Hvordan kan et romskip akselererer og bremse i verdensrommet?

Skurupu · 11. mai 2014

For ikke å snakke om "Warp Drive", selv om det kanskje aldri lar seg gjøre i praksis.

http://www.nasa.gov/centers/glenn/technology/warp/warpstat_prt.htm

-trygve · 11. mai 2014

Nasa jobber også med rakettmotorer drevet av en atomreaktor og ionemotorer for lengre romferder der du må ha høyere fart enn en kjemisk rakettmotor er i stand til å lage.

Ionemotorer er faktisk i bruk allerede, blant annet på Deep Space 1 og Dawn.

Prinsippet bak en ionemotor er egentlig det samme som for en hvilken som helst annen rakett: noe kastes bakover slik at raketten blir dyttet fremover. I ionemotorer er altså dette ioner som akselereres ved hjelp av et elektromagnetisk felt.

Ionemotorer gir svært liten reaksjonskraft, så de er uegnet når det er behov for stor akselereasjon. De gir derimot mye større akselerasjon per drivstoff vekt enn konvensjonelle raketter. Derfor brukes ionemotorer typisk til sonder som skal så langt ut i solsystemet at det ikke er så viktig hvor raskt de akselererer.

mobile999 · 11. mai 2014

Rakettmotorer med drivstoff som beskrevet i mitt forrige innlegg er riktignok brukt for å skyte ut romskipet fra jorden. Store mengder energi kreves for a overvinne jordens gravitasjonsfelt + luftmotstand.

Den energien som trengs for å opprettholde hastigheten når romskipet har nådd rommet (vakuum) er relativt liten.

For å være ontopic, så er såkalt gravitasjonsslynge en relevant metode for å akselerere romskipet når det har "unnsluppet" gravitasjonen.

http://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_assist

Endret 11. mai 2014 av mobile999

Zeph · 11. mai 2014

Gravity in space: http://labs.minutelabs.io/Relativistic-Space-Sheep/

SeaLion · 11. mai 2014

Fremtidens langreiseskip blir så store og tunge at de må bygges utenfor atmosfæren for å bli store nok til å inneholde alle nødvendigheter. De må bygges omtrent slik man har bygd romstasjonen ISS, sammensatt av såkalte moduler, som kobles sammen. Omtrent slik man bygger noe med Lego-klosser. Man starter med å sende opp byggemoduler med tradisjonelle kjemiske raketter eller kanskje med en framtidig romheis. Muligens kan supermaterialet grafén brukes for å gi romheisstrengen nødvendig kombinasjon av lav vekt og stor styrke.

http://en.wikipedia.org/wiki/Space_elevator

Romskip som kun skal reise gjennom verdensrommet behøver ikke å være strømlinjeformede, de kan se ut som en terning eller et roterende hjul plassert på tvers av fartsretningen. Et kunstig tyngdefelt er nødvendig for å unngå at romfarerne får benskjørhet, selv om man kan motvirke dette til en viss grad med daglig fysisk trening, slik det gjøres ombord på ISS.

Som flere har nevnt kan man benytte ionemotorer til slike fjernreiser. Opp fra jordoverflaten må man imidllertid fortsette å bruke tradisjonelle kjemiske rakettmotorer, for ionemotorene gir altfor svak skyvkraft til å overvinne luftmotstanden og Jordas tyngdekraft. Ute i en "romstasjonsbane" er det imidlertid svært lite som skal til for å endre banehøyden og selv om hastighetsøkningen er forholdsvis lav (altfor lav til å gi tyngdekraftvirkning) er drivforbruket for ionemotorer så lavt at man kan la de stå på uavbrutt i månedsvis, og dermed oppnå hastigheter som er umulige med kjemiske raketter.

Skal man styre et romskip så er det ingenting å styre mot. Vinger og styreror er altså ubrukelige i verdensrommet. Så i motsetning til de jetflylignende fantasiromskipene i Star Wars-serien, så må man i virkeligheten først bremse ned i fartsretningen med foroverrettede rakettmotorer (eller snu romskipet ved å bruke styreraketter og bruke hovedmotoren til å bremse med). Og så må hovedmotoren snus i en ny retning slik at man etter hvert får ny fart i den nye retningen. Å sikte mest mulig direkte på målet, slik at kursendringer underveis er unødvendige, er altså god drivstofføkonomi for romskip.

Endret 11. mai 2014 av SeaLion

Andrull · 11. mai 2014

Vi har vel i praksis fire måter å akselerere romskipet på. Kjemisk med raketter, ionemotorer (med f.eks atomreaktor eller solceller som produserer elektrisiteten), slippe ut komprimert luft (mest for små korreksjoner av skipet) og til slutt en motor som fungerer ved å smelle av mini-atombomer bak den.

Sistnevnte har vel blitt droppet av forskjellige grunner for mange år siden. Crazy russians. ^^

Ellers har du andre potensielle måter som utnytter fotoner som dytter på skipet. Enten via laser, solseil eller lignende.

Endret 12. mai 2014 av Andrull

nicho_meg · 11. mai 2014

Skal man styre et romskip så er det ingenting å styre mot. Vinger og styreror er altså ubrukelige i verdensrommet. Så i motsetning til de jetflylignende fantasiromskipene i Star Wars-serien, så må man i virkeligheten først bremse ned i fartsretningen med foroverrettede rakettmotorer (eller snu romskipet ved å bruke styreraketter og bruke hovedmotoren til å bremse med). Og så må hovedmotoren snus i en ny retning slik at man etter hvert får ny fart i den nye retningen. Å sikte mest mulig direkte på målet, slik at kursendringer underveis er unødvendige, er altså god drivstofføkonomi for romskip.

Nå skulle vel Star Wars-skipene også fungere optimalt i atmosfæren under invasjoner og ikke kun i rommet. :dremel:

http://answers.wikia.com/wiki/Can_a_TIE_fighter_land_on_a_planet

DippyDawg · 11. mai 2014

Vi har vel i praksis fire måter å akselerere romskipet på. Kjemisk med raketter, ionemotorer (med f.eks atomreaktor eller solceller som utnytter elektrisiteten), slippe ut komprimert luft (mest for små korreksjoner) og til slutt en motor som fungerer ved å smelle av mini-atombomer bak den.

Sistnevnte har vel blitt droppet av forskjellige grunner for mange år siden. Crazy russians. ^^

Ellers har du andre potensielle måter som utnytter fotoner som dytter på skipet. Enten via laser, solseil eller lignende.

Ikke glem solseil...

Andrull · 12. mai 2014

Vi har vel i praksis fire måter å akselerere romskipet på. Kjemisk med raketter, ionemotorer (med f.eks atomreaktor eller solceller som utnytter elektrisiteten), slippe ut komprimert luft (mest for små korreksjoner) og til slutt en motor som fungerer ved å smelle av mini-atombomer bak den.

Sistnevnte har vel blitt droppet av forskjellige grunner for mange år siden. Crazy russians. ^^

Ellers har du andre potensielle måter som utnytter fotoner som dytter på skipet. Enten via laser, solseil eller lignende.

Ikke glem solseil...

Solseil står i innlegget du siterte. (se siste linje)

Og så vil jeg bare poengtere til TS at hovedproblemet med rakettmotorer er deres grasalt høye drifstofforbruk og lave effektivitet kontra Jetmotorer og propellmotorer som åpenbart ikke fungerer i verdensrommet. Mye fordi de må ha med oksygenet selv, og kan derfor ikke utnytte det som er i atmosfæren.

Av den grunn er det ønskelig å bruke jetmotorer til å føre romskipet så høyt (raskt) som mulig, slik at rakettmotorene blir minst mulig. Dette har tidligere blitt gjort på mindre romkip/romferger via ombygde lastefly.

Et annet alternativ er drømmen om en romheis som effektivt og billig kan frakte raketter direkte ut i rommet.

Siden jeg først var i gang, så kunne jeg jo nevne en typisk feiltolkning av hvordan man kommer seg ut i rommet. Det er ikke snakk om å kjøre rett opp så høyt man kan. Du ville kanskje komme deg ut i rommet etter hvert, men gravitasjonen er omtrent den samme der oppe, og du ville bare falt rett ned igjen.

Du ønsker derfor å få så høy hastighet RUNDT jorda at du holder deg oppe. Noe alle satellitter, romstasjoner og alt annet i rommet er nødt til følge. I motsetning på film hvor ting ser ut til å kunne stoppe foran planeter og andre store objekter etc.. uten å bli påvirket av dens gravitasjonsfelt.

Raketter går bare rett opp det første stykket for å komme seg opp i luftlag med mindre luftmotstand, og vil så snu seg mer og mer langs jordan i steden for vinkelrett på den. (Du ser det på en hver oppskytning)

Endret 12. mai 2014 av Andrull

sånn er det! · 12. mai 2014

Vi har vel i praksis fire måter å akselerere romskipet på. Kjemisk med raketter, ionemotorer (med f.eks atomreaktor eller solceller som utnytter elektrisiteten), slippe ut komprimert luft (mest for små korreksjoner) og til slutt en motor som fungerer ved å smelle av mini-atombomer bak den.

Sistnevnte har vel blitt droppet av forskjellige grunner for mange år siden. Crazy russians. ^^

Ellers har du andre potensielle måter som utnytter fotoner som dytter på skipet. Enten via laser, solseil eller lignende.

Ikke glem solseil...
Solseil står i innlegget du siterte. (se siste linje)
Og så vil jeg bare poengtere til TS at hovedproblemet med rakettmotorer er deres grasalt høye drifstofforbruk og lave effektivitet kontra Jetmotorer og propellmotorer som åpenbart ikke fungerer i verdensrommet. Mye fordi de må ha med oksygenet selv, og kan derfor ikke utnytte det som er i atmosfæren.

Av den grunn er det ønskelig å bruke jetmotorer til å føre romskipet så høyt (raskt) som mulig, slik at rakettmotorene blir minst mulig. Dette har tidligere blitt gjort på mindre romkip/romferger via ombygde lastefly.

Et annet alternativ er drømmen om en romheis som effektivt og billig kan frakte raketter direkte ut i rommet.

Siden jeg var gang så kunne jeg jo nevne en typisk feiltolkning av hvordan man kommer seg ut i rommet. Det er ikke snakk om å kjøre rett opp og så bare komme så høyt man kan. Da ville kanskje komme deg ut i rommet etter hvert, men gravitasjonen er omtrent den samme der oppe, og du ville bare falt rett ned igjen.

Du ønsker derfor å få så høy hastighet RUNDT jorda at du holder deg oppe. Noe alle sattelitter, romstasjoner og alt annet i rommet er nødt til følge. I motsetning på film hvor ting ser ut til å kunne stoppe foran planeter og andre store objekter etc..

Raketter går bare rett opp det første stykket for å komme seg opp i luftlag med mindre luftmotstand, og vil så snu seg mer og mer langs jordan i steden for vinkelrett på den. (Du ser det på en hver oppskytning)

øyest

Takk for informasjon. Har lurt på mye av dette.

Er det altså sånn at romskipet eller hva det skulle være, sirkulerer rundt jorda til det er langt nok unna til å kunne sette kurs mot målet, uten å bli trukket tilbake?

Lurer også på hvorfor romskip ikke brenner opp i atmosfæren i motsetning til store meteoritter? Er det på grunn av farten?

Andrull · 12. mai 2014

Vi har vel i praksis fire måter å akselerere romskipet på. Kjemisk med raketter, ionemotorer (med f.eks atomreaktor eller solceller som utnytter elektrisiteten), slippe ut komprimert luft (mest for små korreksjoner) og til slutt en motor som fungerer ved å smelle av mini-atombomer bak den.

Sistnevnte har vel blitt droppet av forskjellige grunner for mange år siden. Crazy russians. ^^

Ellers har du andre potensielle måter som utnytter fotoner som dytter på skipet. Enten via laser, solseil eller lignende.

Ikke glem solseil...
Solseil står i innlegget du siterte. (se siste linje)
Og så vil jeg bare poengtere til TS at hovedproblemet med rakettmotorer er deres grasalt høye drifstofforbruk og lave effektivitet kontra Jetmotorer og propellmotorer som åpenbart ikke fungerer i verdensrommet. Mye fordi de må ha med oksygenet selv, og kan derfor ikke utnytte det som er i atmosfæren.

Av den grunn er det ønskelig å bruke jetmotorer til å føre romskipet så høyt (raskt) som mulig, slik at rakettmotorene blir minst mulig. Dette har tidligere blitt gjort på mindre romkip/romferger via ombygde lastefly.

Et annet alternativ er drømmen om en romheis som effektivt og billig kan frakte raketter direkte ut i rommet.

Siden jeg var gang så kunne jeg jo nevne en typisk feiltolkning av hvordan man kommer seg ut i rommet. Det er ikke snakk om å kjøre rett opp og så bare komme så høyt man kan. Da ville kanskje komme deg ut i rommet etter hvert, men gravitasjonen er omtrent den samme der oppe, og du ville bare falt rett ned igjen.

Du ønsker derfor å få så høy hastighet RUNDT jorda at du holder deg oppe. Noe alle sattelitter, romstasjoner og alt annet i rommet er nødt til følge. I motsetning på film hvor ting ser ut til å kunne stoppe foran planeter og andre store objekter etc..

Raketter går bare rett opp det første stykket for å komme seg opp i luftlag med mindre luftmotstand, og vil så snu seg mer og mer langs jordan i steden for vinkelrett på den. (Du ser det på en hver oppskytning)

øyest

Takk for informasjon. Har lurt på mye av dette.

Er det altså sånn at romskipet eller hva det skulle være, sirkulerer rundt jorda til det er langt nok unna til å kunne sette kurs mot målet, uten å bli trukket tilbake?

Stemmer. Du tar kanskje et par runder rundt jorda, hvor du f.eks kan ta en lengre og lengre runde, helt til du er omtrent løsrevet fra dens gravitasjonsfelt, gi gass og så komme deg videre ut i rommet.

Ja, du kan faktisk bruke store masser som en form for "slynge" hvor du bruker gravitasjonen og roterer rundt et objekt i akkurat riktig posisjon slik at du utnytter det til din fordel. Å utnytte andre planeter eller måner sin gravitasjon er ikke unormalt, uten at jeg kan så mye om akkurat dette.

Lurer også på hvorfor romskip ikke brenner opp i atmosfæren i motsetning til store meteoritter? Er det på grunn av farten?

Stemmer. Meteoritter har gjerne en SVÆRT høy fart, mye høyere enn det du ønsker en romferge til å ha ved ankomst inn i atmosfæren. Nå vet jeg ikke helt hvordan de bremser, da raketter er dyrt å bremse med, men om du plasserer deg riktig, så får du jo en viss brems i ytre delene av atmosfæren som du kanskje kan holde deg litt i , slik at angrepsvinkelen ned mot jorda økes sakte men sikkert, mens farten synker tilsvarende.

For ikke å snakke om det faktum at meteoritter ikke akkurat har den samme konstruksjonen, teknikken de bruker og samme platene som kan motstå varmen bedre uten å gå i oppløsning. Men hovedsakelig så er det nok deres veldig høye fart som gjør at de brenner opp.

Endret 12. mai 2014 av Andrull

SeaLion · 12. mai 2014

Lurer også på hvorfor romskip ikke brenner opp i atmosfæren i motsetning til store meteoritter? Er det på grunn av farten?

Meteorer som i utgangspunktet er større enn fotballer (sånn omtrent) rekker ikke å brenne opp (fordampe) på vei ned gjennom atmosfæren og vil treffe bakken som meteoritter.

Romskip treffer atmosfæren i en spesiell vinkel slik at de verken spretter ut igjen (det skjer med en hel del meteorer), eller kommer så raskt inn i atmosfæren at de brenner opp. På den første delen av ferden ned gjennom atmosfæren blir romskipoverflaten ekstremt varm, derfor brukes varmeskjold, et materiale som tåler ekstremt høye temperaturer og som isolerer godt. På Mercury-ferdene bestod varmeskjoldene av kork (som brant, men som likevel isolerte godt), men på senere ferder har man brukt pålimte kjeramiske fliser. Disse kan være flere tusen grader på utsiden og knapt være varme på innsiden.

Etter denne første fasen har farten blitt såpass redusert og atmosfæren såpass tykk at man kan bruke vinger eller fallskjermer til man lander.

Meteoritter som overlever glødefasen faller videre som steiner og treffer bakken med et smell. Hvert døgn faller det flere tonn stein og sand fra verdensrommet. Det meste brenner opp (fordamper) og av de meteorittene som overlver glødefasen faller de fleste ned i havet, de fleste av resten faller i øde områder og det er kun rapportert om et eneste menneske som faktisk er truffet av en meteoritt i løpet av det siste hundreåret.

Splitter · 12. mai 2014

men på senere ferder har man brukt pålimte kjeramiske fliser. Disse kan være flere tusen grader på utsiden og knapt være varme på innsiden.

Demonstrasjon:

Emancipate · 12. mai 2014

Angående kunstig tyngdekraft, så er det mulig å lage det ved å spinne skipet rundt sin egen akse. Sentrifugalkraften vil da få det til å føles ut som 1G ved en viss hastighet.

Her er et konseptbilde NASA lagde i 1962 over hvordan et slikt romskip kunne sett ut.

Men da må man gå på ytterveggene, eller hva?

- Hvordan går det der oppe?

- Houston, vi går på veggen!

Andrull · 12. mai 2014

Ved kunstig tyngdekraft fra noe roterende, så blir det å gå på "veggen" ja.

Samt at du tar "heisen" om du ønsker å komme deg til midten, hvor du til slutt vil være vektløs.

Det vil i praksis være motsatt av hva vi mennesker er vant med, altså gravitasjon. Hvor du må grave nedover for å komme deg inn mot midten. Med sentrifugalkraften så må du klatre for å komme til midten. ^^