Ich meinte schon Photonendruck. Und die Wirksamkeit dieser Methode hängt alleine davon ab, wie leicht die Segel sind und wie groß man sie gestaltet.
Also schön, lass uns mal sehen. Wie gesagt benötigt 1kg Masse bereits 632m² Sonnensegel, um seine Position zu halten. Das setzt natürlich erstmal voraus, dass 632m² Segel nicht schon schwerer als 1kg sind. Daran scheitert das Konzept heutzutage, weil man nicht annähernd ausreichend leichte Segel herstellen kann. Aber gut, nehmen wir mal an, es kann Segel geben, die so leicht sind, dass man mit 900m² Segel 1kg Nutzlast in Position halten kann (das Segel wöge dann 0,58kg). Dann könnte man die Nutzlast mit 1000m²/kg bereits minimal beschleunigen. Gesamtmasse in dem Fall 1,64kg; Schub insgesamt 0,00934N, wovon 0,0084N verhindern, dass der Krempel in die Sonne stürzt und 0,0009N die Last nach außen schieben. (Der Schub ist jetzt auf 1.0AU bezogen, aber es haut in beliebigen Abständen von der Sonne genauso hin, da deren Schwerkraft genauso stark abnimmt wie ihr Photonendruck.)
Also: wenn du dich mit einer Beschleunigung von 0,1mm/s² zufriedengibst, _dann_ braucht eine Nutzlast von 100t schlappe 100km²(!) Segelfläche. In Worten: ein Segel mit zehn Kilometern Kantenlänge. Wie lang man nun bei 0,1mm/s² für sagen wir mal 150 Millionen Kilometer braucht, will ich jetzt nicht ausrechnen.
Für den Verkehr von außen nach innen bräuchte man überhaupt keine Segel: man schubst den Container einmal an und wartet, während er automatisch mit 0,6mm/s² beschleunigt. Segel würden den Transport nur noch langsamer machen.
Gerade bei Gütern wie Erzen oder so ist ja fast egal, wie lange sie unterwegs sind...Dann wird der klumpen halt von einem (wiederverwertbaren) 10000km^2 Membransegel verzögert, das sich durch Nanotech mit Material der LIeferung selbst in Stand hält.
Eine Erzlieferung mit Naniten ausstatten, um über einen Zeitraum von zig Jahren eine einzige Lieferung ins Ziel zu bringen, das ist okay, aber stattdessen ein paar Kilo Treibstoff verbrennen, das ist Science Fiction? Ich denke doch, lieber Alex, dass du da die Prioritäten nicht ganz richtig einschätzt.
Man braucht ja nicht auf die Wirtchaftlichkeit der Manöver achten, wenn man langsam, aber beliebig viel Energie bekommt...
Genau genommen kann man überhaupt nicht manövrieren, da die Segel immer genau auf die Sonne ausgerichtet sein müssen. Es war im Übrigen bisher nirgends von Manövriertriebwerken die Rede. Diese funzen übrigens auch nicht ohne Reaktionsmasse.
Vom Rand des SOnnensystems wird ein Asteroid mit MIneralien richtung Sonne beschleunigt und über die nächsten 50 Jahre mit Segeln abgebremst, sodass er nach einer Kurve um die Sonne auf dem Erdorbit eingefangen werden kann.
Wenn die gesamte Reise sagen wir mal 50 Jahre dauern würde (ich halte das noch für zu knapp bemessen), wäre das aber eine verdammt schlechte Dividende. Schließlich will das Segel ja erstmal bezahlt sein. Und das kann sich dann erst nach Ankunft amortisieren. Wenn sich innerhalb der 50 Jahre etwas auf dem Markt ändert, kann die Fracht nach Ankunft auch vollkommen wertlos sein. Wenn die Fracht dagegen stark an Wert gewinnt, würde ich mir Sorgen machen, dass sie unterwegs geklaut wird.
So hatte ich das gedacht... ein toter Brocken wird beschleunigt und vom Ziel eingefangen.
Oder unterwegs von irgendwelchen Husaren eingesammelt, die sich freuen, dass jemand seine Rohstofflieferungen unbeaufsichtigt im Schneckentempo durch die Milchstraße dümpeln lässt.
Die Hitze des Empfängers ist da etwas problematischer, da hast du recht. Aber zumindest kann dann ein Modul wieder aufgeladen werden und die Energie dann an die anderen schicken (Akkus zuwerfen).
Zugegeben, so ein Manöver stelle ich mir ziemlich drollig vor.
@aufholen mit halber Beschleunigung um zu entern
Dann gelingt das Entern aber erst in großer Nähe zum Ziel...was ein Problem sein kann.
Kommt drauf an. Wenn der Pirat ein paar Treibstoffreserven in petto hat, ist es kein Problem. Gut, "halbe Beschleunigung" ist vielleicht etwas knapp gerechnet. Nehmen wir an, er verfolgt mit auf einer Gesamtstrecke von 10AU einen Brenner so, dass er ihn schätzungsweise 2,5AU vor dem Ziel einholt. Ehe er tatsächlich angreift, kann auch keine Hilfe geschickt werden, weil bis dahin keine feindliche Absicht unterstellt werden kann. Sobald er angreift, ist es zu spät, Hilfe zu schicken, weil die mehrere Tage unterwegs wäre. Schafft er es, den Brenner aufzubringen, nimmt er sich, was er haben will, und -- aktiviert seinen Jumpdrive.
Naja, wenn sich TOrchflüge lohnen, dann kostet Treibstoff wirklich nichts bei deinem Setting...
Die Treib- und Brennstoffkosten sind wirklich keine Hexerei. Es sind keine geheimnisvollen Zaubermaterien aus dem Wunderland, sondern irgendwelche ganz normalen, leichte Elemente oder Isotope. Oder im allerbilligsten Fall nimmst du als Treibstoff einfach Wasser, da kann nun wirklich niemand behaupten, dass es zu teuer wäre. Brennstoff hingegen wird je nach Technologie höchstwahrscheinlich Wasserstoff oder eins seiner Isotope sein; teuerstenfalls Lithium (um daraus Tritium zu brüten).
Nehmen wir als Beispiel mal einen eher langsamen Frachter, der mit 0,1G brachistochron fliegt. Für die Strecke Jupiter-Erde braucht er dabei 36 Tage (was mit Hohmann knapp 3 Jahre dauern würde). Delta-V ca. 3000km/s. v
e sei 7000km/s, das ist gar kein Akt für Fusionstriebwerke. Benötigte mass ratio R=1,5, d.h. 1/3 der Gesamtmasse ist Treibstoff.
Benötigte Brennstoffmenge: lass die Startmasse 1500t sein (500t Treibstoff, 200t Hülle, 800t Fracht), benötigter Schub also 1,5MN, macht bei v
e=7000km/s einen Massedurchsatz M
Dot=0,21kg/s -- dabei ignorieren wir jetzt einfach mal, dass die Gesamtmasse ja sinkt und dadurch immer weniger M
Dot benötigt wird. Wir vereinfachen.
Die Schubleistung beträgt dann 0,5 * 0,21 * (7e6)² = 5,15TW. Dient D-T-Fusion als Energiequelle, sind das also 5,15/360=0,014kg
Brennstoff pro Sekunde, oder 41 Tonnen über die gesamte Flugzeit (wie gesagt, eigentlich weniger wegen des Masseverlustes), und die Asche fungiert gleich noch als Reaktionsmasse. Das ist das einzig teure am ganzen Flug.
Die restlichen 460t
Treibstoff können alles Mögliche sein; Wasser, Katzenpisse, völlig egal. Kosten gleich Null.
Im Endeffekt läuft es also darauf hinaus: ist der Gewinn aus 800t Fracht größer als die Kosten von 40t D-T-Brennstoff, lohnt sich die schnelle Route. D-T wiederum kann mittels Solarenergie aus Wasser gewonnen werden, oder z.B. aus der Atmosphäre des Jupiter gefiltert, wie auch immer. In einer Welt, in der Diamant ein ganz normales Konstruktionsmaterial ist wie heutzutage Plastik, wird auch die Herstellung von Deuterium und Tritium nicht besonders teuer sein.
Wenn die Fracht dagegen zu billig dafür ist, kann man sie auch mit 0,01G transportieren - das erhöht die Reisedauer für die genannte Strecke auf 105 Tage und senkt die delta-V auf 1000km/s. Setzen wir das in die obigen Gleichungen ein, erhalten wir ein Massenverhältnis von 1,15 -> 13% Treibstoffanteil. Unser 1500t-Frachter könnte also mit 200t Treibstoff 1100t Fracht transportieren. Schubleistung 500GW. Brennstoffdurchsatz 0,0014kg/s = 1,4g/s, macht 12 Tonnen D-T für die gesamte Reise.
Wenn die Frachter bemannt sind, muss man noch die Kosten für die Crew mitrechnen, nicht nur für die reine Flugzeit, sondern auch für eine Erholungsphase zwischen den Flügen, da mehrere Monate bei nahezu Schwerelosigkeit kein Spaß sind und gesundheitliche Schäden mit sich bringen (Raumkrankheit, Knochen- und Muskelschwund, Lagerkoller). Daher werden solche langsamen Frachter wohl so weit wie möglich automatisiert sein.
Ich sag mal so: wenn eine Fracht nicht wertvoll genug ist, um einen Brennstoffanteil von 1% zu rechtfertigen, ist sie es nicht wert, überhaupt transportiert zu werden.
