Kleines Rechenprogramm zum Lichtsegler

nocheinPoet schrieb:Yukterez hat einen Punkt angesprochen, den wir bisher nicht bedacht haben:

"Dass die Flächendichte des Segels mit steigender Fläche zunehmen muss (wegen dem Gestell, das dann auch stabiler werden muss), ist ein Problemfaktor. Ich bin mir nicht sicher, ob bei x-facher Fläche auch x-fache Flächendichte gilt, oder √x-fache?"

Was meint Ihr dazu?

Also die auf das Sonnensegel wirkende Kraft ist ja eigentlich winzig, so dass das kein Problem sein sollte. Aber da es ja einige Projekte in dem Sektor gibt, sollte man sich der Einfachheit halber vielleicht einfach daran orientieren.

Schwieriger erscheint mir eher der Punk mit der Bahnberechnung des Lichtseglers. Wusste das bis gestern auch nicht, aber gemäss NASA fliegen die zuerst in Richtung Sonne, um -salopp formuliert- damit "Schwung" zu holen. Rechtwinklig von der Sonne "wegsegeln" ist sicher viel zu unerealistisch. Und die Berechnung der Flugbahn ist alles andere als trivial, weil z.B. der Anstellwinkel des Segels dabei ständig geändert werden muss.

Emodul

gebe das so weiter, aber da dass ist kein Problem, macht es für Y. vermutlich nur noch interessanter. Du musst Dir mal im AT anschauen, was der Kerl da so zum Vergügen und aus Langweile rechnet. :D

@nocheinPoet Schade wollte mich mal in die Materie reinlesen, aber dein Link geht nicht 404 Fehler.

@Schrotty

versuch den Link nun mal:

Formeln zur beschleunigten Expansion

Jep Dankeschön @nocheinPoet der Link funzt. Wünsch Dir noch nen guten Rutsch, falls ich dieses Jahr nichtmehr auf Allmy schaffe.

@nocheinPoet
Dein Kumpel macht da aber schon verrückte Sachen :-)
Na solang er sich selber noch auskennt hehe

@steff74

Ja er ist da nicht zu bremsen... :D

Neue Nachrichten zum Segler von Yukterez:

Das meine ich nicht. Ich spreche nicht von der Flächendichte des Segels, sondern der normalen Masse des tragenden Mastes, denn ein dünnes Papier kann man nicht so gut gerade halten wie eine dicke Zeitung der gleichen Fläche. Aber das können wir erst mal vernachlässigen. Auch die Gravitation, denn die nimmt wie die Strahlung mit dem Abstand quadratisch ab, das Verhältnis g/p sollte sich also die Waage halten. Ich denke, am besten wird es sein, die Geschwindigkeit nach Zeit als Kettenbruch zu notieren. Die ersten 4 Sekunden sehen so aus, ich schau mal ob ich das irgendwie aufschreiben kann, so daß ich die Anzahl der Sekunden der Anzahl der Schritte entspricht. Fällt wem was ein, eventuell in Richtung Reihennotation?



Quelle: Sonnensegel

nocheinPoet schrieb:Die ersten 4 Sekunden sehen so aus, ich schau mal ob ich das irgendwie aufschreiben kann, so daß ich die Anzahl der Sekunden der Anzahl der Schritte entspricht. Fällt wem was ein, eventuell in Richtung Reihennotation?

Ich habe das nur so ganz kurz gestern mal angeschaut und habe recht schnell gesehen, dass man einen riesigen Aufwand hat, wenn man das exakt zu lösen versucht. Allerdings kenne ich mich mit Tayloreihen nicht so wirklich aus.

Würde deshalb eher eine anfängliche Schrittweite bestimmen und dann von einem Punkt aus, in dem alle Kräfte bekannt sind, zu einem zweiten Punkt "segeln", wo dann sämtliche Kräfte neu berechnet werden und der nächste Punkt angesegelt wird. In einem zweiten Schritt würde ich die Schrittweite so lange reduzieren, bis die Differenz zwischen den letzten beiden Durchgängen vertretbar klein wird. Das ist sicher die einfachere Methode.

Hier noch zur Illustration:
x1=x0+0.5*a0*t_s^2
x2=x1+0.5*a1*t_s^2
x3=x2+0.5*a2*t_s^2
....
wobei t_s die Schrittweite (hier die Zeit) wäre und ai die Beschleunigung durch den "Lichtdruck" an dem jeweiligen Punkt. Weil der "Lichtdruck" von dem Abstand zur Sonne abhängig ist, bietet sich diese schrittweise Vorgehen doch geradezu an.

Emodul

Neue Nachrichten zum Segler von Yukterez:

Wie es aussieht ist das die Formel für Zeit nach Strecke / Strecke nach Zeit, Skizze:



Wenn ich die a zu 9.81 m/sek² setze habe ich genau die Strecke die man normalerweise nach unten fallen würde. Checkt mal wer die Formeln ob ich mich nicht verrechnet habe, wenn alles passt, mach ich einen gescheiten Plot.

In dieser Konfiguration ist bei 50000m/sek Schluss, danach steigt es nur noch minimalst. Bitte um Formelcheck, wenn nach Newton alles passt übersetze ich es in die RT. Wenn die Mathematik geklärt ist, können wir uns auch um realistische Daten für ρA und A kümmern (ich habe mich Zehnerpotenzweise an Werte die der Sonnengravitation etwas entgegenzusetzen haben herangetastet - hier wäre das Segel ein Quadrat von sqrt(2e9m²)=44km Seitenlänge).

Quelle: Sonnensegel

ja.. ok.
Passt alles, ich hatte es genau so errechnet ;)
War nur Spaß.

Ich bin dann mal im Hintergrund. Das ist mir alles zu hoch hier :)

@SheldonCooper
@steff74
@emodul
@Schrotty
@SheldonCooper

Uli hat im AT ein PDF verlinkt: http://www.space.unibe.ch/~wurz/Wimmer_ExAstron_2009.pdf

Dort kann man lesen:

IHP/HEX currently baselines the use of solar sailing technology to reach the outer solar system in 25 years. The spacecraft itself is very light, the sail structure module as well. Launch mass is on the order of 500–550 kg, required to reach Earth escape orbit ...

...

Since the solar radiation pressure declines as 1/r2 with distance from the Sun, the propulsive capabilities of a solar sail are more and more limited as proceeding into the outer regions of the solar system. Consequently, continuous outward spiraling to reach the outer solar system is not practicable. However, a sailcraft may gain an enormous amount of orbital energy when first approaching the Sun before proceeding to the outer solar system. By performing such a ‘Solar Photonic Assist’ the transfer orbit about the Sun can turn hyperbolic, allowing reasonable trip times to the outer planets and targets beyond without applying gravity assists. The trajectory design foresees an extended time in the inner solar system prior to reaching hyperbolic energy after the second solar photonic assist. This time spent in the inner solar system which can reach 4 to 7 years is balanced by the higher escape speed which can be achieved by this strategy.

...

With the heliocentric escape velocity for this trajectory it is possible to reach 200 AU in a flight time of about 25 years. ...

Uli schreibt dazu:

4-7 Jahre dauert es, mit Hilfe solcher "swing by / gravity assist"-Manöver mittels Sonennsegel und Strahlungsdruck an die Grenzen des (inneren) Sonnensystems zu kommen. Für 200 AE ( ~ 0.002 Lj) braucht es schon ca. 25 Jahre. Das wäre eine enorme Verbesserung. 0.9c so zu erreichen ist ein Illusion. Da ist sicher Konsens.

Interessant ist, dass dort auch 500kg bis 550kg an Masse für Die Sonde angesetzt wurde und auch "ge"-swingt wird. Die "Rechnung" von Z. basiert offensichtlich mehr auf einem Wunsch, als auf harten Fakten.

Was er auch noch nicht bedacht hat, wenn sein Segel so mir 0.5c um den Jupiter fliegt und gehen wir mal davon aus es würde wirklich wieder Richtung Sonne gelenkt, dann würde es in der Kurve ganz sicher durch die Fliehkraft zerrissen. Selbst wenn die Wunder-Wunsch-Materialien werden da das Segel nicht zusammenhalten. Lebewesen werden ganz sicher aber platt gebügelt. Wenn er wieder aus dem "Urlaub" zurück ist, kann er uns ja mal eine "Rechnung" zeigen, wie schnell mit welcher Fliehkraft es so um den Jupiter geht.

Dankeschön für den Link, werde mich nachher mal einlesen. @nocheinPoet

Allseits guten Morgen.

nocheinPoet schrieb:Selbst wenn die Wunder-Wunsch-Materialien

Graphen sind keine "........" Materialien.
Bitte sachlich bleiben.

nocheinPoet schrieb:Was er auch noch nicht bedacht hat

Ah hab ich das?... Bitte sachlich bleiben.

nocheinPoet schrieb:Wenn er wieder aus dem "Urlaub" zurück ist, kann er uns ja mal eine "Rechnung" zeigen, wie schnell mit welcher Fliehkraft es so um den Jupiter geht.

(Korrektur, Sperrung, nicht "Urlaub".)

Gerne, aber erst wenn es sachlich zugeht, und meine Postulationen oder Argumente im Kontext behandelt werden. Danke.

@nocheinPoet

Ihr macht es euch viel zu kompliziert...

# A: Segelfläche in m²
# m: Masse in kg
# r: Entfernung Startpunkt vom Sonnenmittelpunkt in m
# s: Zurückzulegender Weg in m
# G: Gravitationskonstante
# c: Lichtgeschwindigkeit
# Phi: Strahlungsleistung der Sonne
# m_sol: Masse der Sonne
# r_sol: Radius der Sonne

# Konstanten zur Vereinfachung der Gleichungen
D=m_sol*G
E=Phi*A
K=2*pi*m*c


## Beschleunigung a als Funktion des Weges (Beschleunigung Segel minus Gravitationsbeschleunigung Sonne)

a(s)=(2*(Phi/(4*pi*(r+s)^2))*A)/(c*m)-G*(m_sol/(r+s)^2)

## Geschwindigkeit als Funktion des Weges

v(s)=sqrt(-D*K + E)*sqrt(2)*sqrt(s)/(sqrt(r + s)*sqrt(K)*sqrt(r))

## Zeit als Funktion des Weges

t(s)=-1/4*(r*log(sqrt(r + s)/sqrt(s) - 1) - r*log(sqrt(r + s)/sqrt(s) + 1) - 2*sqrt(r + s)*r/(((r + s)/s - 1)*sqrt(s)))*sqrt(2)*sqrt(K)*sqrt(r)/sqrt(-D*K + E)




( https://hps.hs-regensburg.de/~rig39165/skripte/TMIII_Skript.pdf )

High, hier noch eine "vorübergehende" Simu für standard Bahnen eines Sonnen-Segels.

http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=76cKVjr7XTw

Beinhaltet:
Org Einsteinansprache zur Energie-Masse-ÄquivalenZ.
Neue Z Quantum Muke: Einstein was an Alien. (no final Mastering)
Standardbetrachtungen zu Norm-Bahnen eines 100Kg Segels bei unterschiedlichen S-Flächen.
Schaut einfach mal rein.. :)

Nette Grüsse an alle suchenden und guten "Slide" ins neue Jahr.
G. Z.

(Hab ich schnell zusammengestellt... nich 100% saubere Übergänge..)
Audio-Titel nur Teile. Na dann... ;)

Herr Z: nach welchen Formeln und mit welcher Software haben Sie die Animation modelliert?

Herr Sheldon Cooper: Ihre Formeln sind leider unbrauchbar. Wenn ich versuche, Ihr Modell zu rechnen, geben alle 3 Formeln, selbst die für die Beschleunigung (!), ein falsches Ergebnis: Farce.html.

Ich komme auf folgendes Ergebnis:



mit vorzüglicher Hochachtung

@yukterez
Leider ist mein Abspann im Video sehr wahrscheinlich zu kurz ausgefallen, obwohl blinkend darauf aufmerksam machend, das "ich" nicht genau weiß wer die Simu erstellt hat.
Sehen Sie doch bitte nochmal nach.
Ich bitte vorsorglich darum, diese Wahrscheinlichkeit zu Entschuldigungen.

Mir bleib nur die Zeit die Simulation zu überarbeiten und mit deutschem Text und diversen eigenem und Einstein Audiomaterial zu versehen, da "ich" trotz 2 stündiger Suche, den Urheber nicht zweifelsfrei feststellen konnte.

Deshalb wird am Ende des Videos darauf hingewiesen, das die Simulation von mir noch nicht geprüft wurde. Zudem, Aproo"f"ed statt aprooved... wie= Video könnte "F"..ehler beinhalten. Eine typische Art meinerseits, allem möglichen einen Witz abzugewinnen. Das Leben kann langweilig genug sein. Dennoch halte ich die Simulation für Salonfähig, zumindest nach dem was mir hier alles bisher präsentiert wurde. Intuitionen sollte man folgen, aber ich will nicht zu philosophisch werden.

Zudem möchte ich darauf hinweisen das es sich bei mir nur um einen der einfachsten Menschen handelt, der im "Glauben" ist, das ihm die Theorie mehr liegt als die Berechnung. Somit kostet letzteres Aufwand, den ich zwar nicht scheue soweit es meine Zeit erlaubt, aber letzteres bereitet mir jedoch nicht gerade soviel Freude wie der Glaube an, womöglich umsetzbare, eigene theoretische "Einsichten".

Nun gut ich will sie nicht mit meinem "Gelabber" überziehen.
Nur soviel noch, zur These wegen dieser Thread hier entstand.
A priori ging es um folgendes:
Die grundsätzliche "Aufgabe" war.
500x500m Sonnensegel aus 10lagiger Graphenschicht.
Aufbau DB-Reflektor für Spektralbereich 400-1000Nm, also ca 62% Nutzung anfallender Strahlung.
Effektivität DB-R 99%. (Aller Dinge etwas übertrieben, imo Real sind ca. 92%)
Gewicht um 1,9 Kg, (danach weitere Prüfung mit Nutzlast etc. bis 16 Kg und einfahrbarem Segel)
Startposition bei 3 Sr/Sonnenradi.
Nach erster Beschleunigungsphase, versuchter "Turn-By" (bis 180 Grad) bei umliegenden Planeten.
Danach weitere Beschleunigungsphase, wieder bei möglichst Sr 3 angelangt.
"Turn-Bys" sollen sich solange wiederholen, wie die tatsächlich temporär gegebene v des Segels dies noch zulässt. Es ging mir darum, zu prüfen ob ein Segel im Solarsystem durch womögliche Turn-Bys auf nahe c (natürlich ein wahnwitziges Vorhaben) zu beschleunigen wäre.

Meine ersten Ansichten/"Berechnungen", wenn man dieses laienhafte Darstellung so nennen kann, finden sich hier.
Original anzeigen (2,3 MB)
Es ging dort erstmal um grundsätzliches, deshalb wurde von mir im ersten Umriss die dortige Beschleunigung als "stetig" angenommen, um auszuloten ob es sich lohnt tiefer hineinzuschauen.

Seit Tagen schaue ich was man über Sie so findet im Netz. Sehr witzig. Gratulation.
Hochachtungsvoll mit freundlichen Grüßen....

Z. schrieb:Mir bleib nur die Zeit die Simulation zu überarbeiten und mit deutschem Text und diversen eigenem und Einstein Audiomaterial zu versehen, da "ich" trotz 2 stündiger Suche, den Urheber nicht zweifelsfrei feststellen konnte.

Woher hast du denn diese Simulation?

@Celladoor
YT, deshalb ging ich grundsätzlich von einer Kopie aus...

Sehe gerade das mein Excel nicht 4,2 nach Alpha C.... sondern je nur 1 LJ angenommen hat...
Zeile verrutscht... werde die Flugzeiten bei korrektem Abstand im Video korrigieren...

Noch wach?