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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Elektromagnetisches Feld zur Strahlungsabschirmung im Weltraum?


FeuerHoden
2010-03-29, 23:38:36
Hallo,

im Fernsehen wurden immer mal wieder gezeigt dass man bei längeren Flügen im All mit einem erhöhten Strahlungsaufkommen rechnen muss wenn das Raumschiff ein Strahlungsfeld passiert. Bei einer bemannten Mission wäre es dabei notwendig dass sich die Besatzung in einen abgeschirmten Raum an Bord des Schiffes zurückzieht.
Ich denke mal das ein solcher Raum mit Blei oder einem anderen sehr dichten und damit schwerem Material verkleidet sein müsste. Das erhöht die Kosten für eine solche Mission, das Schiff wird schwerer und es wird mehr Treibstoff benötigt.

Meine Frage:
Ist es technisch machbar ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen welches dir Besatzung schützt? Das Feld müsste hierbei auch nur auf einen kleinen Bereich begrenzt sein in dem sich die Besatzung zusammen finden kann. Die dafür notwendige Energie könnte eines der Triebwerke bereit stellen. Voraussetzung ist natürlich ein Triebwerk dessen Leistung moderiert werden kann und das öfters gezündet werden kann. Das Triebwerk wird abgedeckt und läuft ein paar Sekunden mit verminderter Leistung und erzeugt Hitze die sich in elektrischen Strom umwandeln lässt.
Wäre so eine Aparatur kostengünstiger als ein mit Bleiplatten verkleideter Raum?

Hintergrund:
Ich tüftle im Hinterkopf an einer Science Fiction Geschichte die möglichst realistisch bleiben soll.



MfG
FeuerHoden

Freakazoid
2010-03-29, 23:44:48
Ganz einfach: wenn es möglich wäre, würde es gemacht werden.
Mehr Treibstoff ist gut :freak:
Jedes Kilogramm Material kostet 10000$ für eine Beförderung in den Weltraum und du willst das Gefährt mit Blei verkleiden :freak:
Gegenfeld... Strom, Gewicht. Mehr gibt es nicht zu sagen.


Wenn du Science-Fiction machen willst. Rede doch in Techno-Babbel. Machen die bei Star Trek ja auch nicht anders.

FeuerHoden
2010-03-29, 23:59:57
Lies nochmal:

Nicht ich will das komplette Raumschiff mit Blei verkleiden sondern es ist derzeit geplant das in einem solchen Raumschiff ein einzelner Raum mit Blei verkleidet.

Bei meiner Lösung braucht es nur einen Generator und einen Energiespeicher, vl. so ein System wie das KERS in der Formel 1, das könnte man auch 1x vor dem Start 'aufladen'.

blackbox
2010-03-30, 00:04:51
Gefährliche Strahlen sind nicht das Problem.
Das Problem sind kleine Partikel, die ohne Probleme das Gefährt durchdringen können. Zur Zeit kann man dagegen nicht wirklich viel machen.

Saugbär
2010-03-30, 05:14:03
Strahlungsfelder gibt es eigendlich nur in der Umgebung von Planeten, die ein eigenes Magnetfeld haben. Der Van-Allen-Gürtel um die Erde hat eine Breite von ca. 45.000 km und den kann eine Rakete in ca. einer Stunde durchqueren.
Gefährlicher jedoch sind Magnetstürme, die durch Sonneneruptionen ausgelöst werden. Auf der Erde selbst sieht man meist in den Polarregionen nur wunderschöne Polarlichter, jedoch kommt es öfters auch zu Funktionsstörungen bei Sateliten.
Selbst auf dem Saturn wurden schon Polarlichter beobachtet.
Der Mensch selbst wird von den Magnetstürmen nicht so sehr gefährdet wie die Elektronik.
Ein elektromagnetisches Feld müßte wohl mehrere Kilometer groß sein, damit die Strahlung zuverlässig abgelenkt wird, ansonsten wird es von der Materie mit bis zu 1.000 km/s einfach durchschlagen.
Dann doch lieber einen kleinen strahlengeschützten "PanicRoom" in Form eines Faradayschen Käfig

Avalox
2010-03-30, 10:25:48
Meine Frage:
Ist es technisch machbar ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen welches dir Besatzung schützt? Das Feld müsste hierbei auch nur auf einen kleinen Bereich begrenzt sein in dem sich die Besatzung zusammen finden kann. Die dafür notwendige Energie könnte eines der Triebwerke bereit stellen.


Klar geht dass, der Sonnenwind ist ionisiert und damit elektromagnetisch ablenkbar.

Entsprechende Schutzschirmpläne existieren ja für Missionen im Sonnensystem. Die Erde hat ja auch solch einen Schutzschirm.

Das Problem wie immer ist die Energieerzeugung. Energie mal eben von einem Triebwerk umzuleiten ist nicht möglich.
Zum einen funktionieren die Triebwerke heute immer noch wie besserer Feuerwerkskörper, zum anderen dauern die Flüge so lange, weil eben genau diese Triebwerke während des Fluges aus Energiemangel abgeschaltet werden müssen.

Im Raumflug gibt es nur ein großen Problem heute und dieses ist, dass heutige Systeme viel zu wenig Energie zur Verfügung stellen. Dort ist es natürlich einfacher sich im Fall einer Sonneneruption in eine kleine Kammer zu verstecken, welche hinter den Wassertanks des Raumschiff verbirgt. Wasser welches man eh mitnehmen muss.


So wie unsere heutige Zeitperiode mit neuen Energiemaschinen begann, so wird die Raumfahrt auch erst mit neuen Energiemaschinen in weiter Zukunft beginnen.

Jeglicher Sprung der Menschheit war immer damit verbunden, dass die Menschheit eine leistungsfähigere Form der Energiegewinnung nutzte. Wir leben immer noch im Zeitalter der chemischen Verbrennungsmotoren.

Dicker Igel
2010-03-30, 11:43:05
Die Erde hat ja auch solch einen Schutzschirm.

Das ging mir als erstes durch den Kopf.
Wenn es gelingt eine steuerbare Atmosphäre um das Raumschiff zulegen, könnte man das Schiff je nach Bedarf damit schützen, man hätte Strahlenschutz und könnte sich vor den Partikeln schützen.
Es wäre nur die Frage inwiefern solch ein Feld auch vor kosmischer Strahlung schützt, wie diese auf die Erdatmosphäre wirkt, ist wohl noch nicht ganz geklärt.

Ich denke der Schutz sollte als erstes vorhanden sein, dann kann man auch besser agieren, weil man sich sicher fühlt, optimal wäre zusätzlich eine künstliche Gravitation.

Ein elektromagnetisches Feld müßte wohl mehrere Kilometer groß sein, damit die Strahlung zuverlässig abgelenkt wird, ansonsten wird es von der Materie mit bis zu 1.000 km/s einfach durchschlagen.

Wenn man so ein Feld steuern könnte (siehe oben), könnte man es ja auch verstärken/kompremmieren, evt. hätte man dann ja die selbe Effizienz bei geringerer Größe.

Spasstiger
2010-03-30, 11:51:26
Das ging mir als erstes durch den Kopf.
Wenn es gelingt eine steuerbare Atmosphäre um das Raumschiff zulegen, könnte man das Schiff je nach Bedarf damit schützen, man hätte Strahlenschutz und könnte sich vor den Partikeln schützen.
Es wäre nur die Frage inwiefern solch ein Feld auch vor kosmischer Strahlung schützt, wie diese auf die Erdatmosphäre wirkt, ist wohl noch nicht ganz geklärt.
Der Strahlenschutz der Erde hat nur im optischen Bereich was mit der Erdatmosphäre zu tun. Ionisierende Strahlung wird vom Erdmagnetfeld abgeschirmt und dieses entsteht durch Metallionen, die im flüssigen Erdkern zirkulieren.

Dicker Igel
2010-03-30, 12:08:16
Das Magnetfeld müsste auch vorhanden sein (siehe Saugbär).
Viele Dinge die viel Energie brauchen ^^

moBi
2010-04-02, 17:31:37
Könnte man nicht "vorgeladene" supraleitende Spulen in das Raumschiff einbauen? Man müsste im Idealfall nicht kostant Energie investieren, um das Feld aufrecht zu halten. Nur die Energie, die beim Ablenken der geladenen Teilchen verbraucht wird, müsste man wieder einspeisen. Das sollte nicht all zu viel sein. Funktioniert ja bei der MRT auch.

Röntgen und Gammastrahlung werden durch das Magnetfeld aber nicht abgelenkt. Da bräuchte man (dicke) Bleischichten. Ich denke es wäre auch theoretisch möglich im Magnetfeld Bleiionen zirkulieren zu lassen. Man baut sich sozusagen eine weiträumige Bleiatmosphäre auf, die auch einen teil der Gammastrahlung absorbiert.:freak: Das dürfte Regelungstechnisch aber die reinste Hölle sein und man würde wohl sehr viele Bleiionen nicht im Feld halten können.

Wenn man technisch Gravitationslinsen herstellen könnte, wäre das auch noch eine Möglichkeit. Würde gegen alles helfen, wenn auch nur in extremer Ausführung.

anddill
2010-04-02, 17:40:29
Irgendwo schwirrt ein Konzept rum, mittels magnetspulen ein etwa 300m durchmessendes Magnetfeld um das raumschiff zu erzeugen, in dem sich dann geladenes Plasma fängt. Das Magnetfeld lenkt Protonen und andere geladene Teile des Sonnenwinds ab, die Plasmawolke dämpft ionisierende Strahlung.

moBi
2010-04-02, 18:30:16
Hab einen alten Spon Bericht gefunden: http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,478308,00.html

Saugbär
2010-04-02, 20:12:02
Magnetstürme dauern ein bis zwei Tage.
Supraleitende Spulen müßen dauerhaft mit flüssigem Helium gekühlt werden.

Ein MRT verbraucht 10KW im Bereitschaftsmodus und 100 KW unter Last, da kann man auch nicht einfach so den Stecker ziehen.

Das Magnetfeld ist jedoch viel zu klein für ein Raumschiff.

Allein der Speicherring vom LHC benötigt eine elektrische Leistung von 120 MW, noch nicht eingerechnet die Kühlung mit ca 40MW für die Supraleiter

Zum Thema Plasmawolke. Irgendwie muß man dafür Sorgen, das der Sonnenwind das Plasma nicht einfach wegpustet. Und dann gibt es ja auch noch Staub und Mikrometeoriten
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/89/Plasma-lamp.jpg/800px-Plasma-lamp.jpg

moBi
2010-04-02, 20:32:31
Das was beim MRT im Standby so enorm viel schluckt ist die Kühlung des flüssigen Heliums. Im Rahmen eines Sci Fi Buches nimmt man halt einfach an, dass es Hochtemperatursupraleiter gibt, die bei der Temperatur des Alls funktionieren. Solche Stoffe gibt es ja bereits, nur lassen sich daraus keine Spulen machen, weil sich das Material nicht dementsprechend bearbeiten lässt.

böser Wolf
2010-04-02, 21:26:11
Wo die Sonne nicht hin scheint, ist es im All ja nur 2,7 K warm. Von daher sollte die Kühlung kein grundsätzliches Problem darstellen. Allerdings habe ich nicht im Überblick, wie effektiv die Wärmeabgabe bei geringeren Temperaturdifferenzen alleine durch Strahlung ist.

Saugbär
2010-04-02, 22:23:04
Im Weltall herschen 2,7 Kelvin. Das würde für Niedertemperatursupraleiter ausreichen. Das Problem ist, das die Schwarzkörperstrahlung der Sonne alle Gegenstäde in ihrer Nähe erhitzt. Ee = 1,367kW / m² sind es in Erdnähe, beim Pluto ist es immerhin noch 1 Watt pro m².

meru
2010-04-25, 20:26:58
Wo die Sonne nicht hin scheint, ist es im All ja nur 2,7 K warm. Von daher sollte die Kühlung kein grundsätzliches Problem darstellen. Allerdings habe ich nicht im Überblick, wie effektiv die Wärmeabgabe bei geringeren Temperaturdifferenzen alleine durch Strahlung ist.

Die Wärmeabgabe nur mithilfe von Strahlung wird nicht ausreichen und Konvektion findet im Weltall nicht statt, die Kühlung wäre durchaus ein Problem.

Avalox
2010-04-25, 21:00:31
dabei fallen mir die riesigen glühenden Kühlkörper der ISV Venture Star im Film Avatar ein.

http://images4.wikia.nocookie.net/jamescameronsavatar/images/thumb/1/1f/Isv.jpg/800px-Isv.jpg

N0rG
2010-05-11, 16:31:57
das die ins system eingespeiste energie auch wieder abgegeben wird ist klar, allerdings wird sich das bauteil dabei solange erwärmen bis eingespeiste energie = abgestrahlte energie... und das geht halt nicht bei 2,7°K

FeuerHoden
2010-05-18, 14:11:39
Das Problem wie immer ist die Energieerzeugung. Energie mal eben von einem Triebwerk umzuleiten ist nicht möglich.
Zum einen funktionieren die Triebwerke heute immer noch wie besserer Feuerwerkskörper, zum anderen dauern die Flüge so lange, weil eben genau diese Triebwerke während des Fluges aus Energiemangel abgeschaltet werden müssen.

Im Raumflug gibt es nur ein großen Problem heute und dieses ist, dass heutige Systeme viel zu wenig Energie zur Verfügung stellen. Dort ist es natürlich einfacher sich im Fall einer Sonneneruption in eine kleine Kammer zu verstecken, welche hinter den Wassertanks des Raumschiff verbirgt. Wasser welches man eh mitnehmen muss.



Die Japaner haben ein schwenk- und wiederzündbares Triebwerk entwickelt:
http://www.bernd-leitenberger.de/japanische-traegerraketen-n-h-j-serie.shtml
Dritter Absatz im Abschnit über die H-2.

Meine Idee fußt auf der Annahme das solche Triebwerke moderierbar sind, dazu habe ich aber noch nichts gefunden. Hinters Triebwerk kommt ein beweglicher 'Deckel' der den Schub gleichmäßig in alle Richtung vom Triebwerk wegbewegt, so das Geschwindigkeit und Flugrichtung nicht verändert werden. Die dabei frei werdende Energie müsste man irgendwie abgreifen. Vielleicht in Form einer Spule die in Drehbewegung versetzt wird und so ein magnetisches Feld erzeugt. Diese Spule wäre dann aber um einiges massiver als ein Schutzraum an Board des Raumschiffs.

Wasser allein reicht meines Wissens nicht aus um die Strahlung zu absorbieren, es müssen schon Bleiplatten her. Ich kenne aber keine genau Größen. Ob dafür 100 Kg notwenig sind oder 10 Tonnen kann ich nicht einschätzen.

moBi
2010-05-18, 23:08:01
Chemische Triebwerke oder allgemein chemische Energieerzeugung dürfte ein viel zu schlechtes Leistungsgewicht haben. Ich würde eher auf einen kleinen Fusionsreaktor gepaart mit so (http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetfeldoszillationsantrieb) einem Teil setzen, welcher irgendein mitgeführtes Gas beschleunigt. Zum Beispiel das entstehende Helium, CO2, oder "Weltraumstaub".

Zur Zeit werden auch Fortschritte im Bereich der Metamaterialien gemacht. Es gibt ein Material, welches Mikrowellen um ein Objekt herumlenken kann. Es wird auch versucht ein solches Material für sichtbares Licht zu finden. Damit hätte man dann praktisch seinen Zaubermantel, der einen unsichtbar macht. Im Rahmen einer Geschichte könnte man annehmen, dass ein ähnliches Material für harte Strahlung gefunden wurde.

John.S
2010-05-18, 23:34:08
Wenn das funktioniert, dann wäre es eine Möglichkeit:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,589778,00.html

25MW el., damit lässt sich schon was anfangen. Die 70MW th. könnte man zur Raumschiffheizung verwenden.

Dicker Igel
2010-05-19, 00:19:30
OT


http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,589778,00.html


Laut Deal gibt es aber bereits hundert Bestellungen vor allem aus der Öl- und Energiebranche.

AHA ^^

RavenTS
2010-05-21, 22:53:10
@Feuerhoden:
Denk doch mal in biologische Richtung: Mittel, die dem menschlichen Körper helfen Strahlenschäden besser auszubessern etc.

John.S
2010-05-22, 12:13:34
@Feuerhoden:
Denk doch mal in biologische Richtung: Mittel, die dem menschlichen Körper helfen Strahlenschäden besser auszubessern etc.

Ob wir uns nicht von Deinococcus radiodurans etwas abschauen könnten?

http://de.wikipedia.org/wiki/Deinococcus_radiodurans