge kommt die heute einfach noch nicht offensichtlich sind, aber so lange sollte man sich bei solche spassigen Überlegungen zur interstellaren Raumfahrt auf das verlassen was wir wissen. Immerhin ist es doch erstaunlich, dass zumindest auf dem Papier interstellarer Raumflug bereits in den 60ern möglich gewesen wäre (natürlich nicht was das finanzielle und den politischen Willen angeht, aber die Technik war und ist da). Ich denke aber grundsätzlich, dass das sehr viel weit entfernteren Generationen vorbehalten sein wird, und ich rede hier nicht von ein paar Hundert Jahren... Vieleicht in näherer (paar Hundert Jahre) Zukunft mal den ein oder anderen Versuch einer unbemannten Sonde, das kann ich mir schon vorstellen.

CS Benny