Erste Wissenschaftliche Sitzung des Wintersemesters
Karlsruhe. Am 07.11.2023 durften wir einer Wissenschaftlichen Sitzung (WS) von Bbr. und Senior Elias Leon zuhören. Unser für seine ausführlichen und informativen WSWS bekannte Senior legte sich auch diesen Dienstag wieder ins Zeug und füllte den Abend mit einer 75 Minuten langen WS mit dem Titel: „Größer, schneller, besser: Die Weltraummotoren aus SciFi und Realität“. Da dieses Semester, anders als gewohnt, ohne ein übergeordnetes Semesterthema geplant wurde, sind auch die Themen der Veranstaltungen freier gewählt als sonst.
Der Vortrag begann mit Definitionen und Grundlagen zu den physikalischen Gesetzen der Bewegung: Zu Kräftegleichgewichten, Bewegungsgleichungen und dazugehörigen mathematischen Grundlagen. Doch ganz so trocken, wie das klingen mag, war es dann doch nicht. In der Anwendung ging es um die Energie für den Start einer Rakete, das Problem mit dem hohen Gewicht der Rakete und dessen Lösung mit Boostern und deren Abwurf im Verlauf des Fluges. Eine weitere Anwendung der Gleichungen und physikalischen Gesetze fanden wir in der orbitalen Mechanik. Oder in anderen Worten: wie sich Satelliten, Raumstationen oder auch Raketen im Weltraum im Gravitationsfeld der Erde bewegen.
Ein nächstes Kapitel behandelte die aktuelle Technik. Dabei ging es um die Kraftstoffe und Wirkungsweisen der aktuell eingesetzten Motoren. Beispiele dafür sind Feststoffraketen (eingesetzt z.B. im Space Shuttle Programm), und Flüssigkeitsraketen (wie sie bei den aktuellen SpaceX Raketen verwendet werden). Es gab auch andere Konzepte, in den Erdorbit zu gelangen. Ein Ansatz war Durchflusstriebwerke, wie sie bei Flugzeugen verwendet werden, zu nutzen. Das größte Problem liegt darin, dass die Triebwerke für ihre Funktion eine Atmosphäre benötigen, die mit zunehmender Höhe allerdings dünner wird. Daher gibt es für deren Wirkungsweise eine maximale Höhe, die jedoch nicht für den Eintritt in den Erdorbit ausreicht. Die Idee liegt darin, ein Raumschiff mit Durchflusstriebwerken innerhalb der erdnahen Atmosphäre so sehr zu beschleunigen, dass die Geschwindigkeit ausreicht, um die restliche Strecke mit dünnerer oder keiner Atmosphäre zu überwinden. Jedoch scheiterten die bisherigen Tests und selbst rein rechnerisch ist es nur schwer vorstellbar, dass das Konzept eine relevante Alternative zu der bisherigen Technik darstellt.
Die weiteren vorgestellten Konzepte behandelten Antriebe für Raumschiffe, die sich bereits im Weltraum befinden. Darunter waren Deflektoren (beschleunigte geladene Teilchen in hoher Zahl), Solarsegel (Impulsenergie des Lichtes mit einem Segel nutzen) und Raketen, die mit einem Schutzschild ausgerüstet mini-Atombomben hinter sich abwerfen und deren Explosionsenergie nutzen. Letztere Idee stammt, wie zu vermuten, aus den USA zur Zeit des Kalten Krieges.
Im Titel der WS ging es um „Weltraummotoren aus SciFi und Realität“. Daher behandelte der letzte Abschnitt Antriebskonzepte aus dem fiktiven Bereich. Eine Idee, die z.B. bei der USS Enterprise aus Star Trek“ Anwendung findet, beruht auf der Krümmung von Raum. Dass sich der Raum prinzipiell beugen lässt, ist seit einigen Jahren bewiesen. Materie kann sich nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen. Der Raum ist diesem physikalischen Gesetz aber nicht unterworfen. Es wäre einem Raumschiff also möglich, sich schneller als Licht zu „bewegen“, wenn es in einem definierten Raum stillsteht, aber der Raum sich selbst durch Krümmung bewegt. Man kann sich das ähnlich wie die Bewegung einer Raupe verbildlichen, die sich krümmt, um einen weiteren Teil nach vorne zu schieben.
Das letzte Konzept behandelt Tunneltriebwerke, die durch Tunnel im Raum reisen. Es wird an einer Stelle im Raum ein Eingang erzeugt und an einer weiteren Stelle im Raum ein Ausgang. Dafür muss der Raum gefaltet werden, sodass Eingang und Ausgang direkt beieinander liegen. Die tatsächlich zurückzulegende Strecke würde auf einen winzigen Bruchteil der tatsächlichen Strecke schrumpfen, obwohl auf dem klassischen Weg Lichtjahre zurückgelegt wurden. Dargestellt wird dieser „Antrieb“ sowohl in Star Wars als auch in Interstellar. Bei letzterem Film wird ein Wurmloch verwendet, dass vom Prinzip her gleich funktioniert.
Nach einer kurzen Fragerunde und einigen Lachern wurde der Abend letztendlich beendet. Wir bedanken uns bei unserem Bbr. Elias Leon für den interessanten Vortrag und freuen uns auf die weiteren Veranstaltungen in diesem Semester.