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[SF: Redshift] Schiffsdesign und Technologie

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Feuersänger:
Hey, das ist ja richtig possierlich. ^^
Wie ich da aber so den Stecker am Heck sehe, fällt mir noch etwas dazu ein: ein senkrecht stehendes Schiff ist unbequemer zu warten. Man muss im Prinzip mit Gerüsten, Kränen und Bühnen arbeiten, wie heutzutage bei einem Raketenstart. Ein bodennah liegendes Schiff kann von der Maintenance Crew viel leichter gewartet werden. Auch was z.B. ein etwaiges komplettes Auswechseln der Tanks angeht.

Und wie ich das so aus der Perspektive sehe, dürfen die Triebwerke wohl in der Tat noch etwas klobiger sein. Und etwas weiter vorne liegen, damit das Andockmodul nicht in Konflikt mit den Auslegern gerät.
Aber so rein prinzipiell schaut das nicht ganz abwegig aus. ^^

Funktionalist:
Ansonsten kann man ja auch noch andere konzepte einführen:

Faltbarevacuumdirigibles um das Schiff durch jede beliebige Atmosphäre in eine Höhe zu bringen, in der man gefahrlos beschleunigen kann (während sich der Schwebekörper wieder einfährt)
damit hat man dann Zeppelin-ähnliche Raumschiffe innerhalb von Athmosphären und die Dinger brauchen gar nicht zu landen, sondern können unbegrenzt schweben.

bzw:
Dropship, dass kometenhaft eintritt und dadurch bremst, dass es ein Vacuum-Behälter im "Windschatten(konstruktionsbedingt)" aufbläht, der das Schiff immer unaerodynamischer und "loser" (Gegenteil von dicht  ;D) macht, bis es endlich schwebt.
Da hat man dann zwar keinen echten Flug, aber zumindest ein eigenständiges Feeling für Landeschiffe.


Szenarien, wie "Bespin" können dann recht stylish realisiert werden.

@TW


--- Zitat ---Inneneinrichtung in 3Richtungen drehbar...
--- Ende Zitat ---
Oder man designt sie einfach so, dass man nichts drehen muss.
ob ein 24"Computerrack nun am Boden, oder in er Wand steckt ist für die handhabung fast egal. nur als Beispiel.


sers,
Alex

Yerho:
Zumindest bei einem Vehikel dieser Größe spricht nichts gegen traditionelle Harrier-Technologie. Es könnte ganz konventionell aus der horizontalen Lage heraus soweit vom Boden abheben, bis das Haupttriebwerk die Arbeit aufnimmt.

Feuersänger:
Ein Gedanke, der mir schon vorige Woche kam, aber von dem ich vergaß, ihn zu Forum zu bringen, bezüglich futuristischer Technologie und Alltagsleben: soweit ich weiß, gab es in den letzten Jahrhunderten _keine_ _einzige_ Zukunftsprognose, die von der tatsächlichen Entwicklung auch nur _ansatzweise_ bestätigt worden wäre. Belegen kann man das freilich nur für etwas ältere SF, so vom 19. Jh bis einschließlich "Golden Age".
Was zum Beispiel Michel Verne Anno 1889 in "Ein Tag aus dem Leben eines Journalisten im Jahre 2889" prophezeiht, war doch zu 90% bereits 1989 längst kalter Kaffee (abgesehen von der Atlantik-U-Bahn vielleicht).

Insgesamt sieht es doch so aus, dass derartige Vorhersagen IMMER entweder meilenweit hinter der tatsächlichen Entwicklung zurückbleiben,



oder völlig absurde Implementierungen von zeitgenössischen Entdeckungen beinhalten,


("Radiumheizung")

beziehungsweise auch beides gleichzeitig.
Ein besonders deutliches Beispiel aus der Golden-Age SF ist diese eine Story, in der ein Raumfahrer unbekümmert mit 8G vom Pluto zur Erde fliegt, aber die Kursberechnung dafür mit Logarithmentafel und Rechenschieber durchführt. Ich find das so klasse. Raumschiffe mit Atomantrieb okay, aber Taschenrechner liegen außerhalb der verwegensten Vorstellungskraft.

Ebenso, wenn z.B. in diesem Thread davon gesprochen wird, irgendeine Technologie sei "zu groß/zu schwer" -- dass es sowas wie Miniaturisierung gibt, wird da mal gerne komplett vergessen. Daran fühlte ich mich auch bei diesem futuristischen Bildtelefon erinnert:


Anderer Beispiele sind Legion, ich könnte den ganzen Tag noch mehr aufzählen und käme zu keinem Ende. Das nur mal so als kleine Auflockerung, und Ansporn zum Mut in der "Erfindung" neuer Technologien.


--- Zitat von: Destruktive_Kritik am 14.02.2008 | 15:12 ---Faltbarevacuumdirigibles um das Schiff durch jede beliebige Atmosphäre in eine Höhe zu bringen, in der man gefahrlos beschleunigen kann (während sich der Schwebekörper wieder einfährt)

--- Ende Zitat ---

Das klingt brauchbar. Die Vakuumzellen sollten dann tetraedisch sein, für maximale Stabilität gegen Stauchung. Da müsste man mal ein paar Berechnungen anstellen (wie groß müssen die Schwebekörper sein etc.).

Feuersänger:
Casting Raise Thread... success!

So, ich habe mich jetzt mal längere Zeit mit anderen Dingen beschäftigt, und auch alles aus diesen Threads tüchtig einsinken lassen. Jetzt habe ich, denke ich, ein klareres Bild davon, wie ich mir das Setting vorstelle. Heute befasse ich mich erst nochmal mit dem technischen Unterbau, demnächst dann mit dem Setting an sich.

Also jetzt nochmal von vorne der aktuelle Stand der Dinge:

Die wichtigste Änderung ist wohl, dass ich von der Materiezerstrahlung als Energiequelle abgekommen bin und nun alles auf Kernfusion ausgelegt habe. Dazu war es notwendig, die Beschleunigungsfaktoren drastisch zu reduzieren. Wo ich vorher mindestens 10G haben wollte, gebe ich mich nun mit 1G zufrieden.

Schlüsseltechnologien: elektrische und thermische Supraleiter, Nanotechnologie
Elektrische Supraleiter können Strom quasi widerstandsfrei transportieren, sodass in den elektrischen Systemen so gut wie keine Abwärme entsteht. Hierdurch wird bspw. die Erzeugung von Myonen wesentlich vereinfacht und kalte Fusion ermöglicht. Thermische Supraleiter leiten thermische Energie extrem gut, wodurch diese großflächig verteilt werden kann (Radiatorprinzip). Radiatoren können enorme Energiemengen ins Vakuum abstrahlen.
Durch Nanotechnologie können völlig neue Verbundstoffe realisiert werden, unter anderem auch ausgefeilte Speichermethoden für Treibstoff und Energie, aber auch fortschrittliche Baumaterialien.

Energieerzeugung: effizienter Massendefekt.
Fusion von Wasserstoff (Unobtainium). Kompakte Reaktoren. Es existieren verschiedene ausgereifte Technologien mit unterschiedlichem Treibstoffbedarf und unterschiedlicher Energieausbeute.
Beispielsweile einfache, robuste und relativ idiotensichere D-T oder 3He-3He-Reaktoren, die ca 360TJ/kg erzeugen, bis hin zu hochmodernen Wasserstoffbrennern (proton-proton) mit der für Kernfusion maximal möglichen Energieausbeute von 720TJ/kg.
Darüber hinaus dient kalte Fusion oft als Hilfsenergie.

Der Brennstoff wird in Kohlenstoff-Nanoröhrenpaketen mitgeführt, die bis zu 5t Wasserstoff pro Kubikmeter speichern können (oder entsprechende Mengen anderer leichter Elemente).

STL-Antrieb: ebendiese Fusionstriebwerke. Im Regelbetrieb wird die Asche des Fusionsprozesses (Helium) als Stützgas verwendet und mit bis zu 37.000km/s ausgestoßen, was die maximale Effizienzstufe darstellt.
Viele Triebwerke sind außerdem mit einer Art "Nachbrenner" ausgestattet, indem bei Bedarf zusätzlicher Treibstoff zugeführt wird. Dies kann der gleiche Brennstoff sein, der für die Fusion verwendet wird, oder auch schwerere Elemente, die in separaten Tanks mitgeführt werden, und z.T. auch gleichzeitig als Heatsinks fungieren. Durch diese Technik wird der Schub auf Kosten der Ausströmgeschwindigkeit erhöht.
Umgekehrt können die Motoren auch in gewissem Rahmen "mager" gefahren werden, wodurch sich zwar die Ausströmgeschwindigkeit nicht erhöht, aber insgesamt weniger Masse umgesetzt wird (und somit auch die Beschleunigung geringer ist).

FTL-Antrieb: "Jumpdrive" ähnlich dem Alderson-Drive (reines Handwavium)
* Interstellare Reisen finden über Jumppoints zwischen benachbarten Systemen statt.
* Energieaufwand proportional zur Schiffsmasse und der zu überbrückenden Entfernung (wäre ja noch schöner). Durchschnittliche Sprungweite: 10LY. Sprungdauer noch zu definieren (wenige Minuten).
* ENDpunkt eines Sprungs ist immer an einem Jumppoint (diese werden in besiedelten Systemen logischerweise immer militärisch geschützt)
# STARTpunkt eines Sprung könnte (unentschieden) entweder an ebendiese JPs gebunden sein (Alderson), oder aber beliebig (Frontier), sofern genügend Abstand zur nächsten Schwerkraftquelle gegeben ist. (Unterschiedliche taktische Auswirkungen)
* Kein FTL-Funk. Es muss sich schon jemand in ein Schiff setzen und die Nachricht überbringen.
* KEINE wie auch immer geartete Interaktion mit Schiffen während des Sprungs!

Schiffsdesign et al:
* Typischer Treibstoffanteil: i.d.R. 20-40% der Startmasse
* Aufteilung des Antriebes (meistens) in einen rumpfmontierten Hauptmotor und mehrere (je nach Schiffsgröße) Hilfsmotoren mit Schubvektorsteuerung, die an Auslegern befestigt sind. Stärke der Hilfsmotoren begrenzt durch Materialstärke der Ausleger. Zusätzliche Manövriertriebwerke zur schnellen Ausrichtung der Schiffslage.
* Planetare Landungen stellen dank der starken Motoren kein Problem dar, es muss nicht atmosphärisch gebremst werden, dadurch entfällt die Notwendigkeit von Hitzeschilden. Die meisten Schiffe sind Tail Lander, d.h. sie landen mit der Hauptantriebsachse senkrecht zum Boden.
* Normalbeschleunigung normalerweise 1G, teilweise bis zu 1.5G. Maximalbeschleunigung je nach Schiffsgröße und Verwendungszweck auch bis 6G oder womöglich noch mehr.
* Kompensation durch Anti-G-Anzüge und nötigenfalls automatisch gesteuerte G-couchen;
* kybernetische Modifikationen unterschiedlicher Art (z.B. verbesserte Flüssigkeitspolsterung des Hirns, Muskelverstärkungen, Neuralinterface zur direkten Steuerung [Rigging]).

Schutzmaßnahmen:
Kombination verschiedener Technologien zur Abdeckung eines möglichst breiten Bedrohungsspektrums. Evtl. muss ein Schiff zugunsten einer Technologie auf eine andere verzichten.

* Konventionelle Panzerung: z.B. Titanlegierung oder Nanowerkstoffe; Effektmaximierung durch schräge Flächen.
* Whipple Shielding zum Schutz vor Mikrometeoriten
* Reaktivpanzerung: hochexplosive gerichtete Ladungen, die auftreffende kinetische Impaktoren wegschleudern
* Elektromagnetisches Feld: lenkt geladene Teilchen ab.
* Neutronen- und Gammastrahlenschutz: Schicht der Schiffshülle zum Schutz vor ungeladener Strahlung/Teilchen
* Karbonpanzerung: kostengünstiger Laserschutz, mit einer Verdampfungsenergie von 40MJ/kg.
* Thermosupraleitende Panzerung (Miltech): punktuell einwirkende Thermalenergie wird augenblicklich großflächig verteilt und wieder ins All abgestraht.
* Abwehrlasersystem: anfliegende materielle Objekte werden von Sensoren erfasst und von computergesteuerten Lasergeschützen beschossen. Je nach Art des Objektes soll dieses dadurch abgelenkt, zersplittert oder verdampft und dabei ionisiert werden. Ionisierte Kleinstteilchen werden wiederum vom EM-Feld abgelenkt.

Waffensysteme:
Es ist zu beachten, dass die meisten Waffensysteme (bis auf Raketen) auf Energie angewiesen sind, die einerseits erzeugt werden muss, und andererseits auch Abwärme generieren, die abgeführt werden muss. Daher sind Laser und Massebeschleuniger in ihrer Leistung relativ beschränkt.
* Laser: hauptsächlich kleinere Ausführungen als Point-Defense Systeme zur Abwehr von Raketen und Impaktoren.
Große Laser, die auch auf weite Distanzen zielgenau und potent sein sollen, benötigen sehr große Linsen, die ihrerseits leichte Ziele für den Gegner sind. Verschiedene Gegenmaßnahmen (s.o.)
* Massebeschleuniger: Rail- oder Coilguns variabler Größe, die massive (d.h. nicht explosive) Projektile mit möglichst hoher Geschwindigkeit auf das Ziel schleudern. Relativ geringe Reichweite; im Einzelschuss wenig effektiv, bei Schnellfeuer aber hochgefährlich ("Sandstrahler").
* Raketen: größtmögliches Schadenspotential, aber anfällig gegen Abwehrlaser.
* Abgasstrahl: nach der Grundregel "jeder interessante Antrieb ist auch eine interessante Waffe" ist der Abgasstrahl eines Fusionstriebwerkes nicht zu unterschätzen (siehe unten: Schubleistung), allerdings ist die effektive Reichweite eher gering.

Stealth kann es im Weltraum nicht geben, da jedes Schiff Abwärme abstrahlt wie blöde.

Beispiel (vereinfacht, ohne Berücksichtigung des Masseverlustes)
Schiff mit 150t Maximalmasse, davon 30t Treibstoff (20%); 4H-Reaktor (720TJ/kg)
gewünschte Beschleunigung: 10m/s² ~ 1G
benötigter Schub: 150e3*10=1,5e6N = 1,5MN
Schubleistung: (F*ve)/2 = 27,75TW
Treibstoffdurchsatz: F/ve = 0,04kg/s = 40g/s
maximale Brenndauer: 30e3kg/0,04kg/s= 740.000s = 208h
Delta-V = 0,74e6s * 10m/s² = 7400km/s

Das ist fast die 200fache Delta-V, die für eine Erde-Mars Mission auf Hohmann-Orbit benötigt würde (ca 40km/s).

Schiffskategorien
Generell unterscheiden wir zwischen drei Kategorien:
1. Brawnships oder Torchships mit starken Fusionsantrieben, wie oben; für schnellen interplanetaren und interstellaren Verkehr (sprungfähig), hohe Leistungsreserven ermöglichen es, quasi jede Route im brachistochronen Flug zu überwinden. Dabei muss weder um jedes Gramm gefeilscht werden, noch stellen planetare Starts und Landungen aus leistungstechnischer Sicht ein Problem dar. Delta-V mehrere tausend km/s.
2. Hulks oder Haulers mit großer Nutzlast, relativ schwachen Antrieben (z.B. Kaltfusion) und geringer Treibstoffrate, quasi immer unbemannte, automatisch gesteuerte Frachter, die interplanetare Strecken auf Hohmann-Orbits überwinden; Delta-V deutlich unter tausend km/s.
3. Teakettles/Teekesselchen mit (meist) chemischen Antrieben, die quasi ausschließlich als Orbitallifts eingesetzt werden, vor allem auf Planeten, auf denen aus Sicherheitsgründen keine Torchships landen dürfen (aus Furcht vor dem Abgasstrahl). Delta-V deutlich unter hundert km/s.
Zuweilen werden Schiffe, die nicht der 1. Gruppe angehören, auch Whimpships genannt.

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