Antrieb für Weltraumfahrt

Nach "aktuellem Stand" bedeutet, dass es schon mal revidiert wurde und auch wieder revidiert wird.

Nach aktuellem Stand von vor 500 Jahren war die Erde eine Scheibe und im Mittelpunkt des Universums.
Nach aktuellem Stand von vor 80 Jahren wird ein Mensch niemals schneller fliegen können als der Schall.
Nach aktuellem Stand von vor 40 Jahren wird ein Computer niemals mehr als 265kb RAM benötigen.
Was sagt dir das?

Ich will das Licht und seine Geschwindigkeit auch nicht messen, ich will das SEHEN!
Wenn du das mit bloßem Auge messen kannst, gehste am besten zur Verkehrsüberwachung als menschliches Lasermessgerät. :D

Wahrscheinlich gehst du von dem Licht aus, dass von dir ausgestrahlt wird.
Das ist auch logisch, dass es nicht nach hinten wegfliegt.

Aber so wie du das sagst, würde es bedeuten, dass sich das Licht an deiner Kopfbewegung orientiert.
Wo wir dann wieder beim Mittelpunkt des Universums wären. :D
 
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Soll das heißen wenn etwas mit Lichtgeschwindigkeit auf dich zukommt,
siehst du es gar nicht bis es deine "Augenhöhe" passiert hat?

Und wenn das "Schiff" einen Scheinwerfer vorne drin hat, wirkt er wie aus obwohl er an ist
weil das Licht nicht vor das Schiff ausstrahlen kann weil er selbst schon mit Lichtgeschw. fliegt?

Was passiert denn mit dem Licht das eigentlich nach vorne gestrahlt werden soll?
Sammelt es sich im Scheinwerfer? Wenn ja, wäre das denn nicht wie ein Laser der ihn Zerstört?

Gibts von diesen ganzen Theorien irgendwelche Computeranimationen?
Was normalverständliches ohne Formeln und so. Da geht ja der ganze Motivationsdrang flöten.
Wikipedia schrieb:
Diese Konstanz der Lichtgeschwindigkeit hat weitreichende Folgen für das physikalische Verständnis von Raum und Zeit...
Stimmt! Das merke ich gerade an mir! :(

@Neon: Jaja, mach dich nur lustig du Sack! :heul:
 
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<NeoN> schrieb:
Jep und demnach müsste Licht auch Überlichtgeschwindigkeit erreichen können, wenn es unabhängig von der Bewegung des Messkörpers immer die selbe Auftreffgeschwindkeit hat. :D

Nein, das Licht bewegt sich maximal mit Lichtgeschwindigkeit (daher der Name :D).
Stehst du auf der Erde und misst die Geschwindigkeit kommst du genauso auf die Lichtgeschwindigkeit wie wenn du dich schnell auf die Sonne zu bewegst.

Daraus dürfte in der Tat folgen, dass du das Licht eines Schiffes nicht sehen kannst, bevor es bei dir es, wenn es ebenfalls mit Lichtgeschwindigkeit sich bewegen würde.
Paradoxerweise folgt daraus aber auch, dass für das Schiff selbst du vom Scheinwerfer erleuchtet wirst, denn das Licht bewegt sich ja auch für die Besetzung des Schiffes mit Lichtgeschwindigkeit, dann also mit Lichtgeschwindigkeit releativ zum Schiff, es kommt also bei dir an.

Dieses scheinbar äußerst unlogische Verhalten ist ja der Ausgangspunkt der Relativitätstheorie(n), die ich allerdings auch nicht weiter erklären kann ;)

Dass es paradox klingt, liegt einfach daran, dass die Wahrnehmung die wir haben auf der Simulation beruht, die das Gehirn uns liefert. Und diese ist einzig an Alltagserfahrungen angepasst, was anderes war während der Evolution nie gefordert.
Wie subjektiv allerdings schon das Thema "Zeit" in der Biologie ist, zeigen unterschiedliche Lebensformen.
Eine Fliege nimmt im selben Zeitraum viel mehr Informationen wahr, ihr kommt alles total langsam vor. Für sie ist dies aber normale Geschwindigkeit. Für uns ist die normale Geschwindigkeit eine andere, doch kann die Informationsverarbeitung auch beim Menschen in Schrecksekunden erhöht werden, was in einer ganz anderen Zeitwahrnehmung resultiert: einer viel langsameren.
Alleine das zeigt, dass Wahrnehmung nur eine Simulation ist. Somit lässt sich vieles überhaupt nicht logisch greifen, es passt einfach nicht ins Muster, das das Gehirn einem erstellt und nachdem wir wahrnehmen.

Im Schlaf vergeht die Zeit auch nicht schneller! Nur weil in dieser Zeit keine Informationen aufgenommen werden, scheint sie unendlich kurz zu sein!
Nur durch Taktgeber lässt sich die Zeit überhaupt einteilen, sonst ist sie nicht fassbar. Seien es nun Äußere (Uhren) oder der Innere (was er nun auch sein mag).
Man kann es sich nun so vorstellen, dass Äußerer und Innerer quasi in einem bestimmten Verhältnis zueinander ticken, eine Sekunde kommt einem im vollwachen Zustand immer gleich lang vor. Eine komplett andere Einteilung ergäbe sich nun aber, wenn der Innere Taktgeber plötzlich anders tickt. Man würde es nicht merken, solange man es nicht mit einem Äußeren abgleicht (leerer Raum, keine Geräusche). Und auch nur dann fällt es auf, wenn man Erfahrungswerte hat.
War der innere Taktgeber vorher in einem anderen Verhältnis zum Taktgeber beispielsweise einer Uhr, so fällt es auf. Sie kommt einem plötzlich langsamer/schneller vor. Doch es gibt keine Referenz zu unserem inneren Taktgeber als Zeitgefühl - er ist festgelegt und in der Wahrnehmung als "normal" anerkannt. Doch eigentlich total beliebig. Ist er jetzt eigentlich schnell oder langsam?

Er könnte doch auch so ausgelegt sein, dass das Zeitgefühl einer Umrundung der Erde um die Sonne der Empfindung einer jetzigen Sekunde entspricht. Es wäre normal gewesen für uns.
Den Grund, warum es genau diese Einteilung geworden ist, wie sie jetzt ist, vermute ich mal in der "Haltbarkeit" des von der Evolution erzeugten Gebildes. Die Zeitwahrnehmung ist an den Körper angepasst. Eine derart schnelle Wahrnehmung (langsame Verarbeitung) hätte zur Folge gehabt, dass man gefühlte 70 Sekunden lebt und nicht wirklich viel erreicht.
Eine langsamere Wahrnehmung (schnellere Verarbeitung) ist vll einfach mit den Mitteln die entstanden sind nicht möglich gewesen. Doch wäre es doch der Traum der Menschheit: Man lebt plötzlich 10.000 Jahre. Ok, erstmal muss man sich dran gewöhnen, dass interessante Vorgänge langweilig werden. Wenn ein Blatt eines Baumes etliche Minuten zum Fallen braucht, sucht man sich andere Dinge zum Beobachten, die bisher viel zu schnell gingen. Das wird dann der neue Wahrnehmungshorizont und spätestens die nächste Generation, die die alte Wahrnehmung nicht kennt, würde diese Wahrnehmung als normal ansehen, wie wir unsere heutige.

Hat jetzt eig nichts mehr mit dem Thema zu tun, verdeutlicht aber, wie eingeschränkt doch die Wahrnehmung ist. So wirkt die "Wahrheit" wohl total unglaubwürdig und unrealistisch! Wobei, eigentlich nicht. Sie wird immer unfassbar bleiben für uns. Dafür ist das Gehirn nicht auslegt.
 
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War das von Neon nicht sarkastisch gemeint?

Ich habe da ne gute Doku gefunden in der alles angesprochen wird:
Geheimnisse des Universums -Lichtgeschwindigkeit- Teil 1/5
Geheimnisse des Universums -Lichtgeschwindigkeit- Teil 2/5
Geheimnisse des Universums -Lichtgeschwindigkeit- Teil 3/5
Geheimnisse des Universums -Lichtgeschwindigkeit- Teil 4/5
Geheimnisse des Universums -Lichtgeschwindigkeit- Teil 5/5

Dann stimmt das mit der Masse und dem Energieverbrauch doch.
Aber auch schon bei 40.000 auf 80.000 km/h? Das wird wohl eher Treibstoff bedingt sein.

Also sieht man bei Lichtgeschwindigkeit sowieso garnichts wegen diesen Verzerrungen.
Und bleibt dann bei Lichtgeschwindigkeit die Zeit komplett stehen oder geht sie nur "etwas" langsamer?

Dann wäre man einerseits fast "unsterblich", andererseits wäre man selber auch
verlangsamt bzw "eingefroren", was das wieder relativiert.
Nur das Universum um einen herum liefe schneller.

Nur der Raum bewegt sich schneller als das Licht. Aber was ist der Raum?
Das Vakuum an sich oder die Materie darin? Stichwort Galaxien, die wir niemals sehen werden.

Das mit den übertragenen Alltagserfahrungen stimmt allerdings.
Alles andere lässt einem ja das Hirn kochen! :freak:
 
Jep das war Sarkasmus :D

Das Problem wird wohl echt die Messung sein, da unsere Maßstäbe nicht ohne weiteres übertragbar sind.
Von daher sollte es (für uns) doch gar nicht möglich sein so eine Rechnung empirisch zu führen oder?
 
vielleicht können 80.000km/h auch einfach nicht mit einem Raketenantrieb erreicht werden da der druck der aus diesem schiesst auch nicht diese geschwindigkeit erreicht.
Der Körper den es bewegt kann höchsten so schnell werden wie der auswurf des Triebwerks,
und vielleicht liegt der ja bei ungefähr 40.000km/h.

Demnach müsste ein neuer Antrieb her um schneller fliegen zu können.
 
Ich glaub hier verstehen immer noch einige Leute die Frage einfach nicht. Es geht hier nicht um die Lichtgeschwindigkeit, wie und ob sie erreicht wird.

Es geht hier schlichtweg um die Frage:

Ich habe einen Körper mit gleichbleibender Masse der von der Erde aus mit einer völlig konstanten Kraft aus der Atmosphäre kommt. Die Kraft die aufgewendet wird bleibt gleich. Wird nun der Körper immer schneller oder bleibt die Geschwindigkeit irgendwann konstant?

Laut dem Fragesteller stelle ich nun den Antrieb für eine gewisse Zeit aus und starte mit derselben konstanten Krafteinwirkung ohne Verluste etc.

Da ja im Vakuum die Geschwindigkeit ohne Reibung gleich bleibt müsste doch der Körper immer weiter beschleunigen....

Und wenn mans genau nimmt ist das Weltall-Vakuum auch nicht leer, da gibt es auch Gaswolken, Sterne, Planeten, Staub, etc. etc. ;)
 
@ dulo:

Leider falsch. Eine Rakete kann durchaus viel schneller fliegen als die Ausstoßgeschwindigkeit des Raketentriebwerks. Hat mein Physikprofessor mal vorgerechnet, war relativ imposant.

Gruß,
[sauba]
 
[sauba] schrieb:
Eine Rakete kann durchaus viel schneller fliegen als die Ausstoßgeschwindigkeit des Raketentriebwerks. Hat mein Physikprofessor mal vorgerechnet, war relativ imposant.
Was ist daran imposant?
Sollte die Geschwindigkeit (fern der LG) nicht immer zunehmen, sobald eine geringe Kraft aufgewendet wird. Einfach, weil es keine Gegenkraft gibt und damit die Masse beschleunigt wird (a=F/m klassisch nach Newton)? Oder wo liegt mein Denkfehler?

Von dem was ich bisher gesehen habe, finde ich das Argument, dass man den Körper auch wieder bremsen muss, noch einigermaßen plausibel. Ich weiß nicht, inwiefern man "Kurven drehen" (oder ähnliches) kann, um langsamer zu werden, wie es auf der Erde geht... sonst müsste man ja viel mehr Sprit verballern, um zu bremsen, wenn man schneller ist.
 
sauba schrieb:
Eine Rakete kann durchaus viel schneller fliegen als die Ausstoßgeschwindigkeit des Raketentriebwerks.

Wollten einige schon vorher nicht warhaben und habs mal beispielhaft gerechnet, siehe letzte Seite im angehängten pdf. Als besonders imposant empfinde ich dies aber auch nicht, sogar ich kann das (inklusive der Herleitung der Raketengleichung):D

@Merlin:
Du hast prinzipiell schon recht, die newton'sche Mechanik passt schon (allerdings rechnet man hier hauptsächlich mit der Impulserhaltung und nicht direkt mit Kräften). Um eine Kurve zu fliegen begibt man sich entweder in die Nähe einer grossen Masse oder man pulvert einfach etwas Treibstoff in eine andere Richtung als die Flugrichtung. Anders als auf der Erde braucht man den Treibstoff aber nur zur direkten Änderung des Impulses durch Ausstoss.

Onkelhitman schrieb:
Laut dem Fragesteller stelle ich nun den Antrieb für eine gewisse Zeit aus und starte mit derselben konstanten Krafteinwirkung ohne Verluste etc.

So hat der Fragesteller dies nicht formuliert (er hat irgendetwas nicht eindeutiges geschrieben) - ohne Massenverlust und mit irgendwelche Kräften zu rechnen macht im idealen Weltall (keine gravitativen Einflüsse usw.) einfach nur wenig Sinn. Eine Änderung der Geschwindigkeit erreicht man hier nur durch Ausstoss von Masse.
 
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Also da hier wohl immernoch etwas Verwirrung herrscht, hier mal meine Gedanken zu dem Thema:

Annahmen:
- Alle Geschwindigkeiten liegen weit unter der Lichtgeschwindigkeit, d.h. man kann klassisch rechnen.
- Das Raumschiff verfügt über einen vereinfachten Raketenantrieb, der in gewissen zeitlichen Abständen einfach Kugeln aus dem Heck des Raumschiffs katapultiert.
- Die Kugeln werden relativ zum Raumschiff mit einer Geschwindigkeit v ausgestoßen (wobei v < 0)
(Ein "echtes" Triebwerk stößt Brennstroff, in der einfachsten Form einfach ein Gas, aus, genau dieser Ausstoß bewirkt das Vorwärtskommen und die Ausstoßgeschwindigkeit relativ zum Triebwerk ist idealerweise immer die gleiche)
- Die Kugeln haben die Masse m, das Raumschiff die Masse (M-i*m), wobei i die Anzahl ausgestoßener Kugeln bezeichnet.

Also fangen wir damit an, dass das Raumschiff ruht, d.h. es sind keine Impulse vorhanden. Nun wird die erste Kugel ausgestoßen, sie erhält den Impuls p1 = m*v, das Raumschiff den Impuls P1 = (M-m)*V1. Da Impuls vorher = Impuls hinterher und Impuls vorher = 0 war, muss gelten

p1 + P1 = 0, woraus sich die Geschwindigkeit V1 des Raumschiffs zu

V1 = -m/(M-m)*v berechnen lässt.

Die gesamte kinetische Energie des Systems vorher betrug 0 da sich alles in Ruhe befand, jetzt beträgt sie

E1 = p1*v/2 + P1*V1/2 = m*M*v²/(2*M-m)

Jetzt vergeht eine gewisse Zeit in der das Raumschiff einfach nichts tut und mit der Geschwindigkeit V1 durchs All fliegt. Dann wird eine zweite Kugel, wieder mit der Geschwindigkeit v (relativ zum Raumschiff) ausgestoßen. Das Bezugssystem wird nicht geändert. Die Impulserhaltung sagt nun folgendes:

p1 + P1 = p1 + p2 + P2, wobei p2 der Impuls der zweiten Kugel ist, und P2 der Impuls des Raumschiffs nach dem Ausstoßen der zweiten Kugel. Ausgeschrieben steht dann da:

P1 = p2 + P2 = m*(V1+v) + (M-2*m)*V2

Setzt man auf der linken Seite noch P1 sowie den oben bestimmen Wert für V1 ein, so ergibt sich für V2 der Wert

V2 = m*(3*m-2*M)*v/(2*m²+3*m*M+M²)

Für die kinetische Energie gilt nun:

E2 = p1*v/2 + p2*(V1+v)/2 + P2*V2/2 = m*(m²-4*m*M+2*M²)*v²/(2*(2*m²-3*m*M+M^2))

auf den ersten Blick haben nun V1,V2 sowie E1 und E2 nicht viele Gemeinsamkeiten. Macht man jedoch die Näherung m << M bzw. setzt konkrete Zahlen ein, so zeigt sich, dass E2 ~= 2*E1 und V2 ~= 2*V1 gilt. Am Beispiel M = 1000 kg, m = 1 kg und v = -1000 m/s:

V1 = 1.001 m/s
V2 = 2.003 m/s

E1 = 500 501 J
E2 = 1 001 002 J
und
E2 - E1 = 500 501 J = E1

beim ersten und zweiten Aktivieren des Triebwerks wurde vom Triebwerk also jeweils 500 kJ in kinetische Energie umgesetzt, und die Geschwindigkeit des Raumschiffs hat sich durch erneutes Zünden des Triebwerks verdoppelt. Geht man nun hin, und wählt sein Bezugssystem neu, indem man z.B. wieder sagt, dass sich das Raumschiff jetzt statt mit V2 wieder mit der Geschwindigkeit 0 bewegt, so lässt sich die Rechnung wiederholen, lediglich für die Masse des Raumschiffs muss jetzt M-2*m am Anfang und M-3*m am Ende gewählt werden (d.h. das Raumschiff wird bei jedem Zünden des Triebwerks einen Tick mehr beschleunigt, da sich seine Masse reduziert).

Dies Rechnung gilt zudem in jedem Inertialsystem. Weißt man dem Raumschiff die Anfangsgeschwindigkeit dv zu, so wird die Rechnung einen Tick komplizierter, aber die Geschwindigkeits- und Energiezunahme sind identisch zur ruhenden Ausgangssituation (so wie es auch sein soll).

Um also die Eingangsfrage zu beantworten: Ja, solange der Masseverlust des Raumschiffs gering ist, wird durch erneutes Zünden der Triebwerke die Geschwindigkeit verdoppelt (bei gleicher Brenndauer). Diese Aussage gilt jedoch nur für die uns momentan bekannten Raketenantriebe und ist nicht übertragbar auf das was in diversen SciFi-Serien und -Filmen als gezeigt wird. Bei Star Trek z.B. stoppen die Raumschiffe ja ziemlich heftig sobald der Antrieb ausfällt. Als würden sie durch das Vakuum gebremst werden (Selbst wenn man argumentiert, dass ein Versagen des Warp-Antriebs Schluss mit Warp-Flug bedeutet so müsste das Schiff immernoch mit einer zieeeemlich hohen Geschwindigkeit weiterfliegen und nicht einfach stehnbleiben).
Würde man mit einem konventionellen Antrieb beispielsweise an den Rand des Sonnensystems und wieder zurück fliegen wollen, so würde man es wahrscheinlich tatsächlich so machen, dass man direkt nach dem Abflug so viel Treibstoff verbrennt wie man sich erlauben kann, um noch genug für Abbremsen + Rückflug übrig zu haben. Während dem eigentlichen Flug plötzlich nochmal zu beschleunigen um eine höhere Geschwindigkeit zu erreichen macht daher wenig Sinn, da man, wenn man es sich erlauben kann noch etwas mehr zu Verbrennen, dies gleich am Anfang gemacht hätte, um die Geschwindigkeit früher zu erhöhen und die Reise entsprechend zu verkürzen.
 
Ähm Hill, die kinetische Energie steigt aber im Quadrat zur Geschwindigkeit T = 1/2 m v²

Wenn also bei jeder Zündung 500KJ in kinetische Energie umgewandlet werden, kann die Geschwindigkeit sich nicht verdoppeln.
 
Dann beweis mal, dass das Raumschiff bei der zweiten Zündung auf einmal die vierfache Energie für die gleiche Geschwindigkeitszunahme benötigt ;)

folgendes Gedankenexperiment (das hier auch schon angesprochen wurde):

Das Raumschiff ruht, die Triebwerke gezündet, die Energie 500 KJ verbraten und die Geschwindigkeit V1 erreicht. Anschließend "vergisst" man, dass man ja schon mit einer bestimmten Geschwindigkeit unterwegs war und es existiert auch keinerlei Möglichkeit, die aktuelle Absolutgeschwindigkeit zu bestimmen, d.h. man kann ohne Einschränkung annehmen, dass man sich gerade in Ruhe befindet. Jetzt werden wieder die Triebwerke gezündet und wieder 500 KJ verbraten, und die Geschwindigkeit V2 erreicht. Wieso sollen sich V1 und V2 jetzt plötzlich unterscheiden? Woher wußte man denn, dass das Raumschiff vor der ersten Zündung in absoluter Ruhe war? (Bemerkung: alles spielt sich in der klassischen Mechanik ab)
 
Paradoxerweise folgt daraus aber auch, dass für das Schiff selbst du vom Scheinwerfer erleuchtet wirst, denn das Licht bewegt sich ja auch für die Besetzung des Schiffes mit Lichtgeschwindigkeit, dann also mit Lichtgeschwindigkeit releativ zum Schiff, es kommt also bei dir an.

einspruch: lichtwellen bewegen sich mit lichtgeschwindigkeit. wenn diese von einem objekt ausgestrahlt werden, dass sich ebenfalls mit lichtgeschwindigkeit bewegt, bewegen die sich deshalb nicht gleich mit zweifacher lichtgeschwindigkeit. wenn du also auf dem schiff stehst, der strahler in bewegungsrichtung strahlt und du einen meter davor stehst, ist der strahler für dich schwarz, weil du dich mit der geschwindigkeit, mit der sich die lichtwellen annähern, von selbigen wegbewegst. der abstand bleibt also konstant und sie erreichen dich nie.
vllt einfacher nachvollziehbar beim überschallknall bei flugzeugen. da überholen die flugzeuge ihren eigenen klang sogar.
 
Also zum Thema imposant:

Der Mensch neigt dazu, zu glauben, die Auswurfgeschwindigkeit sei gleich der Maximalgeschwindigkeit des Flugkörpers. Zu sehen, dass ich damit komplett falsch lag (denn so war bis dahin auch meine Vermutung), und das das relativ leicht nachweißbar ist, empfand ich als imposant. Natürlich gibt es kompliziertere Berechnungen. Aber der AHA-Effekt war in diesem Fall ziemlich groß. ;)

Gruß,
[sauba]
 
@Lübke: Du kannst doch Schall nicht mit Licht vergleichen.
Deine Ausführung ist falsch, egal wie logisch sie klingen mag!
 
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