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SF-RPG: Antriebstechnik (2)

Kategorie Rollenspiel
2. Kategorie Technik
Inhalt
Im letzten Teil dieser kleinen Serie bin ich auf die potentiellen Leistungswerte auf Rückstoß basierender Antriebe eingegangen.

Dabei hatten wir gesehen, dass auch mit gewaltigen Mengen zur Verfügung stehender Energie nur moderater Schub zu erreichen ist, da die Übersetzung von Energie in Schubleistung extrem ineffizient ist.

Extrem ineffizient sind auch Antriebe auf Basis von Photonen.

Photonen

Hier wird keine Materie, sondern Photonen ausgestoßen - also elektromagnetische Strahlung. Das ist ziemlich genau das, was jeder Laser tut, und rein optisch gesehen das, was in zirka 50 Prozent der Science-Fiction-Filme auftaucht.
Auf der positiven Seite hat dieses Verfahren eine extrem hohe Ausströmgeschwindigkeit - 300000 Kilometer pro Sekunde. Besser geht es nicht.

Auf der negativen Seite ist der Impuls eines Photons nicht besonders groß: er ist E geteilt durch c. c sind unsere 300000 Kilometer pro Sekunde, und E ist die Energie im Photon. Wenn wir unser Gigawatt benutzen, um Photonen loszuschicken, dann dürfen wir diese Energie wieder durch die 300 Millionen Meter pro Sekunde teilen, und landen bei 3,3 (Newton) - die wir dann durch unsere Millionen Kilogramm des Raumschiffs teilen müssen, um seine Geschwindigkeit nach einer Sekunde zu ermitteln. Das ist geradezu lächerlich wenig.
Hört ihr mich, ihr SF-Autoren? Schenkt es euch, damit kommt man nicht von der Stelle.

Fission / Kernzerfall


Man könnte analog zur Nuklearen Salzwasser-Rakete einen Antrieb betreiben, in dem ein offen betriebener Kernreaktor irgendeine Masse ausstößt. Es gibt eine ganze Reihe ähnlicher Konzepte, die teilweise eine ausreichende Antriebsleistung haben, um von der Erde entkommen zu können.
Alle haben aber den fundamentalen Nachteil, dass ein einzelner Start den Raumhafen mitsamt Umgebung für tausende Jahre unbewohnbar macht. Das will man in einem Spiel nicht wirklich…
Zugegeben, doch nicht alle: Man könnte Systeme bauen, in denen der Kernreaktor geschlossen betrieben wird. Die dürften aber gerade mal die Hälfte der Leistung erreichen - und thermisch wesentlich schwieriger sein. Das Hauptproblem dürfte aber sein, die Maschine daran zu hindern, sich selbst zu zerlegen - denn da wo die Hitze aus dem inneren Kreislauf in die Schubmasse übergehen soll, wird es fürchterlich heiß, und alle Konzepte, das zu vermeiden, scheinen starke Magnetfelder zu brauchen, wie man sie auch für Fusionsreaktoren brauchen würde. Dann kann man aber auch gleich die nehmen…
Es geht noch etwas schmutziger: Das Orion-Konzept aus den 50er Jahren (nicht zu verwechseln mit der heutigen Rakete), bei dem im Grunde ordentliche Atomexplosionen hinter dem Schiff als Antrieb dienen.

Chemische Raketen

Solche Systeme kennen wir ja. Sie sind teuer, gefährlich und unelegant - aber verfügbar. Wenn ich eine Prognose abgeben sollte, würde ich sagen, dass sie immer teuer, gefährlich und unelegant bleiben werden - aber auch immer benutzt werden werden, wenn große Massen von der Erde nach oben zu bringen sind.
Nur sind sie eben… naja, fürchterlich von gestern.
Realistisch betrachtet sind sie allerdings ausgesprochen gute Energieträger. Man kann irgendwo auf dem Planeten oder dem Mond oder auf einem Asteroiden einen großen Reaktor bauen (ohne dass man sich große Gedanken um die Masse des Reaktors machen muss), zerlegt dort beispielsweise Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, und hat dann einen für viele Zwecke wesentlich effizienteren Antrieb zur Verfügung - immerhin spart man sich einen Reaktor pro Raumschiff oder Sonde.
Diese Schiffe werden dann weiter so sein wie gehabt - ein riesiger Tank plus einem verhältnismäßig kleinen Antrieb, plus Nutzlast - aber sie sind billig, und strahlen nicht.
Nur passt das nicht in mein Setting - übergroße Tanks mit explosiven Inhalten wären auf einem Kriegsschiff fehl am Platz. Außerdem

Lösung für das Spiel

Mir ist daran gelegen, weder Planeten beim Start eines Raumschiffs radioaktiv zu verstrahlen noch gewaltig große Tanks mit herum zu schleppen. Das Spiel soll sich wenigstens halbwegs wie 2233 und nicht 2030 anfühlen. Daher nehme ich folgendes an:
  1. Es gibt eine Möglichkeit, die Schwerkraft zu umgehen, oder in gewissem Rahmen abzulenken. Das reduziert die Schubmasse gewaltig - und man kann diese Anlagen in der Leistung so begrenzen, dass schon der Jupiter sie überfordern würde. Das verursacht, so weit ich das sehen kann, keine Massenvernichtungswaffen, die man ohne nicht auch erreichen könnte - und übergroße Geschwindigkeiten verhindert schon die Luftreibung zuverlässig.
  2. Außerdem gibt es einen Antrieb auf Basis von Kernfusion - also einen Reaktor. Da wird das Fusionsprodukt herausgeblasen, und bei Bedarf noch Schubmasse zugemischt. Damit das funktioniert, enthält der Antrieb eine Anlage zur Ionisierung der ausgestoßenen Masse.
  3. Diese Ionisierungsanlage kann auch alleine betrieben werden - also eine Art Ionenstrahltriebwerk (technisch scheint das machbar, wenn auch wahnsinnig aufwändig zu sein).
  4. Als Schubmasse nehmen wir einfach Wasser - immerhin gibt's das fast überall, und man bekommt auch angenehm viel Wasser pro Kubikmeter unter. Außerdem ist es auch eine hervorragende Wärmesenke (es kostet verhältnismäßig viel Energie, Wasser aufzuheizen - auf das Kilogramm gerechnet vier mal mehr als Luft, und 9 mal mehr als Eisen). Wasserstoff und Helium wären auf das Gewicht gerechnet noch besser, aber beides ist schwerer handhabbar, und selbst gefrorener Wasserstoff kommt gerade mal auf 70 oder 120 (die genau Zahl habe ich vergessen) Kilogramm pro Kubikmeter - und außerdem ist speziell Wasserstoff geradezu fürchterlich schwierig zu handhaben.
    Wir könnten auch praktisch alles andere nehmen - wir brauchen da keine besonderen Stoffeigenschaften. Wenn man die Anlagen entsprechend auslegt, könnte man auch am Uranus Methan tanken gehen.
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