Monat: März 2015

Kann man schwarze Löcher zur Energiegewinnung nutzen? – Teil 2

Posted on by Bernd Leitenberger

Im gestrigen Aufsatz habe ich erläutert was man bisher über schwarze Löcher weiß und das nicht alle schwarzen Löcher wirklich schwarz sind, sondern kleine schwarze Löcher wieder Energie abgeben. Die Nutzung von schwarzen Löchern zur Energiegewinnung wird wohl für absehbare Zeit aber Utopie bleiben – zumindest was schwarze Löcher angeht, die natürlichen Ursprungs sind. Das nächste schwarze Loch aus einer Sternenleiche, das wir kennen, ist immerhin noch rund 1000 Lichtjahre entfernt – das ist doch eine sichere Distanz, aber auch unerreichbar. Und ob es die von Hawking propagierten Minilöchern gibt, ist offen und wenn, dann weiß keiner, wie man eines entdecken kann (sie sind so klein, dass auch ihre Gravitationskraft klein ist).

Nun gibt es aber noch künstliche schwarze Löcher. Nach der speziellen Relativitätstheorie kann ein schwarzes Loch jeder Größe entstehen, wenn auf kleinstem Raum genügend Materie oder Energie zusammen kommen. So gab es nicht wenige Befürchtungen, dass der neue Beschleunigerring beim CERN zahllose schwarze Löcher erzeugen kann, da zwei Teilchen wenn sie nach Durchlaufen des Beschleunigerrings zusammenprallen schon genügend Energie haben um eines zu bilden. Continue reading „Kann man schwarze Löcher zur Energiegewinnung nutzen? – Teil 2“ →

Energie gewinnen aus schwarzen Löchern? – Teil 1

Posted on by Bernd Leitenberger

Schwarze Löcher haben eine mythische Ausstrahlung. Schon der Begriff klingt toll. Eines der ersten Astronomie Bücher das ich gelesen habe hieß so und stammte von Isaac Assimov und es gab mal einen Spielfilm der so hieß, Daneben spielen sie ja immer Rollen in Science Fiction filmen. Schwarze Löcher versprechen – zumindest in der Theorie – den zweithöchsten Energiegewinn von bis zu 50% der Energie der in der Materie drinsteckt (nach E=mc²) (nach der Vernichtung von Teilchen mit Antiteilchen mit 100%), etwa 15-mal mehr als man durch Kernfusion und über 200-mal mehr als man durch Kernfission gewinnen kann. Ein Schwarze-Löcher Kraftwerk würde also 200 Kernkraftwerke ersetzen.

Doch warum dem so ist, dazu erst mal eine kurze Geschichte der Schwarzen Löcher. Auf Körper, die diese Eigenschaften haben, kam man erstmals vor 100 Jahren als Karl Schwarzschild sich einigen Vorhersagen der speziellen Relativitätstheorie widmete. Schwarzschild erkannte: Ist ein Körper hinreichend klein, so übersteigt die Fluchtgeschwindigkeit an der Oberfläche die Lichtgeschwindigkeit. Da diese die höchste erreichbare Geschwindigkeit überhaupt ist, kann nichts on dem Körper entkommen nicht mal Lcht. Er erscheint also absolut schwarz. Continue reading „Energie gewinnen aus schwarzen Löchern? – Teil 1“ →

Eine der besten Computer – einer der schlechtesten Computer

Posted on by Bernd Leitenberger

Ein Grund warum es in letzter Zeit so wenig neues gibt ist auch das bei mir gerade renoviert wird. Das heißt viel umräumen, damit man die leeren Möbel verschieben kann. Ich nutze das auch um auszumisten und mehr System reinzubringen.

Da kam mir vor zwei Tagen in Packen Hefte genauer gesagt das „P.M-Computerheft“ in die Hände. Ich habe ja schon bereut, als ich die „Computergeschichte(n) “ schrieb, das ich die alten Hefte meist wegschmieß. Damals änderte sich so viel in so kurzer Zeit, das der Inhalt für aktuelle Kaufentscheidungen bald veraltet war. Heute wären sie wertvoll wegen der Testberichte, aber auch den Anzeigen die damals irgendwie phantasievoller waren. Jedenfalls habe ich angefangen ein Heft zu lesen. Es enthält schon 1989 gültige Weisheiten („Wie schnell ein Computer ist hängt von der Meßmethode ab“) und ich bin über einen Vorabtest des NeXT Computers gestolpert. Der liest sich wie eine Prophezeiung: „den schönsten Computer den ich je gesehen habe“ (Bill Gates) „NeXT wird den Erwartungshorizont für Computer neu definieren“ (Mitch Kapor) und auch der Redakteur kommt zum selben Schluss „neben Jobs durchgestylter schneller Maschine sehen MS-DOS Systeme wie Geräte aus der Steinzeit aus – sowohl ästhetisch gesehen wie auch technologisch“. Also der Computer der Zukunft? Continue reading „Eine der besten Computer – einer der schlechtesten Computer“ →

Eine größere Oberstufe für die Atlas V

Posted on by Elendsoft

Eine andere Verbesserung für die Atlas V: Vergrößerung der Centaur. Es gibt zwei Versionen der Centaur, mit einem Triebwerk (SEC) und mit zwei Triebwerken (DEC). Die SEC wird für GTO-Missionen eingesetzt, die DEC für LEO-Missionen, weil bei der größeren Nutzlast der Schub der SEC nicht ausreicht.

Für GTO-Missionen wäre eine Stufe mit zwei Triebwerken, aber der doppelten Treibstoffmenge der SEC sinnvoll. Das Schubgerüst mit zwei Triebwerken existiert schon, es müßten dafür nur die Treibstofftanks verlängert werden. Das sollte mit weniger Aufwand möglich sein, als die Konstruktion einer völlig neuen Stufe.

Was bringt das?

Rakete: Atlas V SEC

Boosterzahl Startmasse
[t]		 Nutzlast GTO
[t]
2 428 6,485
3 475 7,25
4 523 8,24
5 570 8,7
Stufe Vollmasse
[t]		 Leermasse
[t]		 Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
Booster 46,559 5,735 2696
1 305,535 21,336 3312
2 22,586 1,914 4422

Rakete: Atlas V neue Oberstufe

Boosterzahl Startmasse
[t]		 Nutzlast GTO
[t]
2 451 7,5
3 499 9,1
4 547 10,1
5 595 11,4
Stufe Vollmasse
[t]		 Leermasse
[t]		 Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
Booster 46,559 5,735 2696
1 305,535 21,336 3312
2 45,172 3,828 4422

 

Durch die schwerere Oberstufe sinkt die Startbeschleunigung. Dadurch steigen die Gravitationsverluste. Bei weniger als zwei Boostern lohnt sich also die größere Stufe nicht. Bei zwei Boostern ist möglicherweise eine Version mit mehr Boostern preiswerter als mit der neuen Stufe. Die Steigerung der maximalen Nutzlast um 2,7 Tonnen sollte aber die Kosten für ein zweites Triebwerk und mehr Treibstoff allemal wert sein.

Das ideale Ionentriebwerk für die „All-Electric Satellites“

Posted on by Bernd Leitenberger

Nun beginnen sie also ihre Reise die „All Electrric“ Satelliten. Nun wären wir aber nicht im „Wir-Wissen-Es-Besser“ Blog wenn ich nicht da was zu kritisieren hätte. Es geht um die eingesetzten Ionentriebwerke des Typs XIPS der Boeing Satelliten. Mit einem spezifischen Impuls von 3500 s (US-Einheit) sind sie für die Aufgabe nämlich nicht optimal. Dazu erst mal eine kleine Einführung in die Technologie. Es gibt drei grundlegende Typen. Am vergleichbarsten mit dem chemischen Antrieb ist der elektrothermische Antrieb. Hier wird ein Arbeitsgas durch einen Lichtbogen in ein Plasma umgewandelt. Das Plasma hat eine hohe Geschwindigkeit durch die hohe Temperatur. Der Wirkungsgrad dieser Typen ist relativ gering (als Wirkungsgrad definiert man die Energie die im Antriebsstrahl steckt getilt durch die aufgenommene Energie des Triebwerk. Bei lagerfähigem Arbeitsgas ist auch die Ausströmgeschwindigkeit gering. Die elektromagnetischen Triebwerke versuchen diesen Nachteil zu kompensieren indem sie das Plasma durch ein Magnetfeld beschleunigen. Die meisten Triebwerke gehören heute zu den Elektrostatischen Triebwerken. Bei diesen werden die Ionen nicht durch einen Lichtbogen erzeugt sondern durch andere Methoden wie Elektronenbeschuss oder Hochfrequenzfelder. Die Ionen werden dann durch ein Magnetfeld oder elektrisches Feld beschleunigt. Diese Typen haben relativ hohe Ausströmgeschwindigkeiten und Wirkungsgrade. Zu dieser Gruppe gehören auch die XIPS Antriebe. Je nach Ionisierung und Beschleunigung kann man außer diesen drei Kategorien zahlreiche Untertypen unterscheiden. Wie Hall-Effekt oder Kaufmann Triebwerke. Mehr über das ganze in einem eigenen Aufsatz. Continue reading „Das ideale Ionentriebwerk für die „All-Electric Satellites““ →