Thema: [Hard SF] Redshift - Die Fliegenden Rochen der Venus (war: Redux)

[Feuersänger]

Edit:
Dieser Thread ging aus dem allgemeinen Redshift Redux Thread hervor: https://www.tanelorn.net/index.php/topic,130789.0.html

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Am heutigen Regentag mal wieder meine Gedanken etwas in den Weltenraum schweifen lassen, und da fiel mir etwas auf bzw ein. Nochmal zum Thema "Globaler Sonnenschirm am L1". Zur Erinnerung, wir wollen da ja eine große Streulinse bauen (ca 2300km Durchmesser) die so ca 2-3% des Sonnenlichts an der Erde vorbeilenkt. Baumaterial hauptsächlich Kohlenstoff.

Und da hatte ich ja _ursprünglich_ vor, diesen Kohlenstoff aus der Venusatmosphäre abzubauen und dann in Form von Photonensegeln zum L1 schippern zu lassen.
_Dann_ stieß ich auf den Pferdefuß, dass man den Kohlenstoff erstmal von der (oberen) Atmosphäre in den Orbit bringen muss, und dies nicht praktikabel ist wenn es dort lokal keinen geeigneten Treibstoff gibt (weil das im Überfluss vorhandene CO2 als Stützgas aufgrund seiner hohen Molmasse völlig ungeeignet ist). Und Import von Wasserstoff wäre prohibitiv teuer. Und Skyhooks stehen nicht zur Verfügung, weil man die sonst genausogut von der Erde aus einsetzen könnte.

Darum bin ich ja darauf umgeschwenkt, den Kohlenstoff lieber aus NEAs zu fördern, was ja auch ein schönes Konzept ist.

Aber jetzt fiel es mir wie Schuppen aus den Haaren: wir HABEN doch beliebige Mengen Wasserstoff auf der Venus! Da hängen auf 40-70km Höhe riesige Wolken aus SCHWEFELSÄURE herum, und woraus besteht diese? H2SO4! Ich hatte wirklich so einen Leslie-Nielsen-Stirnklatsch-Moment.

Das bringt die Venus also doch wieder ins Rennen. Man muss halt neben dem CO2 auch H2SO4 fördern und raffinieren, und wir bekommen: das gewünschte Exportgut C, sowie LH und LOx in rauhen Mengen. Gepowert wird das Ganze durch PV, die ja auf der Venus doppelt so effektiv ist wie auf der Erde. Vermutlich wollen wir trotzdem LANTR-Lifter haben, und brauchen also zusätzlich noch Kernbrennstoff, aber das ist gar nicht so viel und mE kein Showstopper.

Die genauen Zahlen, was wir nun konkret für einen logistischen Unterbau brauchen um zuverlässig 500t/d liefern zu können, muss ich noch durchrechnen. Aber es dürfte sich in Grenzen halten. Der Rest sind Details in der Umsetzung, etwa wie genau man die Förderplattformen fliegen lässt -- spontan denke ich da an eine Kombination aus wasserstoffgefüllten Auftriebskörpern plus aerodynamischem Lift.

Außerdem hatte ich weiter oben geschrieben, dass die Gewinnung von C aus CO2 sehr energieintensiv sei -- das stimmt auch, aber vielleicht doch nicht ganz so schlimm wie befürchtet. Wenn ich mich recht erinnere, war der genannte Energiebedarf -- was war das, 100GW Dauerleistung? -- auf reine Pyrolyse bezogen. Es gibt aber auch deutlich energieeffizientere katalytische Verfahren, insbesondere die Bosch-Reaktion, und die ist sogar exotherm.

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Nun wäre also abzuwägen, welcher Approach sich eher durchsetzen dürfte. Die NEA-Strategie ist ja auch nicht schlecht. Allerdings auch nicht ohne Tücken: weiter oben hatte ich noch geschrieben, dass es wohl NEAs gäbe die zum Großteil aus elementarem Kohlenstoff bestünden. Jetzt lese ich, dass das so nicht stimmt oder wenn dann die extreme Ausnahme ist. Vielmehr liegt in den meisten C-Typ Asteroiden der Kohlenstoff in verschiedenen Verbindungen gebunden vor -- hauptsächlich Karbonate und Kerogen-artige. Heisst also, die Förderung und Aufbereitung ist hier deutlich komplexer - und vermutlich bei jedem Asteroiden anders, d.h. man kann die Prozesse nicht so gut streamlinen wie bei der schnurgeraden CO2-Förderung auf der Venus.

Dazu noch zu bedenken: für das erste Megaprojekt, also diese Streulinse, da brauchen wir "nur" (Größenordnung) 1Mt C. Wenn man nur bis hierhin denkt, könnte eine entsprechend kurzzeitige NEA-Förderung am wirtschaftlichsten sein. Aber sobald wir mit einbeziehen, dass dieser Schritt ja nur eine Stufe im "Long Game" ist, und wir in der Folge noch massenweise Kohlenstoff an anderen Stellen im Sonnensystem gebrauchen können: Orbitalstädte, Agri-Habs, Rotovators/Skyhooks -- ist "Venerian Carbon" vielleicht doch eine Aktie auf die zu setzen sich lohnt.

[Chaos]

Zwei Fragen:

- Bei der vorgeschlagenen Umwandlung fällt ja auch noch Schwefel in rauen Mengen an. Kann man damit irgendetwas profitträchtiges anfangen? Mein Chemieunterricht ist lange genug her, dass mir außer Schießpulver nichts einfällt, und dafür ist das nun wirklich das falsche Jahrhundert.

- Die Bosch-Reaktion ist exotherm. Ist das in einer Umgebung, wo Hitze eher das Problem ist als Kälte, nicht problematisch? Gerade so nah an der Sonne, wo Aufheizung durch Sonneneinstrahlung ein doppelt so großes Problem ist wie nahe der Erde?

[Feuersänger]

- Bei der vorgeschlagenen Umwandlung fällt ja auch noch Schwefel in rauen Mengen an. Kann man damit irgendetwas profitträchtiges anfangen?

Ja, durchaus. Google spuckt dazu als erstes Stichwort "Schwefelbeton" aus -- IRL von der nasa als primäres Baumaterial für Mond- und Marsbasen vorgesehen. Da haben wir also anscheinend ein erstklassiges Baumaterial für planetare Bauwerke. Und selbst wenn sich der Transport nicht lohnen sollte, dann kann man das Zeug ja auch einfach wieder auf die Venus kippen.

- Die Bosch-Reaktion ist exotherm. Ist das in einer Umgebung, wo Hitze eher das Problem ist als Kälte, nicht problematisch? Gerade so nah an der Sonne, wo Aufheizung durch Sonneneinstrahlung ein doppelt so großes Problem ist wie nahe der Erde?

Denke nicht dass das ein Problem wäre, im Gegenteil. Die Bosch-Reaktion braucht ja afaik schon knapp 900K um abzulaufen. Das heisst also, wir müssen im Idealfall nur einmal Energie reinstecken um die Reaktion in Gang zu bringen, und dann erhält sie sich selber. Überschüssige Hitze können wir vielleicht über sekundäre Brayton-Turbinen in Strom umwandeln (bissl überflüssig wenn man eh PV hat) und den Rest kühlt man einfach mit Außenluft. Die Außentemperatur auf der besagten Höhe (72km) der Venus liegt auf der Tagseite bei ca -50 bis -40°C. Da dürfte man überschüssige Wärme gut ableiten können.

Übrigens: die Windgeschwindigkeit beträgt auf dieser Höhe 360-400km/h. Die Venus selber rotiert ja fast gar nicht. Wir müssen also unsere Plattformen nur so bauen, dass sie mit eigenem, solargepowertem Antrieb schlappe 400km/h schnell fliegen können und somit effektiv stationär in der Luft stehen. Das klingt für mich trivial.

Und: die Erfahrungen, die man mit diesen Venus-Plattformen sammelt, werden dann einige Jahrzehnte später bei der Errichtung der Saturn-Heliuminfrastruktur Gold wert sein. ^^

[Feuersänger]

Ich habe gestern noch weiter rumgetüftelt und - full disclosure - drei LLMs bemüht um mich an das plausibelste Modell heranzutasten.

Am besten gefällt es mir letztlich so:
Die Förderplattformen auf der Venus fliegen teils durch aerodynamischen, teils statischen Auftrieb (Wasserstoff). Sie sind geformt wie riesige Rochen mit ca 2,5km Länge und 4,3km Spannweite. Das Zentrum - entlang des "Rückgrats" - beherbergt Habitat, Maschinerie und obendrauf eine Landebahn für die Lifter-Shuttles.
Die Flügel sind etwa in den vorderen 2/3 mit PV-Folie laminiert, was insgesamt ca 3km² PV-Fläche ergibt, womit auf der Venus ca 2,5GW (!) elektrische Dauerleistung zu erzielen sind. Das hintere Drittel besteht aus einer transparenten Hülle, unter der metallische Spiegel stecken, die Sonnenenergie thermisch einfangen und ins Zentrum des Rochens leiten -- wir benötigen die Wärme für diverse Raffinationsprozesse.
Der gesamte Rochen hat so etwa 450 Mio m³ Volumen. Davon können ca 360Mm³ mit Wasserstoff als Auftriebsgas befüllt werden. Insgesamt benötigen wir 5 solcher Rochen im Einsatz, um unser Export-Target zu erreichen.

Witzig ist noch, dass die geforderte Kohlenstoffproduktion nur einen kleinen Teil des Förderaufwandes ausmacht. Der Großteil der Mühe geht in die Wasserstoffproduktion zur Betankung der Lifter: wenn 1 solche Plattform pro Tag 100 Tonnen C produzieren soll (Nutzlast für 1 Heavy Lifter pro Tag), muss sie gerade mal 367t CO2 pumpen.
Um aber die für einen Start benötigten 75t Wasserstoff -- das habe ich komplett neu berechnet, unter Maßgabe eines Lifters mit LANTR-Antriebs mit Scramjet-Unterstützung -- zu raffinieren, müssen wir 2000 Tonnen Flüssigkeit aus den Wolken einsammeln - entsprechend des Vorkommens genau 1932t Schwefelsäure und 386,4t Wasser. Bei 400km/h relativer Geschwindigkeit bedeutet das einen Scoop-Querschnitt von ca 8000m² (auf 52km Höhe).

Noch ein Treppenwitz: obwohl der Scoop nur einen Bruchteil der Größe der ganzen Anlage hat, verursacht er den größten Drag. Der Rochen selber könnte auf 72km Höhe mit sowas wie 18MW entspannt dahinsegeln. Aber der Scoop, auf ca 52km Höhe hinabgelassen, verursacht in der dort dichteren Luft eine Bremswirkung von ca 1360MW.
Die erforderliche Antriebsleistung wird über solarelektrische Impeller zur Verfügung gestellt. Die meisten dieser Impeller sind direkt am Scoop montiert sodass sie in der dort dichteren Luft operieren können. Minimum brauchen wir da 12 Triebwerke à 120MW Dauerleistung mit je ca 7,5m Durchmesser - das ist so berechnet, dass die Tip-Geschwindigkeit der Schaufeln mit normalem Sicherheitsabstand unter der Schallgeschwindigkeit auf dieser Höhe bleibt.
Die Stromversorgung wird über supraleitende Kabel passieren müssen.

Also langer Rede kurzer Sinn, ich finde das Bild von gigantischen Rochen, die über die Venus-Wolken hinweggleiten, eigentlich zu großartig um es der Schere zum Opfer fallen zu lassen. ^^

[Chaos]

Also langer Rede kurzer Sinn, ich finde das Bild von gigantischen Rochen, die über die Venus-Wolken hinweggleiten, eigentlich zu großartig um es der Schere zum Opfer fallen zu lassen. ^^

Oh, absolut. Ein bißchen "Rule of Cool" muss sein!

[Feuersänger]

Wie es halt öfter passiert, hat sich in die Berechnungen irgendwo ein gewaltiger Fehler eingeschlichen -- ob das nun an einer Verwechslung von MW mit MWh lag oder einfach irgendwo zwei unterschiedliche Skalierungen durcheinandergebracht wurden, kann ich jetzt nicht mehr recht nachvollziehen. (Ich drücke das so komisch im passiv aus, weil der Fehler zwar der KI passiert ist, aber ich ihn nicht rechtzeitig entdeckt habe). Darum jetzt also alles nochmal neu berechnen.

Aber immerhin ist es kein Showstopper, im Gegenteil: wir haben jetzt die Wahl, ob wir bei den bisherigen Produktionstargets bleiben, dann dürfen die Rochen deutlich kleiner werden, oder ob die Rochen so riesengroß bleiben sollen, dann können wir die Produktion nach oben schrauben.

Aktueller Zwischenstand ist: um pro Tag 200 Tonnen CNT zu produzieren und genug H2 um diesen in den Orbit zu schießen, muss der Rochen 1,8km lang und 2,6km breit sein. Das bietet nach wie vor mehr als genügend internes Volumen für die Auftriebskammern und alles was sonst so reingehört.

Blieben wir hingegen bei den ursprünglich angedachten 3x4,5km, könnte ein einziges solches Trumm pro Tag 580t CNT herstellen und exportieren. Das wäre also ein Heavy-Lifter Start alle 4 Stunden.

Allerdings skaliert das durchaus favorabel nach oben: 1x 3km Mega-Rochen hätte nur etwas mehr als die doppelte Masse eines 1,8km-Rochen, aber eben fast den dreifachen Ausstoß. Andererseits skalieren da natürlich auch Probleme mit der Statik nach oben, Biegemomente und Hebelkräfte usw. Auch "interessant" ist die Frage, wie diese Dinger überhaupt zusammengebaut werden, so schwebend im Venus-Jetstream. --> Darum vllt doch besser nicht ganz so dick auftragen und sich mit einem 1,8m-Rochen zufrieden geben.

--

Eigentlich schwebt mir ja für den Anfang eine kleine Flotte dieser "Solarkreuzer" vor, da es ja wie gesagt um eine globale Initiative geht. Namen hab ich schon! Nämlich basierend auf mythologischen Venus-Referenzen aus verschiedenen Kulturen. Den Anfang macht natürlich die älteste Zivilisation der Menschheit, und danach sollen die anderen Namen aus verschiedenen Kulturräumen kommen. Stellt euch diese Riesendinger vor, wie sie sich ins Bild schieben und, dick vorne auf dem Rumpf aufgemalt, die Namen jeweils in "traditioneller" und lateinischer Schrift:

(Klicke zum Anzeigen/Verstecken)

𒀭𒈹
INANNA

शुक्र
SHUKRA

金星
JINXING

ΕΩΣΦΟΡΙΑ
EOSPHORIA

CHAK EK'
[hier Maya-Glyphe vorstellen]

KHWEZI
[hier habe ich partout kein geeignetes Symbol auftreiben können]

[gilborn]

Aber immerhin ist es kein Showstopper, im Gegenteil: wir haben jetzt die Wahl, ob wir bei den bisherigen Produktionstargets bleiben, dann dürfen die Rochen deutlich kleiner werden, oder ob die Rochen so riesengroß bleiben sollen, dann können wir die Produktion nach oben schrauben.

Warum nicht beides nehmen?
Es gibt ja auch unterschiedlich große Ernetemaschinen, Tanker etc..

Cooles Projekt übrigens!

[Feuersänger]

Warum nicht beides nehmen?
Es gibt ja auch unterschiedlich große Ernetemaschinen, Tanker etc..

Nun, so wie sich mir das darstellt, skaliert die Produktivität so günstig nach oben, dass es eigentlich keinen Grund gibt, die Dinger kleiner zu bauen als was man ingenieurstechnisch/physikalisch konstruieren kann. Es sei denn, man fände einen Aspekt, wo kleinere Maschinen im Vorteil sind. IRL baut man ja zB unterschiedlich große Schiffe damit die durch unterschiedlich große Kanäle passen, und die Klassen heissen dann "Panamax" und so. Und die Größe von Erntemaschinen richtet sich vermutlich nach den zu bearbeitenden Feldern. Aber auf Venus hast du diese ganzen Unterschiede ja gar nicht, da ist alles ein riesiges Wolkenmeer.

Es gibt halt umgekehrt ein unteres Limit -- der Kreuzer muss genug Oberfläche haben um die benötigte Menge Solarenergie einzufangen, und braucht genug internes Volumen um 1. alle Produktionsanlagen, Habitat usw unterzubringen und 2. mit Wasserstoffkammern genug Auftrieb zu erzeugen. Da hat sich zB mein ursprüngliches Ziel von 100t Carbon-Produktion pro Tag als zu gering erwiesen, weil ein exakt darauf skalierter Rochen auch nur gerade genug Auftrieb erzeugen kann um sich selbst zu tragen, und keinen Platz mehr für einen Lifter mit 500t Startmasse hat. Hingegen bei 200t Produktion kommt dann schon so ein 1,8km-Gerät heraus, welches aber dafür über 4000t Auftriebsreserven bietet. Und der eigentliche Flaschenhals ist wie gesagt nicht die Kohlenstoff- sondern die Wasserstoffproduktion.

Im Zuge meiner Rechnungen habe ich übrigens diesbezüglich noch was Spannendes entdeckt: ich hatte zunächst gewohnheitsmäßig das Aufstiegsprofil des Lifters so ausgetüftelt, wie ich es auf der Erde machen würde, nämlich nach der niedrigsten Energie. Dann ist mir gedämmert, dass es hier für die Venus-Mission viel gescheiter ist, nach dem niedrigsten Wasserstoffbedarf aufzulösen, und das ist nicht dasselbe. Und so konnte ich tatsächlich noch einiges optimieren, und meine Lifter benötigen jetzt nur noch 50t Wasserstoff (statt vorher 75), um 100t Nutzlast in den Orbit zu bringen. Auch mit ermöglicht dadurch, dass wir im CO2-Medium den nuklearen Scramjet weiter ausreizen können. (Sauerstoff fällt bei unseren Produktionsprozessen sowieso im Überfluss ab, da muss man nicht sparen)

Cooles Projekt übrigens!

Danke. ^^

Aktuell bin ich am tüfteln, wie man so ein Monstrum überhaupt bauen kann -- man braucht ja quasi eine frei im Wind fliegende Werft.

[gilborn]

Nun, so wie sich mir das darstellt, skaliert die Produktivität so günstig nach oben, dass es eigentlich keinen Grund gibt, die Dinger kleiner zu bauen als was man ingenieurstechnisch/physikalisch konstruieren kann.

Gut, das wäre die reine technische Sicht.
Wenn dann aber ein Controller und Manager darüber schaut, kann es schnell heißen:
"Das ist ja schön und gut Herr Ingenieur, aber wenn ich so eine Werft hinstelle, macht die erstmal über Jahrzehnte keinen Gewinn. Wie soll ich das den Stakeholdern erklären? Und was, wenn es am Ende gar nicht funktioniert? Können wir das zunächst in kleinerem Maßstab testen? Ein Prototyp? Außerdem sind sie dann schneller gebaut, und wir schreiben schneller schwarze Zahlen."
Wenn du es so im Setting haben willst, findet sich irgendeine plausibel-kapitalistische Begründung warum es mehr Typen gibt.

Aktuell bin ich am tüfteln, wie man so ein Monstrum überhaupt bauen kann -- man braucht ja quasi eine frei im Wind fliegende Werft.

...womit man dann eine Werft-Werft bauen müsste ; )

Könnte die Werft im Orbit sein, meinetwegen an L1 (Da hätte man gleich viel Solarenergie) von wo man dann die Rochen bei der Jungfernfahrt in die Venusathmosphäre "hinabtauchen" lässt?

[Feuersänger]

Wenn dann aber ein Controller und Manager darüber schaut, kann es schnell heißen:
"Das ist ja schön und gut Herr Ingenieur, aber wenn ich so eine Werft hinstelle, macht die erstmal über Jahrzehnte keinen Gewinn.<snip>

Nun, Redshift spielt ja _nach_ der Weltrevolution.  Will sagen, das Venusprojekt ist ja Teil eines internationalen "Long Game" Plans, nachdem das Bewusstsein sich weg vom nächsten Quartalsbericht und hin zum längerfristigen Denken gewandelt hat.

...womit man dann eine Werft-Werft bauen müsste ; )

Meine Idee dazu wäre, Lastengleiter per Aerobraking in die Atmosphäre eintreten zu lassen, wo sie nach dem Bremsvorgang aufploppen und sich entfalten wie ein Rettungsfloß, nur dass die Auftriebskörper mit Wasserstoff statt Luft befüllt werden und obendrauf eine feste Plattform ist. Etliche dieser Module werden dann (von Robotern) zu einer großen Wanne verbunden, und in dieser Wanne wird dann der Solarkreuzer gebaut.

Könnte die Werft im Orbit sein, meinetwegen an L1 (Da hätte man gleich viel Solarenergie) von wo man dann die Rochen bei der Jungfernfahrt in die Venusathmosphäre "hinabtauchen" lässt?

Das klingt an sich praktisch, allerdings habe ich so meine Bedenken dass so ein 6000-Tonnen-Brocken so stabil ist dass er einen Atmosphäreneintritt übersteht. Aber kA, wer weiß -- wenn das Ding eine ausreichend hohe Gleitzahl hat, oder man ausreichend Einweg-Descent-Raketen dranschraubt, wäre es womöglich eine Option. Und natürlich ein extrem cinematisches Bild. Ich denk da mal drauf rum!

Edit:
Computer sagt Nein.
Diese Konstruktion ist im Prinzip darauf angewiesen, von aufgeblasenen Wasserstoffzellen unter Spannung gehalten zu werden. Im aufgeblasenen Zustand kann man sie aber nicht de-orbiten, weil durch die dabei entstehende Wärme der Wasserstoff sich extrem ausdehnen würde und die Zellen platzen würden. Und nicht-aufgeblasen geht auch nicht weil die auftretenden Kräfte das Trumm zusammenknüllen würden wie Alufolie.
Also so cool das mentale Bild, wie so ein riesiger Rochen in die Atmosphäre eintaucht auch ist, es dürfte wohl physikalisch unmöglich sein und passt somit nicht zum Hard-SF Anspruch von Redshift. Wir werden uns wohl doch an eine peu à peu zusammengebaute Wannen-Werft halten müssen.

[Skeeve]

Das klingt an sich praktisch, allerdings habe ich so meine Bedenken dass so ein 6000-Tonnen-Brocken so stabil ist dass er einen Atmosphäreneintritt übersteht.

ist das jetzt die große 3x4,5km Variante oder die kleine 1,8x2,6km-Version?

Und nicht-aufgeblasen geht auch nicht weil die auftretenden Kräfte das Trumm zusammenknüllen würden wie Alufolie.
Also so cool das mentale Bild, wie so ein riesiger Rochen in die Atmosphäre eintaucht auch ist, es dürfte wohl physikalisch unmöglich sein und passt somit nicht zum Hard-SF Anspruch von Redshift. Wir werden uns wohl doch an eine peu à peu zusammengebaute Wannen-Werft halten müssen.

wenn hier die große Version im Gespräch ist.... wie rechnet es sich wenn man das Teil kleiner baut? Ist das Trum kleiner, dann sind auch die auftretenden Kräfte kleiner. (ich fürchte ja dass auch das nicht reicht, aber die detaillierten Antworten überlasse ich lieber demjenigen, der die passende Formelsammlung schon zur Hand hat. Tauchende Riesen-Rochen haben schon was...)

[JorisClausen]

Ich finde das Bild mit dem Riesen-Rochen gerade deshalb ziemlich genial. Beim Wiedereintritt löst eine kleinere Variante das Problem aber nicht automatisch: Die Masse nimmt mit dem Volumen ab, die angeströmte Fläche dagegen nicht im gleichen Verhältnis. Kleiner wäre also definitiv günstiger, aber bei 6000 Tonnen reden wir trotzdem noch über eine ganz andere Größenordnung von Raumfahrt-Bastelei. Apropos Strukturen und Entspannung: Das erinnert mich an mein Wohnzimmer, in dem ich beim Betrachten von maritimer Dekoration und Küstenschmuck abschalte, das bringt nach dem ganzen technischen Stress eine richtig entspannte Meeresbrise in den Raum!

[Galatea]

An dem Punkt dürfte es einfacher sein eine Werft im Orbit zu bauen, die die "Produktionswerften" (oder deren Bestandteile) baut, oder alles gleich komplett zu importieren.
Gerade wenn man ohnehin viel Material importieren muss, würde es ja Sinn machen, das Ding dann auch gleich woanders (weitgehend) zusammenzubauen, wo man die dafür nötige Produktionsinfrastruktur schon hat.

[Feuersänger]

ist das jetzt die große 3x4,5km Variante oder die kleine 1,8x2,6km-Version?

Ich habe mich jetzt auf die 1,8x2,7km Version eingeschossen. Wie gesagt: internes Volumen ca 145Mm³, Leermasse (inkl Produktionsanlagen) ca 6000t. Maximaler Auftrieb angeblich (habe ich nicht überprüft) 10.000t. Diese Variante sammelt genügend Energie, um pro Tag 100t H2 und 200t C zu produzieren.  Natürlich übersteigt es da auch mein Pay Grade, die Stabilität zu berechnen. Aber ich sage mal: wenn rechnerisch CNT stark genug sind, um Weltraumlifte auf kleineren Welten zu bauen (nicht auf der Erde aber zB auf Luna, Mars und Titan), dann sollten sie doch auch stark genug sein um so einen Riesenzeppelin zusammenzuhalten.

An dem Punkt dürfte es einfacher sein eine Werft im Orbit zu bauen, die die "Produktionswerften" (oder deren Bestandteile) baut, oder alles gleich komplett zu importieren.
Gerade wenn man ohnehin viel Material importieren muss, würde es ja Sinn machen, das Ding dann auch gleich woanders (weitgehend) zusammenzubauen, wo man die dafür nötige Produktionsinfrastruktur schon hat.

Ja, im Prinzip schon, aber wie gesagt hat man dann halt das Problem, wie man den Krempel runter in die Atmosphäre bringt. Grundsätzlich weisen die Umstände schon auf so ein Konzept hin, im Orbit Module zu bauen, diese aerodynamisch zu verpacken und mit Aerobraking runterzubringen, wo sich dann Ballons aufblasen und diese Module ins Zielgebiet bringen, wo sie dann zusammengeschraubt/geschweisst/gelegot werden. Wenn mal ein Schwebkörper nicht genau da landet wo er hinsoll, kann man ihn zB von solargetriebenen Flugzeugen aus mit einem Lasso einfangen und reinholen.

Trivia: um einen Körper auf 72km Venus-Höhe auszubalancieren, braucht man einen Auftriebskörper mit 5t Wasserstoff pro 100t Gesamtgewicht. Auf den Rochen bezogen heisst das, ca 2/3 des internen Volumens ist von Auftriebszellen belegt, der Rest - ca 50 Mio m³ - steht uns für Maschinerie, Produktion, Habitat usw zur Verfügung.
Zwar ist so ein Rochen auch selber ein Lifting Body und könnte seinen Auftrieb auch aerodynamisch erzeugen, aber dann riskiert man halt, dass bei einem Motorschaden das ganze Trumm abstürzt. So haben wir Redundanz: prinzipiell bleibt ein Rochen mit 300t Wasserstoff in den Auftriebszellen von ganz alleine auf 72km Höhe hängen, aber wenn damit etwas schief geht kann er auch noch Auftrieb durch Vortrieb erzeugen. Natürlich brauchen wir aber wie gesagt die Auftriebszellen auch zur Gewährleistung der internen Stabilität, es dürfen also nicht zu viele auf einmal kaputtgehen.

[Chaos]

Wenn mal ein Schwebkörper nicht genau da landet wo er hinsoll, kann man ihn zB von solargetriebenen Flugzeugen aus mit einem Lasso einfangen und reinholen.

Na das ist doch mal echtes Kino: Ein Schwebkörper-Rodeo in den Wolken der Venus!

[Feuersänger]

Ich finde das Bild mit dem Riesen-Rochen gerade deshalb ziemlich genial.

Mir fällt gerade auf, dass das dein erster Beitrag hier im Forum ist. Willkommen! 
Naja, ich denk mir jetzt halt, Hauptsache überhaut Riesen-Rochen. ^^ Die Idee war ja schonmal zeitweise der Schere zum Opfer gefallen, weil ich es zunächst nicht gerafft hatte dass man aus der Venus-Atmosphäre auch Wasserstoff ernten kann.

Na das ist doch mal echtes Kino: Ein Schwebkörper-Rodeo in den Wolken der Venus!

Howdy, howdy, howdy!  Allerdings ist das auch nicht ohne Tücken: Luftschiffe (die sich auf statischen Auftrieb verlassen) sind sehr langsam und das Square-Cube-Law arbeitet gegen sie. Gerade in 72km Venus-Höhe müssen sie schon sehr groß sein um sich überhaupt tragen zu können. Flugzeuge (mit dynamischem Auftrieb) hingegen haben es bei solchen Luftdichten (entspricht etwa 22km Höhe auf der Erde) schwer, sich überhaupt in der Luft zu halten und müssen eine Mindestgeschwindigkeit halten. Als Antrieb kommt eigentlich fast nur Solar-Elektrik in Frage, was wiederum die Leistungsfähigkeit stark begrenzt.
--> Will sagen: diese Rodeos laufen in einem ziemlichen Schneckentempo ab. xD

[Chaos]

Welche Größe hätten diese einzelnen Module (und dementsprechend die Flugzeuge, die sie einfangen) denn? Es ist ja schon ein Unterschied, ob die etwa die Dimensionen eines PKW haben oder eher die eines Ozeanriesen.

Und wie stürmisch ist es in der Höhe überhaupt? Gleitet man da eher in sanften Winden vor sich hin, oder machen da gerade kleinere Flugzeuge und Schwebkörper eher eine Sturm-Achterbahn durch?

[Feuersänger]

Welche Größe hätten diese einzelnen Module (und dementsprechend die Flugzeuge, die sie einfangen) denn? Es ist ja schon ein Unterschied, ob die etwa die Dimensionen eines PKW haben oder eher die eines Ozeanriesen.

Genau weiss ich nicht was da praktikabel wäre, aber ich habe den Eindruck, auch hier spricht das Square-Cube-Law eher zugunsten größerer Lasten. Also ich denke da so ungefähr an Größenordnung "Seecontainer".
Grob gesagt: um zB eine 12,5t Last schweben zu lassen, brauchen wir 1 Hindenburg.

Und wie stürmisch ist es in der Höhe überhaupt? Gleitet man da eher in sanften Winden vor sich hin, oder machen da gerade kleinere Flugzeuge und Schwebkörper eher eine Sturm-Achterbahn durch?

Stürmisch ist nicht ganz das richtige Wort -- und sanfte Winde noch viel weniger. Vielmehr haben wir hier einen permanenten Jetstream von 360-400kmh. Deswegen ist es ja wichtig, dass der Rochen diese 400kmh selber fliegen kann um nicht vom Wind davongeblasen zu werden.
Entsprechend die Schwierigkeit für kleinere Flugzeuge auf dieser Höhe - diese müssten mindestens zu 500kmh in der Lage sein, sonst können sie ja kein Ziel erreichen, das gegen die Windrichtung liegt.
Umgekehrt scheint dieser Jetstream aber auch sehr gleichmäßig zu sein -- d.h., wenn man sich mit dem Wind treiben ließe, würde es sich nahezu wie Windstille anfühlen.
Ich bin da gerade am rumbasteln und wenn mich Google nicht in die Irre führt, sollte ein breites "Blended Wing Design" mit 30m Spannweite und 300m² (PV-bedeckter) Flügelfläche ausreichen, um über 560kmh pushen zu können. Aber natürlich nur auf der Tagseite der Venus; auf der Nachtseite ist sofort Feierabend.

[Feuersänger]

Angeregt durch Chaosens Frage nach den Windverhältnissen habe ich noch etwas recherchiert und festgestellt: es gibt auch auf diesen Höhen noch Stürme und die Windgeschwindigkeit schwankt. Es könnte sogar sein, dass das Wetter so schlecht wird, dass Gefahr für den Solarkreuzer besteht.
Für solche Fälle haben wir einen Notfallmodus: wir weichen einfach nach oben aus, in ruhigere Atmosphärenschichten. Dazu:
- einholen und sichern des Wolken-Sammelscoops
- Solarthermie-Kollektoren in Ruhemodus schalten -- das letzte was wir jetzt brauchen ist mehr Wärme
- Ballast dumpen - alles was wir gerade an Schwefelsäure, CO2, Graphit und was wir sonst noch an schweren Stoffen angesammelt haben, alles raus
- Unterbrechen aller exothermen Produktionsprozesse (v.a. Bosch- und Sabatier-Reaktionen)
- Reserve-Auftriebskammern mit Wasserstoff fluten
- Flügelprofil auf maximalen dynamischen Auftrieb stellen ("Flaps Full")
- Großteil der PV-Zellen mit Alu-Shuttern abdecken, um so wenig Sonnenlicht wie möglich zu absorbieren.

--> theoretisch könnte der Rochen auf über 90km Höhe steigen. Oberhalb von 80km flaut aber der Jetstream abrupt ab. "Schon" auf 82km dürften wir vor dem Wetter unter uns komplett safe sein. Dieser Aufstieg geht auch relativ schnell, vermutlich weniger als 30 Minuten.
Auf der Zielhöhe müssen wir außerdem wahrscheinlich Hilfsradiatoren ausfahren, die speziell für diesen Zweck installiert wurden. Hier könnte es sich um hauchdünne Carbonpaneele handeln. Hierüber muss die sich im Inneren anstauende Wärme abgeleitet werden. Wir können es uns aber sicherlich leisten, das Crewhabitat zu klimatisieren -- Radiatoren laufen ja umso besser, je heißer sie sind. Falls zB die Abwärme in diesem Notbetrieb immer noch stolze 5MW beträgt (das finde ich schon reichlich), genügt dafür ein einzelner ungefähr 75x75m großer Radiator (bei 300K Temperatur).

Wenn die Gefahr vorbei ist, packen wir einfach den Wasserstoff aus den Reservezellen zurück in die Drucktanks - ganz allmählich, sodass sich der Rochen in gemütlichem Tempo wieder absenkt. Und dann so ziemlich alle Schritte in umgekehrter Reihenfolge zurück. Naja, bis auf den Ballast, der ist weg. xD

--

Noch ein Tidbit:
Da die Winde immer von Osten kommen, zeigt auch die Nase des Rochen immer nach Osten. Lifter starten ebenfalls in Richtung Osten und treten somit in eine prograde Umlaufbahn ein, und wenn sie wieder absteigen, kommen sie logischerweise von Westen. Das coole: während der Lifter (in Form eines Spaceplanes) im Landeanflug ist, fliegt er mit der gleichen Geschwindigkeit gegen den Wind wie der Rochen. Für die Beobachter auf dem Rochen sieht es quasi aus wie die Senkrecht-Landung eines Harrier.
Und der Start eines Lifters könnte im Gegensatz dazu so erfolgen, dass man ihn mit einem Aufzug zum untersten Deck transportiert, dort eine Klappe öffnet und ihn einfach rausfallen lässt. Er lässt sich hundert Meter fallen, zündet seine Methalox-Stufe, und brennt dann davon.
Theoretisch könnte man sich die geplante 1800m-Start-und-Landebahn eigentlich fast komplett sparen - ein Landepad würde im Regelfall ausreichen - aber diese schafft natürlich Redundanz und Sicherheitsmarge. Und was gegen den Start nach unten spricht -- was, wenn das Triebwerk dummerweise nicht anspringt? 

[Chaos]

Stürmisch ist nicht ganz das richtige Wort -- und sanfte Winde noch viel weniger. Vielmehr haben wir hier einen permanenten Jetstream von 360-400kmh. Deswegen ist es ja wichtig, dass der Rochen diese 400kmh selber fliegen kann um nicht vom Wind davongeblasen zu werden.
Entsprechend die Schwierigkeit für kleinere Flugzeuge auf dieser Höhe - diese müssten mindestens zu 500kmh in der Lage sein, sonst können sie ja kein Ziel erreichen, das gegen die Windrichtung liegt.
Umgekehrt scheint dieser Jetstream aber auch sehr gleichmäßig zu sein -- d.h., wenn man sich mit dem Wind treiben ließe, würde es sich nahezu wie Windstille anfühlen.
Ich bin da gerade am rumbasteln und wenn mich Google nicht in die Irre führt, sollte ein breites "Blended Wing Design" mit 30m Spannweite und 300m² (PV-bedeckter) Flügelfläche ausreichen, um über 560kmh pushen zu können. Aber natürlich nur auf der Tagseite der Venus; auf der Nachtseite ist sofort Feierabend.

Klingt nach einer ziemlichen Herausforderung, unter solchen Bedingungen Schwebkörper einzufangen, ohne sonstwohin (schlimmstenfalls in eine Kollision mit dem Schwebkörper) geweht zu werden.

Es ist also wahrscheinlich eine ganz besondere Truppe, die sich sowas zutraut - echte Teufelskerle, die sich selbst für die ganz Harten halten (und die viele Andere für leichtsinnig bis an die Grenze zur Selbstmordgefahr halten).

Da hätten wir dann auch schon einen deinem Setting eigenen Charakter-Archetyp: Den Venus-Sturmreiter!

[Aedin Madasohn]

Und der Start eines Lifters könnte im Gegensatz dazu so erfolgen, dass man ihn mit einem Aufzug zum untersten Deck transportiert, dort eine Klappe öffnet und ihn einfach rausfallen lässt. Er lässt sich hundert Meter fallen, zündet seine Methalox-Stufe, und brennt dann davon.
Theoretisch könnte man sich die geplante 1800m-Start-und-Landebahn eigentlich fast komplett sparen - ein Landepad würde im Regelfall ausreichen - aber diese schafft natürlich Redundanz und Sicherheitsmarge. Und was gegen den Start nach unten spricht -- was, wenn das Triebwerk dummerweise nicht anspringt?

Lifter oben landen lassen,
im inneren des Rochens be-entladen-warten,
nach unten raus per Seil herauslassen und wenn Triebwerk am Lifter zündet, gibt der Lifter das Seil frei und düst davon.

und wenn da was mal nicht so recht klappen sollte, verdient sich der Bordschütze mit einem WilhelmTell-Gedächnis-Schuss-durchs-Seil eine extra Buddle Bier 
"hey, ich habe schon drei Lifter abgenabelt, dass soll mir mal einer nachmachen!"

quäl doch mal deine KI

ab welcher Sturztiefe (Schwerkraft beschleunigt, Dichte der Atmo nimmt ja zu) kommt der Lifter auf so viel Auftrieb (etwa auch mittels Notflügel), dass er sich fliegend horizontal stabilisiert

[Feuersänger]

Klingt nach einer ziemlichen Herausforderung, unter solchen Bedingungen Schwebkörper einzufangen, ohne sonstwohin (schlimmstenfalls in eine Kollision mit dem Schwebkörper) geweht zu werden.

Uns fehlen da ein bisschen die RL Erfahrungswerte. xD Man wird wohl vor allem darauf achten müssen, dass die Wetterbedingungen stabil sind wenn man gerade solche Aktionen durchführen will. Dann hat man ja ein solides Bezugssystem -- wenn du in einem 360kmh-Wind schwebst, macht das nichts wenn du selber mit der gleichen Geschwindigkeit in die gleiche Richtung unterwegs bist, dann ist für dich praktisch windstill. Also quasi so wie wenn du in einem fahrenden ICE stehst und hüpfst, dann schmiert es dich ja auch nicht mit 200kmh an die Abteilwand.

Hingegen solche Pakete in unruhigem Wetter einzusammeln -- da werden die Karten neu gemischt.

Das Angenehme beim statischen Auftrieb ist ja, dass sich da immer von alleine ein Höhen-Gleichgewicht einspielt. Solange dein Auftriebskörper intakt ist, treibst du auf der Gleichgewichtshöhe wie ein Korken auf dem Wasser. Selbst wenn dich irgendwas momentan nach unten drückt oder reisst; sobald dieser Effekt aufhört schießt du wieder nach oben wie besagter Korken in der Badewanne.

Allerdings darf man da jetzt nicht die verschiedenen Fluggeräte durcheinanderbringen: Statischer Auftrieb verlangt wie gesagt ziemlich viel Volumen pro Tonne, was wiederum viel Luftwiderstand erzeugt und somit schneller Fortbewegung entgegenwirkt.
Hingegen ein Starrflügelflugzeug braucht ziemlich große Tragflächen, was aber eh nicht schlecht ist weil wir diese mit PV zupflastern können. Aber selbst bei 300m² Flügelfläche bleibt die daraus erzielbare Leistung begrenzt (auf etwa 235kW in dem Fall). Angeblich sind damit aber mindestens 560kmh erreichbar. Dafür haben wir halt umgekehrt eine Mindestgeschwindigkeit, können also nicht "hovern".
Eine Kombination aus statischem und dynamischem Auftrieb ist leider auch erst bei ziemlich großen Dimensionen praktikabel, weit jenseits der "Taxi" oder "Lieferwagen"-Klasse.

Aufgrund der sauerstofflosen Venusatmosphäre haben wir halt recht wenige Alternativen in Sachen Antriebstechnologien. Solarelektrisch ist das naheliegendste, aber wie gesagt in der Leistung begrenzt. Die einzigen Alternativen, die mir einfallen, sind Raketen - welche irrwitzigen Treibstoffverbrauch haben - oder dann auch schon sofort Nuklear. Könnte mir vorstellen, dass es Atomflugzeuge für Noteinsätze gibt, aber nicht unbedingt für den alltäglichen Bedarf.

nach unten raus per Seil herauslassen und wenn Triebwerk am Lifter zündet, gibt der Lifter das Seil frei und düst davon.
<...>
ab welcher Sturztiefe (Schwerkraft beschleunigt, Dichte der Atmo nimmt ja zu) kommt der Lifter auf so viel Auftrieb (etwa auch mittels Notflügel), dass er sich fliegend horizontal stabilisiert

Das mit dem Seil ist gar keine schlechte Idee. Vielleicht eher mit Halteklammern oder so umgesetzt, aber in der Grundsache klingt es praktikabel.

Der Gag ist ja: wenn der Start von der "fahrenden" Plattform aus erfolgt, hat der Lifter sofort und automatisch 360-400kmh Airspeed, hat also auf der Stelle genug aerodynamischen Auftrieb um zu gleiten - er muss nicht erst abtauchen, sondern sinkt nur ganz langsam entsprechend seiner Gleitzahl, bis er die Triebwerke zündet.

[Chaos]

Hingegen solche Pakete in unruhigem Wetter einzusammeln -- da werden die Karten neu gemischt.

Ich könnte mir vorstellen, dass gerade bei unruhigem Wetter am ehesten Pakete auf Irrwege gehen und manuell eingesammelt werden müssen; bei ruhigem Wetter dürfte in der Regel alles so laufen wie berechnet.

[Feuersänger]

Das stimmt vermutlich auch. Wobei man aber wahrscheinlich eh vermeiden wird, bei allzu unruhigem Wetter überhaupt Airdrops durchzuführen.
Dennoch wird man die Drops vermutlich nicht 100% der Zeit auf den Meter genau ins Ziel einfädeln können. Selbst wenn der Drop nur ein paar hundert Meter daneben gegangen ist, muss man ihn ja irgendwie einsammeln. Aber okay, auf so kurze Strecken könnte es auch reichen, eine ferngesteuerte Drohne mit einem Kabel rüberzuschicken, dieses einhaken, und dann einfach mit einer Winde einholen.

Also klar, je weniger Bedarf wir für solche Kurzstreckenflugzeuge haben, desto besser -- aber komplett ohne wird man wohl nicht auskommen.

Ich habe vorhin zusammen mit Claude an einem "Venus Truck" Konzept gebastelt. Die Idee wäre ein Quadcopter, der sowohl stationär hovern als auch bis zu 560kmh fliegen kann. Es ist aber nicht schön: um 20t Gesamtgewicht zu halten, muss jeder der vier Rotoren 25m Durchmesser haben. Das gesamte Vehikel wäre dann wohl etwa 75x75m groß, mindestens. Ein entsprechend großer Airframe inkl Rotoren würde selbst mit modernen Materialien wohl schon um die 10t wiegen -- _ohne_ Energiequelle. Für diese Envelope brauchen wir 6MW Dauerleistung -- eine ganze Größenordnung zuviel für Solar. Brennstoffzellen haben zumindest heute noch ein zu schlechtes Leistungsgewicht, kA ob man da einfach derartige Fortschritte postulieren kann wie wir bräuchten. Ansonsten bleibt quasi nur noch ein hochoptimierter Atomreaktor, wenn wir überhaupt noch _irgendeine_ Zuladung transportieren wollen. Und diese wird dann weit unter den 10t liegen, die ich mir eigentlich ursprünglich vorgenommen hatte.

Also kurz, sowas wie ein (kompakter) Lastenhelikopter ist nach wie vor ein ungelöstes Problem.

Aber immerhin, ein "kleines" Solarflugzeug für den Transport einer Handvoll Personen ist relativ easy.

[Feuersänger]

Exkurs:
mir ist ja wichtig, dass eine technische Lösung in meinem Setting auch sinnvoll und passend ist. Darum hatte ich ja ganz am Anfang schon postuliert: die ganze Venusgeschichte lohnt sich nur, wenn es keine Rotovatoren gibt, die diesen Massedurchsatz bewältigen könnten - dann dann würden wir diese Rotos um die Erde bauen und fertig.

Darum habe ich mir das jetzt nochmal zur Brust genommen und versuche möglichst rigoros durchzurechnen, ob sich das ganze Transportproblem bei dem gegebenen Techlevel nicht auch mit Skyhooks lösen lässt, da ich ja eine Schlüsseltechnologie dafür, nämlich CNTs, als gegeben voraussetze. Und da hat sich jetzt ein "lustiges" Kernproblem herausgestellt:
Einen Skyhook aus CNT zu bauen, der zB eine 100t Nutzlast von der Erde zum L1 schießt, wäre rein massetechnisch kein Problem. Da reden wir nur von wenigen 1000t. Aber: ein so leichter Skyhook würde uns gar nichts nützen, da er mit einem einzigen Launch so viel Energie abgibt, dass er danach umgehend auf die Erde stürzen würde.

Der Skyhook müsste also deutlich massiver sein -- wir reden von einigen 10000t, die wir quasi als "Ballast" im Zentrum brauchen. Und diese zigausende Tonnen müssen natürlich erstmal in eine passende Umlaufbahn bringen, egal ob wir sie von der Erde hochhieven oder als Asteroid einfangen. Das ist also schonmal eine Menge Energie, und umso mehr wenn wir eine polare Umlaufbahn erreichen wollen um häufige Startfenster zu erzeugen.

Und als nächstes dann das Problem, dass auch ein Rotovator kein "Free Lunch" ist, solange nicht auch die gleiche Materialmenge zurückkommt und vom Roto in die Erdatmosphäre abgesenkt wird. Da es - zumindest zu diesem Zeitpunkt - keinen sinnvollen Import gibt, käme dafür nur Ballast in Frage -- man würde wieder einen Haufen Energie aufwenden, nur um buchstäblichen Schutt zum Roto zu bringen. Oder alternativ müsste man halt den Roto direkt "aufladen", was aber genauso Energie kostet, auch wenn es da vielleicht Möglichkeiten gibt, dies solarelektrisch zu machen. Allerdings weisen erste Überschlagsrechnungen darauf hin, dass eine elektrische Aufladung viel zu lange dauern würde im Vergleich zur geforderten Startfrequenz.

Ein einzelner Roto scheint dann auch in Sachen Zieltrajekt impraktikabel zu sein, sinnvoller wäre eher dann auch eher ein Zweistufensystem -- ein Roto um die Nutzlast aus der Erdatmo einzusammeln und nur ein Stückchen nach oben zu boosten, und ein zweiter der die Nutzlast übernimmt und dann auf den korrekten Kurs schießt. Aber an der Gesamtenergie ändert auch das nichts, und somit auch nicht am Aufladebedarf.

Diverse andere Lösungen wären genial wenn es nur um gelegentliche Lasten ginge - man könnte zB den Mond zum Gravity Assist nutzen, aber halt eben nur 1x pro Monat. Bringt einen nicht weiter wenn man pro Monat 15000 Tonnen Durchsatz braucht.

Wie gesagt wäre das was anderes wenn wir schon irgendwas wertvolles auf die Erde importieren könnten, im gleichen Umfang wie wir auch exportieren, _das_ wäre dann tatsächlich das, was einem "Free Lunch" am nächsten kommt. Aber das kann man zumindest in der Frühzeit der solaren Expansion vergessen, und auch später ist es fragwürdig.

Es sieht also momentan tatsächlich danach aus, dass Rotovatoren keine praktikable Alternative wären, unser Venus-Projekt übersteht also diesen Stresstest. ^^

[Feuersänger]

So, endlich mal wieder etwas Zeit gehabt weiter zu basteln und auch meine Basteleien zu überprüfen. ^^

- Hier mal zum Vergleich ein absoluter Low-Tech Approach: was, wenn wir nur Raketen à la SpaceX "Starship" bauen, mit reinem Methalox-Antrieb, und das Baumaterial von der Erde zum L1 transportieren wollten?
Es wäre unmöglich, mit einem einzigen Start direkt zum L1 zu fliegen. Man müsste mehrere Starships in den LEO schicken, von denen die meisten wieder nur Treibstoff geladen hätten; man würde Nutzlast und Treibstoff dann in einem einzigen Transporter zusammenfassen, den man dann zum L1 schickt.
Die Gesamtbilanz wäre ungefähr: 35 Starts, um 1000t Nutzlast ins Ziel zu bringen. Also entsprechend für 1 Million Tonnen Material wären das 35.000 Starts.
Erzeugt man das Methan regenerativ, braucht man dafür irrsinnig viele Kraftwerke. Mit fossilem Methan entsprechend viel CO2-Ausstoß; auch nicht gut.

- Schon ca 1 Größenordnung besser lägen wir zwar, wenn wir statt Methan-Starships mit LANTR-Liftern arbeiten würden -- aber dann hätten wir halt eine sehr große Anzahl Multi-Gigawatt-Kernreaktoren _in der Luft_. Da kann man sich auch den politischen Widerstand leicht vorstellen: "Erst haben wir jahrzehntelang daran gearbeitet, um die Kernkraftwerke loszuwerden, nur um sie jetzt in einer klapprigen Röhre durch die Atmosphäre zu schießen?"

--> Darum finde ich meinen Long-Game-Plan ziemlich sinnreich: Insgesamt benötigt man nur einen Bruchteil der Starts von der Erde, um erst den Mond und dann die Venus zu erschließen. Und am Ende kommt ein quasi unendlicher, fast beliebig skalierbarer Materialstrom von der Venus, mit dem man alles Mögliche anfangen kann: nicht nur die Streulinse, sondern auch Raumstationen, Agri-Habs, alles was das Herz begehrt.

--

Wie man das Material von den Venus-Rochen in den Orbit bekommt, haben wir ja schon geklärt. Jede Plattform ist auf ca 200t Kohlenstoff-Ausbeute pro Tag skaliert, das ist also 1 100t-Lifter alle 12 Stunden.

Dann wollte ich nochmal den nächsten Schritt, nämlich den Transport des Materials vom Venus-Orbit bis zum Sonne-Erde-L1, näher beleuchten und genau durchrechnen.
Leider habe ich mich da dieses Mal von der Google-KI massiv aufs Glatteis führen lassen und mit viel zu optimistischen Werten hantiert, ehe ich das ganze auch nochmal von Claude habe gegenrechnen lassen, was diesen Zahl sogleich gezogen hat. Denkbar wäre das zwar alles schon, aber nur mit einer relativ geringen Nutzlast (wobei natürlich das ganze Kohlenstoff-Segel ebenfalls Nutzlast ist. da es am Ziel recyclet wird).

Zur Verdeutlichung: bei einer Segelfläche von 1km² hat Google von 50t Nutzlast gefaselt, und ich Depp hab es einen ganzen Tag lang geglaubt. Claude hingegen kommt lediglich auf ca 5t Nutzlast, was mir auch plausibler erscheint.

Das Problem dabei ist halt, dass man dadurch dann - bei einem geforderten Materialstrom von 600t/Tag - entsprechend 10x so viele Segler benötigt. Statt 1 Segler alle 2 Stunden brauchen wir also eher 1 alle 10 Minuten. Und die hätten dann vor allem beim Start sehr wenig Abstand zueinander und man hätte das Risiko gegenseitiger Verschattung, was fatal wäre.

Naja also kurz gesagt habe ich da noch keine Lösung gefunden mit der ich zufrieden wäre.

[gilborn]

Das Problem dabei ist halt, dass man dadurch dann - bei einem geforderten Materialstrom von 600t/Tag - entsprechend 10x so viele Segler benötigt. Statt 1 Segler alle 2 Stunden brauchen wir also eher 1 alle 10 Minuten. Und die hätten dann vor allem beim Start sehr wenig Abstand zueinander und man hätte das Risiko gegenseitiger Verschattung, was fatal wäre.

Wo ich kurz drüber gestolpert bin: Die Segler sollen alle der Reihe nach zur Erde fliegen?
Ist mit Einkalkuliert, dass die Venus mal mehr, mal weniger weit weg von der Erde ist (zwischen etwa 38 und 254 Millionen Kilometer) und sich mal auf sie zubewegt, mal weg?
Dieser Zyklus sollte so 2,5 Jahre dauern, wenn ich mich nicht verrechnet habe.

1 Segler pro Tag kommt mir da irgendwie unrealistisch vor.
Eher 100 Segler an dem Tag an dem es gerade günstig ist.


Dann will ich noch etwas meckern über das schicke Bild am Anfang des Threads:
Die Aufgehende Venussonne sollte größer sein! Zum einen hat man den Linseneffekt durch die Atmosphäre, zum anderen erscheint die Sonne 1,4 mal größer auf der Venus.

[Feuersänger]

Da habe ich auch abgewogen, aber es ist gar nicht so tragisch. Ein kompletter synodischer Umlauf (also zB Nah-Fern-Nah) dauert ja 584 Tage, das wussten schon die alten Babylonier. ^^ Ich verstehe auch, was du meinst von wegen "lieber alle auf einmal wenn es günstig ist".
ABER: das mit den synodisch getimeten Startfenstern ist vor allem relevant für Hohmann-Transfers. Da löst man die Gleichung nach der geringsten Energie auf, und erhält dafür die maximale Transitzeit. Hier aber reden wir ja von Sonnenseglern -- die müssen ihre Energie nicht als Treibstoff mitschleppen sondern bekommen sie gratis, somit kann ihnen völlig wurscht sein wieviel davon sie "verbrauchen". Das hat man IRL auch so _ähnlich_ zB bei Raumsonden mit Ionentriebwerken -- die Triebwerke sind sowieso zu schwach um den für einen Hohmann-Transit benötigten impulsartigen Schub zu erzeugen, also fliegen sie auch keine Hohmannbahnen.

Was mich auf das Thema bringt: ich tüftele gerade daran, die Sonnensegler mit einem Ionen-Hilfstriebwerk auszustatten. Stützmasse Argon -- fällt als "Beifang" in der Venusatmosphäre ab -- und solargepowert, wobei ca 250m² PV-Fläche ausreichen dürften. (Auch hier ist allerdings die Google-KI wesentlich optimistischer als Claude.)

Das Schwierigste dabei ist der Escape aus dem niedrigen Venus-Orbit -- allein diese ersten paar 1000km kosten einen reinen Sonnensegler Monate. Ich hoffe, speziell diese Phase mit Ionenboost abkürzen zu können.
Dabei ist natürlich wichtig, dass so wenige Ressourcen wie möglich zur Venus importiert werden müssen, und wenn dann möglichst vom Mond und nicht von der Erde. Alles, was wir direkt aus Venus-Kohlenstoff bauen können -- Triebwerk, Batterie/Kondensatoren und natürlich das Segel -- kann im Ziel recyclet werden und zählt somit nicht gegen die Nutzlast.

Die Aufgehende Venussonne sollte größer sein! Zum einen hat man den Linseneffekt durch die Atmosphäre, zum anderen erscheint die Sonne 1,4 mal größer auf der Venus.

Guter Hinweis. ^^ Ich geb es an ChatGPT weiter. Allerdings ist auch sowieso der Rochen selbst nicht so richtig akkurat -- es fehlt zB die Landebahn auf dem Rücken; der Flügel sollte nicht transparent sein usw. Und letztlich sollte die Sonne überhaupt nicht so tief stehen, da sich die Rochen ja immer im "mittag" +-20° aufhalten sollten. Aber Hauptsache, die Stimmung wird einigermaßen eingefangen. ^^

[Galatea]

Das Schwierigste dabei ist der Escape aus dem niedrigen Venus-Orbit -- allein diese ersten paar 1000km kosten einen reinen Sonnensegler Monate. Ich hoffe, speziell diese Phase mit Ionenboost abkürzen zu können.

Wenn das System erstmal läuft ist die Reisedauer eigentlich ziemlich egal. Ist ja bei heutiger Logistik auch so, und auch der Grund warum diese ganzen Hyperloop-Cargopod-Projekte so dämlich sind - wenn das Zeug Monate auf See unterwegs ist, spielt es überhaupt keine Rolle, ob das jetzt 2 Stunden oder 2 Tage von Hamburg nach Frankfurt braucht. Das wird im passenden Takt abgeschickt und kommt dann im passenden Takt an, sobald der Takt läuft, ist die Reisedauer weitgehend egal (solange halt die Kapazität für den Gesamtwarenverkehr vorhanden ist).

[Feuersänger]

Ja das stimmt schon, aber die Startphase für Sonnensegler ist trotzdem kritisch: wenn man alle 15 Minuten einen 1km² großen Segler losschicken will, beträgt die Separation zwischen 2 Starts nur ca 500m --> sehr reale Gefahr dass die Segler sich gegenseitig verschatten, oder womöglich sogar beim Manövrieren kollidieren.

Ich versuche gerade eine etwas komplexere Lösung zu ertüfteln, bei der das Material erst vom niedrigen in einen mittleren Orbit angehoben wird. Aber die delta-V muss natürlich trotzdem irgendwie aufgebracht werden. No Free Lunch und so.

[Feuersänger]

Eventuell habe ich eine Lösung gefunden, die sogar noch mit einem neuen Coolness-Faktor daherkommt.

Das Zauberwort heisst: Heliogyro

Darauf bin ich bei der Recherche gestoßen, wie groß so ein Sonnensegel sinnvollerweise gebaut werden kann. Unter einem Heliogyro versteht man ein Konzept, bei dem man nicht ein einzelnes, großes Segel hat, sondern mehrere lange, schmale Streifen wie die Rotorblätter eines Hubschraubers angeordnet sind und sich um die gemeinsame Nabe drehen. So lässt sich der ganze Segler auch wie ein Hubschrauber durch Manipulation der Anstellwinkel der einzelnen Blätter sowie durch Veränderung des Schwerpunkts steuern. Und - für uns nicht ganz so kritisch - dadurch, dass die Blätter durch die Fliehkraft straff gezogen werden, spart man sich einiges an Strukturmasse.



UND das Ganze kombinieren wir noch mit einer chemischen Kickstage. Das Raketentriebwerk wird ebenfalls großteils aus Kohlenstoff gebaut, sodass es am Ziel recyclet werden kann. Der Treibstoffvorrat ist nur für ca 900-1000m/s delta-V bemessen.

Vielleicht kann man sich das dann ungefähr so vorstellen:
Der ganze Segler wird als Komplettpaket auf dem Rochen gebaut und in eine Kapsel verpackt, Rotorblätter eng eingerollt. Je nachdem wird er auch hier bereit betankt und dann das ganze Paket in einen Lifter verpackt, der es dann vom Rochen in den LVO bringt. Dort wird die Kapsel einfach ausgesetzt. Der eingebaute Raketenmotor "kickt" das Ü-Ei dann aus dem LVO in eine hochelliptische Umlaufbahn. Dadurch verlässt es auch schnell den Beschattungsbereich (Umbra) der Venus. Dieser Burn dauert nur 2-3 Minuten. Jetzt öffnet sich die Kapsel komplett, die Rotorblätter werden ausgerollt und in Rotation versetzt. Ab jetzt erzeugt der Heliogyro Schub.
Und dieses Ausrollen der Rotorblätter stelle ich mir schon optisch ziemlich beeindruckend vor. ^^

Durch die Hochskalierung von 1km² auf 10km² Segelfläche und die Kickstage vermeiden wir das Problem, dass sich ein Haufen Kleinsegler beim Start in die Quere kommen und gegenseitig verschatten könnten. Jetzt brauchen wir wieder nur noch einen Launch alle paar Stunden. UND da der Launch jetzt wenn gewünscht direkt vom Lifter aus erfolgen kann, sind wir wesentlich flexibler mit den Startfenstern.

Ich muss das Ganze noch von Claude gegenrechnen lassen, das geht aber erst heute später am Abend wegen Token-Quota. Bin mal gespannt ob ich dann wieder alles zurückpfeifen muss.

_Noch_ effizienter wäre es natürlich, wenn wir nicht den Treibstoff für die Kickstage aus dem Venus-Brunnen heraufziehen müssten. Dazu bräuchten wir aber eine entsprechende Infrastruktur zur orbitalen Treibstoffproduktion zB aus eingefangenen Asteroiden. Das ist aber dann nochmal eine ganz andere Baustelle.

[Zouan81]

Also die Idee von einem Raumschiff in Form eines Rochens finde ich klasse!

Auch ansonsten lässt sich wirklich herauslesen, dass Du, Feuersänger, Dein Setting bisher schon gut durchdacht hast.

Eben auch, dass Du technische Gegebenheiten gut und authentisch berücksichtigst.

Die Bilder sehen auch spannend aus. Selbst erstellt oder mit Hilfe von KI?

Ich kann mir aber auch vorstellen, dass ein bemannter Flug auf der Venus auch seine Tücken hat, da die Venus natürlich aufgrund der Hitze noch wesentlich lebensfeindlicher ist, als bspw. der Mars. Aber wenn man das im Setting authentisch darstellen kann, warum nicht?!

[Feuersänger]

Also die Idee von einem Raumschiff in Form eines Rochens finde ich klasse!

Auch ansonsten lässt sich wirklich herauslesen, dass Du, Feuersänger, Dein Setting bisher schon gut durchdacht hast.

Eben auch, dass Du technische Gegebenheiten gut und authentisch berücksichtigst.

Vielen Dank für die Blumen! 

Mich in diesen Detailgrad reinzuvertiefen ist natürlich gewissermaßen mein Hobby. Aber es ist halt auch umgekehrt so, dass ich mich beim Konsum von SF immer ärgere, wenn ich Fehler finde -- also Dinge, die naturwissenschaftlich gar nicht so sein können wie dargestellt, und die der Schöpfer des jeweiligen Werkes meines Erachtens besser hätte wissen können. Darum versuche ich eben entsprechend so rigoros zu sein, dass die höchstwahrscheinlich immer noch vorhandenen Unmöglichkeiten so tief versteckt sind, dass es der typische SF-Fan nicht merkt.

Die Bilder sehen auch spannend aus. Selbst erstellt oder mit Hilfe von KI?

Das im ersten Beitrag ist KI-generiert - und wie ein paar Beiträge weiter oben gesagt, nichtmal besonders doll, aber zum Aufmerksamkeit heischen taugt es.
Das letzte Bild hier ist von einem realen Konzept der kanadischen Weltraumagentur.  Habe ich gefunden auf http://wiki.solarsails.info/index.php/Heliogyro

Ich kann mir aber auch vorstellen, dass ein bemannter Flug auf der Venus auch seine Tücken hat, da die Venus natürlich aufgrund der Hitze noch wesentlich lebensfeindlicher ist, als bspw. der Mars. Aber wenn man das im Setting authentisch darstellen kann, warum nicht?!

Hm, jein: die Temperatur hängt stark von der Höhe ab. Auf der Höhe, in der die Rochen fliegen (72km), hat es angeblich so ungefähr -40°C, also vergleichbarmit den Temperaturen auf der Reiseflughöhe unserer heutigen Verkehrsflugzeuge.
Weiter unten in den Wolken, so auf ca 50-55km Höhe, hätte es sogar sehr angenehme Temperaturen, so um 20-27°C bei etwa 1bar Luftdruck, also wie auf der Erdoberfläche an einem angenehmen Tag. Nur leider bestehen halt die Wolken hauptsächlich aus Schwefelsäure, das kann einem schon den Tag vermiesen.

Exkurs: diverse reale Venus-Besiedlungskonzepte sehen die Anlage von Schwebeplattformen in genau diesem Höhenbereich an. Denn dann bräuchte man "nur" einen Säureschutzanzug und keinen Druck- oder Kälteschutzanzug, und in der dichten Luft wäre es ein leichtes, genügend Auftrieb zu erzeugen dass man mit wenig Energieaufwand schweben kann. Naja und natürlich muss alles säure-resistent gebaut sein.
Ich aber habe mich bewusst gegen dieses Konzept entschieden, weil mich eben diese "Vorteile" nicht so wahnsinnig überzeugen. Wenn du dich ständig in einem Schwefelsäure-Nebel aufhältst, verursacht mE jedes Leck und jede mechanische Panne mindestens so große Komplikationen wie ein Druckabfall in einer Flugzeugkabine. Und dafür schlucken die Wolken so viel Sonnenlicht, dass Solarzellen nicht doppelt, sondern nur halb so effektiv wären wie auf der Erde.
--> das macht alles keinen Sinn für mich. Darum habe ich mich entschieden, mein Venus-Leben _oberhalb_ der Wolkendecke stattfinden zu lassen, wo die Aussicht schöner und die Solarausbeute sehr hoch ist. Aber dies erfordert halt die besagten sehr großen Dimensionen der Venuskreuzer, damit diese in der dünnen Luft genügend Auftrieb erzeugen können.
/Exkurs

--

Ansonsten, frohe Kunde: das überarbeitete Konzept mit dem Heliogyro und der Kickstage hat den Claude-Check bestanden.  Ein paar Details sind noch auszuarbeiten, aber das dürfte nicht mehr so kritisch sein. Dafür musste ich eben schlucken, dass der Transport energetisch nicht völlig kostenlos ablaufen wird sondern sich ein 100t-Komplettpaket aufteilt in ungefähr 73t Segel, Struktur und Zusatzlast, knapp 24t Treibstoff und der Rest Kleinteile. Insgesamt ist das aber für mich noch im Rahmen.

Im Umkehrschluss werden die Rochen als Setting immer interessanter, da sie auch wirtschaftlich immer komplexer werden. Ursprünglich sollten sie ja nur Kohlenstoff herstellen und gerade genügend Treibstoff, um diesen Kohlenstoff in den Orbit zu wuchten. Jetzt haben wir CNT-Fabriken, Webereien und 3D-Druckereien, Fabrikationsstraßen und Raffinerien für diverse Verbrauchsstoffe. Kurz, der immense Platz den unsere Rochen im inneren bieten füllt sich so langsam zu einer richtigen kleinen Stadt. ^^

[Aedin Madasohn]

Noch_ effizienter wäre es natürlich, wenn wir nicht den Treibstoff für die Kickstage aus dem Venus-Brunnen heraufziehen müssten. Dazu bräuchten wir aber eine entsprechende Infrastruktur zur orbitalen Treibstoffproduktion zB aus eingefangenen Asteroiden. Das ist aber dann nochmal eine ganz andere Baustelle.

 
tiefkalt verflüssigte Bestandteile der Venusatmosphäre als Verdampfungsschubimpuls? Oder gleich CO2-Trockeneis
CO2 Trockeneis-Granulat (kalt, Wärme wurde auf dem Rochen mittels Solarstrom entzogen)
Beim Start wird festes -78°C kaltes  CO2 Granulat mittels Atmospährenwärme bzw. Sonnenenergie verdampft (Trichtertüte, wo die Granulate aus Schleusenlucken zum "Verdampfen" rieseln, siehe auch Holzheizungen  , du wolltest es ja simple und schmutzig) und als Massestrom genutzt, um sich aus der Venus zu befreien, bevor dann die Sonnensegel für den Transit reichen.

Statt Hochdruck-Gasflaschen also ein "offener" Behälter Styropor (habe schon mit Trockeneis gearbeitet, kann bei Raumtemperatur problemlos von einem Styroporkontainer in den anderen geschüttet werden, da gibt es keine Dampfexplosion oder so - außer man schüttet es mit Absicht in einen Eimer Wasser, dann hat man sich erfolgreich eingenebelt  ) mit so viel Isolierung, dass das für eine Anstart"Rakete" passt. Quasi wie eine Treibladungskartusche einladen und den Starter wegschießen, kein wildes Gedönsel wie bei der flüssig Sauerstoffbetankung, wo wieder zeitaufwendig nachtemperiert werden muss.

Alternativ ein simpler Schießstock. Trockeneis einladen und mittels eines Lasers so explosionsartig verdampfen/expandieren lassen, dass es wie ein "JulesVerne Mondkanonenschuss" den Starter die Venusatmosphäre verlassen lässt.

[Feuersänger]

Fürchte, ganz so billig kommen wir nicht davon. 1000m/s delta-V kannst du mit Kaltgasdüsen nicht darstellen. Ich habe mich da noch nicht entschieden welchen chemischen Antrieb genau ich da verbauen soll.
Google hat so eine neckische CO/O2 Reaktion vorgeschlagen, die angeblich einen Isp von 280s bringen soll. Da wäre der Vorteil (wenn die Zahl denn stimmt, mir kommt sie sehr hoch vor), dass es sich extrem leicht und in beliebiger Menge aus der Venusatmosphäre herstellen ließe, und wir keinen kostbaren Wasserstoff dafür brauchen. Nachteil: mit 280s spezischem Impuls braucht man für 900m/s auch schon ein Masseverhältnis von ungefähr 1,4.

Alternativen:
* N2O4/N2H4 (NTO/Hydrazin) - Isp um 340s, das ist schon ganz gut. Allerdings sind die beiden Stoffe schon eine üble Brühe, stark ätzend usw. Man braucht für die Herstellung etwas Wasserstoff, aber mit nur ca 3,2% Masseanteil nicht furchtbar viel. Benötigtes Masseverhältnis etwa 1,3. Hauptprobleme: Komplex in der Herstellung (mehrstufiger Prozess), so aggressiv dass man den Tank mit resistenten Materialien auskleiden muss.

* Methalox - Isp noch besser(360s), allerdings etwas höherer H2-Bedarf (5% des Gesamt Propellants); relativ unkompliziert in Herstellung und Lagerung, darum starker Kompromisskandidat.

* Hydrolox (H2, O2) - bester Isp, aber viel Wasserstoffbedarf, und das wollen wir angesichts der aufwendigen Wasserstoffproduktion eigentlich vermeiden. Masseverhältnis ungefähr 1,25. Volumninöse Tanks. Grob überschlagen wäre der Wasserstofftank bis zu 80m³ groß - das wäre aber für sich genommen kein Dealbreaker, da ein Lifter bis zu 300m³ Laderaum bietet.

So, und jetzt der Kicker:
Nach der Metrik "Was kostet am wenigsten Wasserstoff pro gelieferter Tonne Material am L1?" gewinnt - Trommelwirbel - Hydrolox! Also sehr kontraintuitiv, da das ja die teuerste Methode ist die Kickstage zu betreiben. Aber der Knackpunkt ist hier wirklich das günstigere Masseverhältnis. Denn wir dürfen ja nicht vergessen: jeder Lifter-Start kostet 50t Wasserstoff für 100t Nutzlast. Bei CO/LOx sind von diesen 100t nur 68t Trockenmasse, die am L1 ankommen. Bei der Stickstoffbrühe wären es 73t, bei Methalox 76,5t und bei Hydrolox stolze 80t.

Der spezifische Verbrauch von Wasserstoff pro gelieferte Tonne Material ist also bei Hydrolox am niedrigsten - mit ca 657kg pro Tonne, vs 671kg für Methan, 695kg für Hydrazin und 726kg für CO.
Genau solche Curveballs liebe ich bei Hard-SF. 

Naja, und wenn wir irgendwann mal eine orbitale Treibstoffproduktion haben und die Suppe nicht mehr von der Venus hochziehen müssen, ist es eh wurscht -- dann nimmt man, was immer man aus dem eingefangenen Asteroiden extrahieren kann, sei es nun Wassereis oder Carbonate.

[Feuersänger]

So, jetzt haben wir also ausgearbeitet, wie auf den Venus-Rochen die gewünschten Ressourcen produziert werden und dann diese Güter billig zum SEL1 und später auch quasi überallhin ins Sonnensystem transportiert werden.

Jetzt möchte ich mir noch angucken, wie - immer noch in der Frühzeit der Solaren Expansion - Material und Personen vom Erdsystem zur Venus gelangen.
Für simple Bulk-Rohstoffe wie Aluminium etc ist das relativ simpel. Eventuell reichen da sogar Mass Driver auf dem Mond -- das müsste ich mir nochmal genauer anschauen. Aber letzten Endes ist das mit simplen Hohmann-Transfers selbst mit Steinzeittechnologie (also chemischen Raketen) machbar. Allerdings eben mit dem Nachteil, dass die Startfenster da genau diese berühmten 584 Tage auseinander liegen. Das ist übrigens Rekord im ganzen Sonnensystem: für keine andere Destination, sei es Merkur oder Neptun, liegen die Startfenster von der Erde aus auch nur annähernd so weit auseinander wie für Venus. Das ist schon blöd. Die eigentliche Transitzeit beträgt dann 146 Tage.

Frühe nukleare Antriebe ("NTR-Solid Gen1") erweitern da unseren Spielraum ein Stück weit: hier sind wir nicht mehr darauf angewiesen, genau auf die synodischen Hohmann-Startfenster zu warten - aber Wunder sind da jetzt auch nicht zu erwarten. Wir dürfen so ganz grob gerechnet 75-90 Tage früher starten, und der Transfer benötigt dann "nur" ca 90-107 Tage statt. Immerhin: wenn es dermaßen pressiert, kann der Express-Raumer insgesamt gut 4-6 Monate früher auf der Venus eintreffen als die Economy Class.

Ich bin am überlegen, was es da im Setting als nächste Technologiestufe geben könnte, bevor wir den Sprung zu wesentlich komplexeren Technologien wie NTR Gas/Closed machen. Zwei verschiedene Alternativen würden beinhalten, mit riesigen stationären Lasern auf das Schiff zu schießen.

A) Electric Propulsion à la VASIMR. Theoretisch sehr treibstoff-effizient. Das Schiff hat am Heck ein großes Array aus spezialisierten Schmalband-Photovoltaikmodulen, die genau auf die Frequenz eines Hochleistungslasers abgestimmt sind. Mit genau so einem Laser schießen wir von hinten drauf, und ca 50% dieser Energie kann wieder in Strom umgewandelt werden. Mit diesem Strom betreiben wir einen elektrothermischen Thruster, der mitgeführten Treibstoff auf bis zu 50.000m/s v_e beschleunigen kann. Benötigt würde ein Laser in der Größenordnung von 100MW.

Problem: damit sparen wir uns zwar einen Onboard-Reaktor, aber heutige Prototypen solcher Plasmatriebwerke sind auch für sich alleine noch sehr schwer, in der Größenordnung von 1,5-2kg/kW. Hier muss ich prüfen, ob die Schlüsseltechnologien in dieser Ära so weit fortgeschritten sein können, um das Leistungsgewicht erheblich zu verbessern.
Wenn das aber funktionieren würde, wäre das potentiell die weitgehende Emanzipation von der Startfenster-Tyrannei. Es mag noch eine "tote Zone" im Bereich der Oberen Konjunktion geben, aber pro 584-Tage-Periode könnte man vielleicht die halbe Zeit über starten.

So ein System wäre darauf ausgelegt, das Schiff über bis zu 20 Mio km zu beschleunigen, dann driftet es ein Stück, ehe es sich umdreht, um von einem zweiten Laser bei der Venus in Empfang genommen zu werden. Der Haken an der Sache: die Beschleunigungs- und Bremsphasen dauern jeweils grob 10-14 Tage. Und natürlich kann dann ein solcher Laser nur genau 1 solches Schiff zur Zeit versorgen. Ausgehend von meiner vorherigen Vermutung bzw Startfenstern wären das also etwa 20 Starts pro Periode (umgerechnet 13 Starts pro Erdjahr).

B) Laser-thermischer Antrieb (LTP). Sowas habe ich schonmal in einer früheren Setting-Iteration eruiert, allerdings als STO-Launchtechnologie. Ähnliches Prinzip wie A aber wesentlich simpler: wir sparen uns den ganzen Zinnober mit Umwandlung in Strom usw. Das Schiff hat hinten eine parabolische Triebwerksglocke, da schießt der Laser rein, am Brennpunkt wird es unglaublich heiß, da jagen wir Treibstoff durch - presto, eine Rakete!
Hier wäre die Beschleunigungsphase wesentlich kürzer gehalten, d.h. die Rakete wird sehr brachial von der Erde weggeyeetet und dann entsprechend an der Venus ebenso ruppig aufgefangen.

Vorteile: wesentlich simplere Technik, höherer Wirkungsgrad, potentiell simpleres Thermalmanagement. UND durch die deutlich kürzeren Duty Cycles wäre eine wesentlich höher Auslastung möglich - da eine Startphase nun nicht mehr 2 Wochen dauert sondern nur noch im Bereich von grob gesagt Stunden liegt (genau muss ich es noch rechnen). Es könnte potentiell 1 oder mehrere Starts pro Tag geben.

Nachteil: der Laser muss wesentlich mächtiger sein, da er ja im Wesentlichen die gleiche Energie in wesentlich kürzerem Zeitraum übertragen muss. Wir reden hier also quasi von einem Multi-GW Laser.

In beiden Fällen haben wir so oder so einen krassen Fall von Jon's Law ("Every interesting space drive is an interesting weapon"). Mit etlichen Mega- oder gar Gigawatt starken Lasern kann man sich ja überlegen, dass diese auch ein potentielles Sicherheitsrisiko darstellen können -- sei es durch Unfälle ("Hups, hat sich die Zielmechanik um 2° verstellt..." oder Absicht (Sabotage, Terrorismus, Hijacking, politische Muskelspiele...).

Naja, mal sehen.

Wie gesagt, es geht hier immer noch um die Frühzeit des Settings. Spätestens wenn ca 100 Jahre später die Gen3 Triebwerke am Start sind, wird speziell die Erde-Venus-Route praktisch trivialisiert. Dann ist man überhaupt nicht mehr an Starfenster gebunden und die durchschnittliche Reisezeit beträgt etwa 65 Tage.

[Feuersänger]

Noch ein Update zum Thema Warenverkehr zwischen Erde und Venus:

- von den Laser-Antrieben bin ich jetzt wieder weg. Schlicht weil ich keine Todesstern-Laser mit Millionen km Reichweite, die quasi jederzeit jedes Raumschiff verdampfen könnten, im Setting haben will. Da brauche ich in die technische Machbarkeit und Skalierung gar nicht so tief einsteigen.

- Dann hatte ich überlegt, was der dann billigste Weg wäre, Güter von der Erde zur Venus zu transportieren.

Ein Ansatz waren zB  NTR-Solid Robofrachter, die mit billigem Wasser statt teurem Wasserstoff als Stützmasse arbeiten. Dadurch sinkt zwar der spezifische Impuls sehr drastisch, aber dafür wäre der Treibstoff halt sehr billig bereitzustellen und unkompliziert zu lagern. Aber der Haken an der Sache: die insgesamt durch den Onboard-Reaktor bereitzustellende Energie wäre fünfmal höher als mit Wasserstoff-Treibstoff. Und das bedeutet also auch: fünfmal soviel radioaktive Strahlung. Das ist alles nicht gut. Darum wieder gestrichen.

Dann habe ich überprüft, ob man vielleicht auch mit Sonnensegeln systemeinwärts etwas anfangen könnte. Habe ich ja nicht mit gerechnet, da ja der Photonendruck logischerweise immer nach außen drückt. Aber siehe da! Es ist tatsächlich möglich, gegen die Sonne zu "kreuzen". Indem man das Segel so etwa im 35° Winkel anstellt, erhält man die größtmögliche tangentiale Komponente -- wichtig ist nur, dass man diese entgegen der Bahnrichtung ausrichtet. So beschleunigt ein Sonnensegler also durchaus auch retrograd, baut also eigene Bahngeschwindigkeit ab -> Segler "stürzt" nach innen. Oder besser: spiralt.

Und das gar nichtmal so langsam: offenbar gibt es nasa-Studien, laut denen man so binnen 205 Tagen zur Venus kommen kann. UND das ist der Kicker, dabei ist auch die Startfenster-Problematik stark entspannt. Dass nur an ca 80 von 584 Tagen kann man mit dem Segler an 400 von 584 Tagen loslegen. Das ist schon grandios.

Natürlich gilt aber genau wie bei den Auswärts-Seglern, dass diese Methode vor allem interessant ist, wenn auch das Segelmaterial als Nutzlast zählt. In der Anfangsphase sind wir da noch flexibel, da wir ja alles an Baumaterial brauchen was wir kriegen können. Aber später, wenn die Venus selber Kohlenstoff exportiert, brauchen wir keinen Kohlenstoff mehr zur Venus schippern. Schwupp haben wir ein altes irdisches Sprichwort abgewandelt: statt "like shipping coals to Newcastle" (Eulen nach Athen tragen) sagen wir jetzt "like shipping carbon to Venus". 

--> ergo: bei den Seglern Richtung Venus werden dann die Segel nicht aus hauchdünn mit Alu bedampftem CNT bestehen, sondern umgekehrt aus einem weiten CNT-Mesh, das mit Alufolie bespannt ist. Das Segel an sich wird dadurch zwar etwas schwerer, aber da es ja alles wertvolles Baumaterial ist macht das überhaupt nichts.

Außerdem hat der Inward-Verkehr sogar noch einen weiteren Vorteil: wir können aus dem Mondorbit starten, der eine viel geringere Fluchtgeschwindigkeit hat als der Venusorbit. Hier reicht die 900m/s Kickstage locker, um den ganzen Escape in einem einzigen Burn zu absolvieren, und so verkürzen wir die Reisezeit sogar nochmal von 205 auf grob gegriffen 180 Tage.

Bis hierhin ist das ganze System rein auf Gütertransport ausgelegt. Eine Standardkapsel mit 100t Startmasse besteht dann zu ca 19t aus Hydrolox-Treibstoff für die Kickstage, einem leichten Raketenmotor, und ca 45t Heliogyro-Segel (knapp 10km² Segelfläche). Noch etwas Struktur und Steuereinheiten und es bleiben ca 32-35t für sonstige Nutzlast "à la carte" übrig - also zB Lebensmittel, andere Rohstoffe etc. Am Ziel kommen also genau wie in Gegenrichtung ca 80t nutzbares Material an.

Nun könnte man aber vielleicht auch drüber nachdenken, das System für Personenverkehr gängig zu machen. Das hieße halt dann entweder, die Passagiere so lange einfach in der Mikroschwerkraft treiben zu lassen (und sie ist wirklich mikro, mit ca 1mm/s²) -- oder aber wir müssten das ganze System noch ein gutes Stück nach oben skalieren um eine Zentrifuge tragen zu können. (Dann sicherlich nur so Kabinen die an langen Seilen hängen und herumgewirbelt werden, sicherlich sehr vertrauenerweckend  ). Über Schutz vor kosmischer Strahlung und Sonnenwind etc haben wir jetzt noch gar nicht geredet. *handwedel*
Ein erster Überschlag deutet darauf hin, dass man auf diese Weise gerade so 2 Kabinen für jeweils 1-2 Personen einrichten könnte. Das böte dann pro Person das Äquivalent von 9m² Platz -- zufälligerweise das gesetzliche Minimum für Knastzellen in Deutschland. xD
Ist also auf jeden Fall kein Spaß, so zu reisen.

Edit: Claude ist mal wieder pessimistischer, und gibt eine Transferzeit von 380-400 statt 200 Tagen an. Aber immerhin scheint der grundsätzlichen Machbarkeit nichts im Wege zu stehen.