Karl Bednarik

Die nicht ganz so lange Reise der R. P. Feynman, Teil 2

  
  Teil 1 ist hier zu finden:
  https://www.e-stories.de/view-kurzgeschichten.phtml?18757
  
    Abschnitt für Raumfahrttechnologie
 
  Ewigkeitsprojekte dieser Art hatten Graf Frederik von Hombug
  schon immer interessiert, schließlich war Unsterblichkeit sein
  Steckenpferd.
  Er betrachtete das gigantische Fernraumschiff genau, während
  er mit seinem ZB-732-Jäger langsam vorbeidriftete.
  Am hinteren Ende, Raumfahrer nannten es lieber das untere Ende,
  was beschleunigungsmäßig auch korrekter war, konnte er den
  zweihundert Meter großen Gamma-Interferenz-Reflektor-Spiegel
  erkennen. Dieser sah aus wie ein riesiger Parabolspiegel, aber
  kompliziert an ihm war eher die Mikrostruktur. Der Spiegel
  sollte jene Gammaquanten reflektieren, die durch die Proton-
  Antiproton-Zerstrahlung entstanden (938 Megaelektronenvolt).
  Deshalb bestand er aus unzähligen monoatomaren Schichten von
  Beryllium und Wolfram. Durch die dichte Abfolge von leichten
  und schweren Atomkernen wurden die harten Gammaphotonen in die
  gewünschte Richtung reflektiert.
  Nur durch jahrelange geduldige Aufdampfvorgänge im Vakuum des
  Weltraumes konnte so ein Präzisionssystem geschaffen werden.
  Immerhin betrug die Wandstärke des Reflektors zwanzig Meter.
  Auf den inneren drei Metern allerdings war eine viel gröbere
  Schichtstruktur aufgedampft. Diese diente nur zur Reflektion
  der viel energieärmeren Gammaquanten, die bei der Elektron-
  Positron-Zerstrahlung entstanden (0.51 Megaelektronenvolt).
  Die Proton-Antiproton-Quanten würden diese Schicht mühelos
  durchfliegen, natürlich in beiden Richtungen.
 
  Bild, Gamma-Triebwerk:
  http://members.chello.at/karl.bednarik/FB03.jpg
 
  Da aber diese Reflektionsvorgänge nicht ganz ohne Verluste
  abgehen würden, hatte man auf der Außenseite des Spiegels
  ein Kühlsystem mit suprafluidem Helium installiert. Dieses
  System hätte die Eislaufplätze einiger Sonnensysteme versorgen
  können.
  Weiter vorne, besser oberhalb des Spiegels, befand sich ein
  fünfhundert Gigawatt Fusions-Reaktor mit
  magnetohydrodynamischen Stromwandlern (MHD),
  zur Bordstromversorgung.
 
  Bild, MHD-Wandler:
  http://members.chello.at/karl.bednarik/FB04.jpg
 
  Über diesem folgte der Magnetfeldtank, gefüllt mit fünf
  Millionen Tonnen Antiwasserstoffplasma. Plasma deshalb,
  weil neutrale Antiwasserstoffatome durch das Magnetfeld
  fliegen und dann an der Behälterwandung zerstrahlen würden.
  Die Zugabe von Positronen zu den Antiprotonen war aber zur
  Verhinderung von Raumladungseffekten unvermeidbar. Da dieses
  Plasma nur eine geringe Dichte hatte, füllte dieser Tank drei
  Viertel des Schiffsvolumens aus.
  Auf dem Planeten Merkur hatten jahrelang riesige
  Photovoltaische Anlagen ebenso riesige Teilchenbeschleuniger
  gespeist, um diese großen Mengen an Antiwasserstoff
  bereitzustellen.
 
  Bild, Proton-Proton-Collider:
  http://members.chello.at/karl.bednarik/FB05.jpg
 
  Noch weiter oben in der Konstruktion war der viel kleinere
  Flüssigwasserstofftank zu sehen. Er enthielt etwas mehr als
  sechs Millionen Tonnen Wasserstoff. Ein leichter Überschuß
  sollte garantieren, daß die viel teurere Antimaterie auch voll
  ausgenützt wurde. Der weitaus größere Teil der zusätzlichen
  Wasserstoffmenge wurde aber von dem Kernfusionsreaktor zur
  Stromerzeugung verbraucht.
  Man hatte auch dafür gesorgt, daß dieser Wasserstoff völlig
  frei von Deuterium war. Man wollte das Auftreten von freien
  Neutronen tunlichst vermeiden. Vorsichtshalber war der Kryotank
  möglichst weit vom Triebwerk entfernt angebracht.
  Um das Triebwerk zu starten, brauchte man nur den Wasserstoff
  zu verdampfen. Dann wurde er in einem Lichtbogen in Plasma
  umgesetzt. Dieses wurde mit einem Magnetfeldrohr zum Brennpunkt
  des Spiegels geführt. Rohre dieser Art bestanden aus Beryllium,
  innen Vakuum, außen waren große Mengen keramischer
  Supraleitringe aufgefädelt. Also eine Art von
  Permanentelektromagnet, der dafür sorgte, daß das
  heiße Plasma niemals die Berylliumwandung berührte.
  Das Antiwasserstoffplasma wurde durch einen Magnetfeldengpaß
  gedrosselt und ebenso zum Spiegelfokus geleitet. Zwischen den
  Enden der Magnetfeldrohre beulte sich das gemeinsame Feld zu
  einem größerem Durchmesser aus, und dort war auch dann die
  Zerstrahlungszone.
  Die Sicht auf den Antiwasserstoffplasmatank wurde dadurch etwas
  eingeschränkt, daß das Bussard-Ramjet-System dort seine
  Ruhestellung hatte. Wie eine riesige Bauchbinde umgab ein
  vierhundert Meter durchmessender Supraleitring das gesamte
  Raumschiff.
 
  Bild, Die R.P.Feynman im Gamma-Modus:
  http://members.chello.at/karl.bednarik/FB06.jpg
 
  Die Dicke des Ringleiters betrug etwa fünfzig Meter, er konnte
  an vier hydraulischen Säulen nach hinten, sprich unten,
  geschoben werden, soweit, daß er sechshundert Meter
  hinter/unter dem Gammaspiegel zum Stillstand kam.
  Graf Frederik von Hombug erinnerte sich deutlich an die
  Betriebsanleitung. Zuerst würde man den Zerstrahlungsantrieb
  zünden. Bei 30 % der Lichtgeschwindigkeit würde man ihn wieder
  abstellen. Dann würde der Ramjet-Ring nach hinten/unten
  gefahren. Das mehrere Kilometer große Magnetfeld des Ringes
  hatte, wie das Feld jeder Stromschleife, in etwa
  Sanduhrform.
 
  Bild, Die R.P.Feynman im Ram-Jet-Modus:
  http://members.chello.at/karl.bednarik/FB07.jpg
 
  Das interstellare Wasserstoffplasma würde sich darin fangen und
  durch eine fünfzig Meter durchmessende Fusionszone gepreßt
  werden, und das mit 30 % der Lichtgeschwindigkeit. In der
  hinteren Aufweitung des Feldes sollte also vorwiegend extrem
  heißes Heliumplasma entweichen, was den Schub des Antriebes
  verursachte.
  Der komplizierte mechanische Aufbau dieses Doppeltriebwerks
  erklärte sich dadurch, daß erstens der Ramjet-Ring dem
  Gammaphotonentriebwerk im Wege gewesen wäre, zweitens der
  Schiffsrumpf den Ramjet-Ring verstopft hätte und drittens der
  Gammareflektor dann die Zusatzaufgabe übernehmen konnte, die
  weiche Gammastrahlung der Kernfusion vom Restschiff
  fernzuhalten. Dieses, im Deutschen auch als Staustrahltriebwerk
  bezeichnete Antriebssystem, hatte zwei große Vorzüge.
  Einerseits brauchte man keinen Treibstoffvorrat mitzuführen,
  und andererseits wurde seine Schubleistung bei steigender
  Geschwindigkeit immer höher. Es wurde dann ja auch mehr
  interstellarer Wasserstoff durchquert.
  Den Spitznamen ETS (Eternity-Thunder-Ship) hatten solche
  Schiffe deshalb, weil der interstellare Wasserstoff von Ort zu
  Ort unterschiedliche Dichte hatte und es daher ständig zu
  Schwankungen in der Schubleistung kam. Oberhalb von 99 % der
  Lichtgeschwindigkeit rüttelte und donnerte der gesamte
  Schiffsrumpf wie bei einem Erdbeben. Das Wort Eternity bezog
  sich natürlich auf die hohen Zeitdilatationswerte, die so ein
  Schiff erreichen konnte. Um aber auch abbremsen zu können, war
  es nicht nötig, das Schiff zu wenden. Durch eine Schaltung im
  Ramjet-Ring wurde dem heißen Heliumplasma der hintere Ausgang
  abgeschnürt. Es wurde dann schräg seitlich nach vorne
  emittiert. Diese Feldform wirkte also wie ein magnetischer
  Bremsfallschirm. Unterhalb von 30 % der Lichtgeschwindigkeit
  allerdings mußte man vom Ramjet- auf den Gammaantrieb
  umschalten und dann das Schiff wenden, um weiter bremsen zu
  können.
  Graf Frederik von Hombug erreichte in langsamem Flug die
  Bugsektion dieser beachtlichen Konstruktion. Auch hier hatte
  man sorgfältig auf supraleitende Magnetfeldabschirmung
  geachtet. Es handelte sich um zwei vierzig Meter durchmessende
  Supraleitringe, deren gemeinsame Achse aber quer zu
  Flugrichtung stand. Andernfalls wäre es hier zu einem sehr
  gefährlichen Ramjet-Effekt gekommen. Zwischen den also hochkant
  stehenden Ringen waren wiederum vierzig Meter Abstand,
  dazwischen befand sich auch die Kommandokapsel.
 
  Bild, Die Bug-Sektion der R.P.Feynman:
  http://members.chello.at/karl.bednarik/FB08.jpg
 
  Wenn man mit annähernder Lichtgeschwindigkeit durch die
  interstellare Materie donnert, dann trifft einen dieselbe
  natürlich auch mit annähernder Lichtgeschwindigkeit. Da aber
  die interstellare Materie auch neutrale Atome enthält, die
  jedes Magnetfeld ignorieren, hatte man noch sieben
  Ultraviolett-Laserprojektoren installiert, um die neutralen
  Atome im Flugkorridor zu ionisieren. Diese UV-Laser waren an
  der Spitze des Schiffes auf einer vierzig Meter durchmessenden
  sechseckigen Gitterstruktur montiert. Sechs an den Ecken und
  einer in der Mitte. Ein wesentlicher Anteil der
  Stromreaktorleistung wurde von ihnen verbraucht.
 
  Bild, Das Ram-Jet-Feld der R.P.Feynman:
  http://members.chello.at/karl.bednarik/FB09.jpg
 
  Oberhalb des Flüssigwasserstofftanks hatte man jene Fracht-
  Container plaziert, welche ohnehin gekühlt werden mußten.
  Das waren nicht nur die Lebensmittelvorräte, viel teurer war
  die Gen- und Zellbank. Für die Besiedelung eines jungen
  sterilen Planeten benötigte man die eingefrorenen Keimzellen
  von einer großen Anzahl von Lebewesen.
  In der nächst höheren Containeretage befanden sich daher auch
  Inkubatoren zur Ausreifung dieser Keimzellen. Für den
  menschlichen Nachwuchs gab es auch noch eine Anzahl Erziehungs-
  und Lehrroboter. Das gesamte Wissen der Menschheit lagerte
  verwendungsbereit in Form von holographischen
  Speicherkristallen. Auch die zugehörigen Lesegeräte und
  Computer hatte man nicht vergessen. Abgerundet wurde
  diese Ausrüstung noch durch zehn Von-Neumann-Arbeitsroboter.
  Alle Datenspeicher, Computer, Roboter und die gesamte
  Bordinformatik basierten auf Photonenrechnern. Auf diese Weise
  umging man elegant die gewaltigen elektromagnetischen
  Störeinflüsse.
  Graf Frederik von Hombug stand es natürlich frei zu
  entscheiden, ob er nach der Gründung einer Kolonie bei dieser
  bleiben wollte, oder ob er das Gammatriebwerk erneut zünden
  würde, um aus der Vergangenheit wieder in unsere Gegenwart
  zurückzufliegen.
  Da Graf Hombug kein Kolonist war, war ihm klar, daß er so bald
  wie möglich in seine eigene Zeit zurückkehren würde.
  Sich selbst persönlich begegnen würde er sich in diesem Fall
  aber nicht, denn er konnte sich an keine solche Begegnung
  erinnern, und es gab nur eine einzige Vergangenheit im
  Universum. Allenfalls würde er sich selbst aus größerer
  Entfernung vorsichtig beobachten können.
  Über so viel Phantasie hätten die Physiker nur milde gelächelt,
  denn selbstverständlich braucht man zur lichtschnellen
  Umrundung eines zweihundert Milliarden Lichtjahre großen
  Universums die Zeit von zweihundert Milliarden Jahren.
  Graf Hombug würde niemals den Ort seiner Abreise vor dem
  Zeitpunkt seiner Abreise erreichen können. Die
  Natur der Raumzeit selbst verhinderte dieses Zeitparadox.
  In der dritten Etage dieses Frachtabteils befanden sich die
  Hangars mit den Landungsbooten. Hier hatte auch Graf Hombug
  seinen ZB-732-Jäger verankert. Dieser fiel in dem Dickicht von
  Streben und Containern überhaupt nicht auf.
  Am vorderen/oberen Ende dieses Raumschiffs war die zwanzig
  Meter durchmessende Kommandokapsel montiert. Sie war
  kugelförmig und wirkte im Vergleich zum restlichen Schiff
  ziemlich winzig. Über ihr war die Gitterstruktur der UV-Laser,
  links und rechts standen die beiden Supraleitringe der
  Abschirmung, und unterhalb befanden sich dann die
  Frachtcontainer, die sich quasi auf dem Flüssigwasserstofftank
  stapelten.
  Man hatte diese Kommandokugel kardanisch aufgehängt und für
  einen tief liegenden Schwerpunkt gesorgt. Auf diese Weise würde
  sie sich, ganz von selbst, immer nach den
  Beschleunigungskräften ausrichten.
  Das war besonders während der Ramjet-Bremsung nützlich.
  Gegen den hohen Andruck hatte man Salzwasserliegewannen
  installiert. Diese konnten auch gekühlt werden, was für den
  künstlichen Winterschlaf nötig war.
  In die kardanischen Aufhängungsringe hatte man
  auch Stoßdämpfer integriert, um die Vibrationen des Ramjet-
  Antriebs abzufangen. Den größeren Anteil an dieser Aufgabe
  übernahmen aber die vier hydraulischen Säulen, die den Ramjet-
  Ring festhielten. Selbstverständlich besaßen diese Säulen
  auch ein eigenes Magnetschutzfeld.
  Zusammengehalten wurde das gesamte Schiff durch ein Gitterwerk
  aus Terkonitstahlstreben, haltbar bis zu zwanzig g
  Beschleunigung, und jede einzelne Strebe besaß eine
  Supraleitmagnetabschirmung gegen das interstellare Plasma.
  Wie schon erwähnt, hatte das Schiff eine Länge von zweitausend
  Metern, und das galt auch für die Längsträger.
  Am unteren Ende hatte das Gitterwerk zweihundert Meter
  Durchmesser, um den Gammareflektor zu halten, in der
  Schiffsmitte vierhundert Meter. Dort waren die vier
  Ramjethaltehydrauliken verankert und im Rumpf der
  Antimaterietank. Am oberen Ende des Schiffes hatte das
  Gitterwerk etwa fünfzig Meter Durchmesser, vorne war der
  Ultraviolettlaser, seitlich die Interstellarplasma-Abschirmungs-
  Magnetfeldringe und innerhalb die Kommandokugel.
  Da das Schiff niemals in eine Planetenatmosphäre eindringen
  würde, hatte man auf Verkleidungsbleche gänzlich verzichtet.
  So konnte Graf Hombug auch viel besser die technischen Details
  betrachten. 
  
  Teil 3 ist hier zu finden:
  https://www.e-stories.de/view-kurzgeschichten.phtml?18780
 
 


Zweiter Teil von sechs Teilen.

Die Proton-Antiproton-Zerstrahlung erzeugt keineswegs Gammaquanten mit 938 Megaelektronenvolt Energie.

Bild:

http://members.chello.at/karl.bednarik/ANANTRI.jpg

Bei der Proton-Antiproton-Zerstrahlung entstehen zuerst positive, neutrale, und negative Pionen, die innerhalb von etwa 70 Nanosekunden ungefähr 21 Meter weit fliegen.

Die neutralen Pionen zerfallen dann zu zwei Gammaquanten.

Die positiven Pionen zerfallen dann zu Antimyonen und Myonneutrinos.

Die negativen Pionen zerfallen dann zu Myonen und Antimyonneutrinos.

Die Myonen und die Antimyonen kommen unter diesen Bedingungen in rund 6,2 Mikrosekunden etwa 1,85 Kilometer weit.

Die Antimyonen zerfallen dann zu Positronen, Elektronneutrinos, und Antimyonneutrinos.

Die Myonen zerfallen dann zu Elektronen, Antielektronneutrinos, und Myonneutrinos.

Die positiven und negativen Pionen, die Antimyonen und Myonen, die Positronen und Elektronen könnte man alle mit einem mehrere Kilometer großen Magnetfeld in eine einheitliche Richtung bündeln.

Die Gammaquanten, die neutralen Pionen, und alle Arten von Neutrinos würden aber in alle Raumrichtungen entweichen, wobei die Gammaquanten schwere Strahlungsschäden an den Passagieren verursachen würden.

Die neutralen Pionen können auch mit einem Anteil von 1,2 % zu einem Positron, einem Elektron, und einem Gammaquant zerfallen.

Energiereiche Gammaquanten kann man auch mit schweren Atomkernen zu einer Positron-Elektron-Paarbildung anregen.

Diese beiden Vorgänge sind deshalb so interessant, weil man die Positronen und die Elektronen mit einem Magnetfeld umlenken kann, aber die schädliche Gammastrahlung nicht.

Wenn die Positronen und die Elektronen das Magnetfeld verlassen, dann sind sie so schnell, daß sie noch lange nicht zu Gammaquanten rekombinieren können.

Die Zerstrahlung von Positron und Elektron erzeugt entweder zwei 0,511 Megaelektronenvolt Gammaquanten, oder drei Gammaquanten mit zusammen rund 1,022 Megaelektronenvolt Energie.

Auch der Gamma-Interferenz-Reflektor-Spiegel würde niemals Gammaquanten reflektieren können, weil seine Atome zu groß für die Wellenlänge der bei der Elektron-Positron-Zerstrahlung entstehenden 0,511 Megaelektronenvolt Gammaquanten wären.

511000 Elektronenvolt Energie = 1,24*10^20 Hertz Frequenz = 2,43*10^-12 Meter Wellenlänge (je mehr Energie, um so kürzer).

Durchmesser des Wasserstoff-Atoms zum Vergleich = 2,4*10^-10 m = 0,24 nm (also rund 100 mal größer).

Ein Bussard-Ramjet-Triebwerk kann kaum jemals über 8,4376 % der Lichtgeschwindigkeit kommen, denn die Fusion von Wasserstoff-1 zu Helium-4 liefert nur 0,7119 % Massedefizit, so daß von einem hochrelativistischen Flug keine Rede sein kann, weil sich zwischen der Masse des aufgestauten Wasserstoffes und der Masse des fusionierten Wasserstoffes ein Fließgleichgewicht einstellt.

Falls man aber doch mit 99,9999 % der Lichtgeschwindigkeit fliegen würde, dann würde das Licht der Sterne in der ungefähren Flugrichtung, und sogar die kosmische Hintergrundstrahlung, durch die Blauverschiebung in die schwer abschirmbare Gammastrahlung umgewandelt werden.

Bei 99,9999 % der Lichtgeschwindigkeit hat das Raumschiff die 707-fache Masse, wenn man es vom ruhenden restlichen Universum aus betrachtet.

Vom Raumschiff aus betrachtet, hat jedes Elementarteilchen, das ihm entgegenkommt, ebenso die 707-fache Masse, aber das Raumschiff selbst erscheint vom Raumschiff aus betrachtet keineswegs masse-reicher.

Wenn man mit 99,9999 % der Lichtgeschwindigkeit einen Planeten rammt, dann macht es fast keinen Unterschied, ob das Raumschiff aus Materie oder aus Antimaterie besteht.

Bei Materie wird die 706-fache Ruhemasse (das ist die kinetische Energie, 1 Ruhemasse bleibt erhalten) in thermische Energie umgewandelt, und bei Antimaterie die 708-fache Ruhemasse (1 für die Antimateriemasse, und 1 für die gleich große Planetenmasse die damit zerstrahlt).


Karl Bednarik, Anmerkung zur Geschichte

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Veröffentlicht auf e-Stories.de am 25.04.2007. - Infos zum Urheberrecht / Haftungsausschluss (Disclaimer).

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