2101 Smart Fusion

Die Geschichte der Fusionsenergie hat Höhen und Tiefen, vor allem aber Längen. Neue physikalische Ansätze führen schneller zum Ziel, als die großen teuren Tokamaks. Dezentralisierte Fusionsanlagen lösen Gigawatt-Kraftwerke ab. Hot Fusion wird Smart.

Viele Jahrzehnte wird die Fusionsforschung durch den Toroid-Ansatz dominiert. Mit Tokamak und Stellarator gibt es schnelle Anfangserfolge. Aber spätestens in den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts wird klar, dass die frühen Versprechen nicht eingehalten werden können. Trotzdem wird weiterhin sehr viel Geld in riesige Fusionsexperimente investiert.

Während sich die Torus-orientierte Forschung in die Länge zieht und Generationen von Plasmaphysikern beschäftigt, entsteht in den 2000er Jahren eine Welle von neuen Ansätzen zur Kernfusion. Die klassische Tokamakforschung versucht, immer heißere und längere Plasmazustände zu schaffen, um wenigstens einige Teilchen zur Fusion zu bringen. Das Prinzip besteht darin, ein Plasma durch Druck und zusätzliche Heizung viele Millionen Grad heiß zu machen. Deshalb wird sie Hot Fusion genannt.

Im Gegensatz dazu konzentrieren sich die neuen Smart Fusion genannten Ansätze darauf, dem Fusionsbrennstoff genau die richtige Energie mit auf den Weg zu geben und den Großteil des Plasmas für Fusion zu aktivieren. Auch Smart Fusion Technologien verwenden heißes Plasma. Manche aber in Form von schnellen Ionen bei denen die Teilchengeschwindigkeit nicht durch Heizung, sondern durch Hochspannung erreicht wird. Das ist physikalisch günstiger, deshalb "smart".

Schnell gibt es mehrere Smart Fusion Methoden mit ganz unterschiedlichen Charakteristiken. Allen gemeinsam ist aber, dass sie im Gegensatz zum klassischen Tokamak

- für neutronenfreie Fusionsprozesse geeignet sind und fast keine Radioaktivität erzeugen,

- direkt elektrische Energie liefern ohne den Umweg über eine Dampfturbine,

- kompakter, günstiger und für eine dezentrale Energieversorgung geeignet sind.

Smart Fusion Forschung findet für einige Jahrzehnte im Schatten der Tokamakforschung statt. Die Hot Fusion Flaggschiff-Projekte mobilisieren 100 Mal mehr finanzielle Mittel, als Smart Fusion Projekte. Trotzdem übertreffen die Kennzahlen von Smart Fusion bald die von Hot Fusion. Das liegt nicht nur an den langen Bauzeiten für große Tokamaks, sondern auch an den günstigeren physikalischen Ausgangsbedingungen.

Anfang der 20er Jahre erreichen mehrere Smart Fusion Projekte den Break-Even für den Fusionsprozess in Testkonfigurationen. Das sind noch lange keine Kraftwerke. Aber der Weg ist klar und das Ziel schon nah. Zehn Jahre später erreichen einige Forschungsreaktoren den Break-Even mit kompletten Systemen.

Nach diesen Erfolgen tritt Smart Fusion aus dem Schatten der Tokamaks. Um 2035 entsteht eine Welle von Fusion-Startups durch Ausgründungen von wissenschaftlichen Instituten und Tochtergesellschaften von Energiekonzernen. Große Investitionen fließen in Smart Fusion Projekte. Die Planung für den Tokamak-Reaktor DEMO als ITER-Nachfolger wird gestoppt.

Die Welt hungert nach Energie. Aus den Forschungsreaktoren werden in relativ kurzer Zeit Demonstratoren für kommerzielle Reaktoren entwickelt. Gegen 2040 gehen mehrere Reaktoren mit Leistungen von 50 bis 200 Megawatt in Betrieb.

Die meisten Reaktoren verwenden den Proton-Bor11 Prozess, der keine Neutronen erzeugt und damit kaum radioaktive Strahlung produziert. Die Fusionsprodukte sind Alphateilchen, geladene Heliumkerne mit hoher Energie. Sie können direkt in Strom umgewandelt werden durch inverse Zyklotrons und Linacs. Damit entfällt der Zwischenschritt über Wärmetauscher und Dampfturbine. Der Wirkungsgrad der Stromumwandlung ist 80%.

Die wichtigsten Technologien sind:

- Elektrostatischer Einschluss mit virtueller Anode (IEC)

- Selbstfokussierender Einschluss unter Ausnutzung natürlicher Plasmainstabilitäten (DPF)

- Kollidierende Plasmaringe in zylindrischem Einschluss mit umgekehrter Feldkonfiguration (FRC)

- Laserbeschleuniger für Protonen mit Borplasma-Target (LAF)

Mitte des Jahrhunderts gehen die ersten großen kommerzielle Reaktoren mit einer Leistung von 500 MW in den Regelbetrieb. Andere Technologien ermöglichen auch Kraftwerke mit 5 MW. Zwischen 2050 und 2055 laufen die meisten Patente für die technologischen Grundlagen von Fusionsreaktoren aus. Das ermöglicht vielen neuen Anbietern den Markteintritt. Es entsteht eine lebendige Dienstleistungsinfrastruktur für Wartung, Betrieb, Sicherheitsüberwachung und Brennmittel. Schon 15 Jahre später, um 2065 liefern kommerzielle Fusionskraftwerke die Hälfte der Grundlast.

Die Versorgungsstruktur ist regional sehr unterschiedlich. In manche Regionen gibt es Kraftwerkszentren, die die Energieerzeugung bündeln und die bestehende Netzinfrastruktur weiterverwenden. Andere Regionen und einzelne Städte verlassen sich auf kleinere lokale Kraftwerksblöcke im 50-100 MW Bereich. Dort werden die alten Überlandleitungen sogar abgebaut.

Beim Ausfall der Netze ab 2070 sind Fusionskraftwerke betroffen wie alle Kraftwerke. Bis auf wenige Ausnahmen sind Kraftwerkssteuerungen auf Informations- und Stromnetze angewiesen. Im Gegensatz zu den meisten anderen Kraftwerkstypen, von Erneuerbaren über Verbrennung- bis zu Fissionskraftwerken, brauchen Fusionskraftwerke auch eine starke Stromquelle zum Betrieb. Der Fusionsprozess wird durch Ionenheizung, Magnetfelder, Laser, gekühlte Supraleiter und Starkstromentladungen am Leben gehalten. All diese Techniken brauchen Stromquellen. Fusionskraftwerke sind gewissermaßen Energieverstärker. Während große Windkraftanlagen ohne eigene Stromversorgung 10 Megawatt produzieren können, braucht ein 10 MW Fusionsreaktor ein Megawatt Strom zum Betrieb. In der Krisensituation ist die Umrüstung von Kraftwerken auf autarken Betrieb besonders schwierig. Bei Fusionsanlagen kommt noch das Problem des Betriebsstroms hinzu.

Es dauert viele Jahre bis wieder Strom aus Fusionskraftwerken kommt. Fusionskraftwerke sind sehr neu und deshalb noch mehr von Informationsnetzen abhängig als ältere Typen. Die Steuersoftware muss umgeschrieben werden. Das geht nur mit Strom und moderner Ausrüstung. Dann müssen Schäden behoben werden, die während der Krise und der langen Standzeit aufgetreten sind. Die Ersatzteilbeschaffung ist sehr schwierig. Es geht nicht nur um elektronische Bauteile, Turbinen, Getriebe oder Leitungen, sondern je nach Fusionstechnologie auch um Supraleiter, Vakuumpumpen, Halbleiterlaser, nanometergenaue Hochspannungsanoden aus seltenen Erden und viele andere High-Tech Komponenten.

Zu Beginn der Krise war schon 60% der Stromversorgung auf Fusion umgestellt. Das war aber regional sehr unterschiedlich. In Europa hatte man traditionell viel Wert gelegt auf regenerative Energien und bei Fusion auch auf Dezentralisierung. Dort herrschen kleinere Anlagen vor, die weniger Betriebsstrom brauchen. Dieser kommt irgendwann wieder aus den anderen reaktivierten Kraftwerken und die Fusionskraftwerke laufen wieder an. In den spät industrialisierten Regionen Afrikas und Asiens dominieren Großkraftwerke und Kraftwerkskomplexe. Die Wiederinbetriebnahme dauert teilweise bis zu 40 Jahre.

Zu Beginn des 22. Jahrhunderts kämpfen manche Länder und Regionen noch um die Wiederherstellung ihrer High-Tech Infrastruktur. Andere haben schon Ressourcen, um die Fusionstechnologie weiterzuentwickeln. Nach den Erfahrungen der Krise konzentriert sich die Forschung auf kleinere Anlagen und Dezentralisierung. Kurz nach 2100 werden 100 kW Fusionsbrenner marktfähig. Sie sind für die Versorgung einzelner Häuser geeignet. Ein Mikro-Kraftwerk hat die Größe eines Kleintransporters. Damit hat es eine geringere Energiedichte als ein Verbrennungsmotor oder ein alter Gasbrenner. Aber im Gegensatz zu fossilen Kraftwerken läuft ein Fusionsgenerator jahrelang mit einer Wasserstoff/Bor11-Kartusche und erzeugt nur ungefährliches Helium-Gas als Abfallprodukt.

Als um 2120 die Wirtschaftsleistung der Welt wieder das Vorkrisenniveau erreicht, liefert Smart Fusion 80 % des Stroms. Wirtschaft und Wohlstand wachsen weiter. Der Energiebedarf verdoppelt sich alle 15 Jahre. Große IEC Anlagen im Gigawatt Bereich werden ergänzt durch 100 kW DPFs. Strom und Energie sind kein Flaschenhals mehr für Wachstum und Wohlstand.

#Fusion #Energie #Wissenschaft #Wirtschaft #Krise

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2518 Geheime interstellare Mission.

Eine Föderation reicher Venus Habitate rüstet insgeheim eine interstellare Expedition aus. Fünf Interstellarschiffe sollen 11 Jahre lang zu einem 80 Lichtjahre entfernten Sonnensystem reisen. Dort hat man schon 100 Jahre zuvor mit Teleskopen große Objekte im interplanetaren Raum entdeckt. Die Mission basiert auf der Annahme, dass dort eine weit fortgeschrittene Zivilisation existiert. Das Ziel der Mission besteht darin, fortschrittliche Technologie zu erwerben. Die Technologie wäre im Solsystem einzigartig. Man wäre damit allen anderen Fraktionen überlegen und niemand könnte auf absehbare Zeit ähnlich mächtige Technologien erwerben.

Das Projekt läuft unter dem Codenamen Long Shot im Rahmen des Chanakya Plans. Es wird durchgeführt vom Technologiedienst Ajatashatru und bekommt erhebliche Finanzmittel aus dem Haushalt der Magadha-Sangha Föderation.

Die Expedition ist eine sogenannte High-Risk/High-Reward Mission. Die Auftraggeber und die Teilnehmer gehen hohe Risiken ein. Sie versprechen sich ein Ergebnis, das die Machtverhältnisse im Solsystem zu ihren Gunsten ändern kann.

Bei der Planung der Mission werden potentiell interessante Technologien untersucht. Man erarbeitet einen Katalog von gewünschten disruptiven Technologien. Aber letztlich muss man der Besatzung vertrauen, dass sie die richtigen Technologien aufspürt. Technologien, die aus machtpolitischer Sicht interessant, aber dabei gleichzeitig für die Expedition erreichbar und transportierbar sind. Aufgrund der begrenzten Transportkapazität auf dem Rückflug rechnet man vor allem mit Nano- und Informationstechnologien, bzw. Know-how, z.B.:

- ein sogenanntes Orakel, eine eingeschlossene singuläre KI, die zuverlässige taktische oder strategische Prognosen erstellen und zukünftige Entwicklungen vorhersagen kann.

- Infiltrations- und Kryptanalyse-Software auf bisher unbekannter physikalischer oder informationstheoretischer Grundlage mit der man in gut geschützte solare Informationssysteme eindringen kann.

- Replikatoren, d.h. Nano-Assembler, die auf atomarer Ebene jedes Gerät in perfekter Qualität konstruieren können. Die besten solaren Autofabs arbeiten auf Basis von sub-Mikron Clustern, sind aber weit entfernt von molekularen oder atomaren Assemblern.

- Baupläne und theoretische Grundlagen für überlegene Energiesysteme, wie katalytische Antimaterieerzeugung oder Vakuumenergie.

- Grundlagen und Produktionsmittel für wesentlich schnellere ÜL-Triebwerke, möglicherweise auf Basis von Quanten Black Holes.

Magadha-Sangha geht sehr vorsichtig vor und will neue Machtmittel nicht offen einsetzen. Deshalb sind Waffen und waffenfähige Technologien weniger interessant.

Alle Technologien sind spekulativ. Man weiß nicht, ob sie überhaupt existieren und wenn sie existieren, ob sie für Menschen verfügbar wären. Aber die Grundannahme ist, dass eine Zivilisation mit hunderten oder tausenden Jahren Technologievorsprung viele Alltagstechnologien verwendet, die im Solsystem übermächtig wären.

Die Mission ist riskant. Man rechnet mit einer Erfolgsquote von 1:20. Die Schiffe sind mit den neuesten Faktor-7 ÜL-Triebwerken ausgerüstet. Der Flug dauert 11 Jahre, aber die neuen Triebwerke sind noch nie so lange am Stück gelaufen. Nach der Erfahrung mit den Flügen der Marco Polo nimmt die Expedition sehr viele Triebwerkskomponenten für Reparaturen mit. Zusätzlich ist ein Justierwerk von Dilan an Bord mit dem man defekte Konverterpole wieder ausrichten kann. Trotzdem rechnet man mit einem Totalausfallrisiko von 50 %, jeweils für Hin- und Rückflug. Dazu kommen die Unwägbarkeiten am Zielort. Was wird die Expedition dort vorfinden? Wird sie sich verständigen können? Welche Gefahren lauern dort? Wird es möglich sein, mit den mitgeführten Zahlungsmitteln Technologie zu erwerben?

Die Schiffe sind voll beladen mit Containern. Die Frachtkapazität teilt sich auf in Wohnquartiere und Lebenserhaltung (5 %), Proviant (5 %), diverse Edelmetalle und Seltene Erden als Zahlungsmittel (20 %), Triebwerkskomponenten (30%), Schiffsausrüstung, Autofabs und Material für Reparaturen (40 %).

Um Ressourcen zu sparen sind die meisten Teilnehmer Uploads in Mikro-Mechs. Trotzdem reisen 5 Menschen als Bios, weil man befürchtet, dass die Zivilisation am Zielort feindlich gegenüber einer reinen Mech-Besatzung eingestellt sein könnte. Die Menschen reisen in Biostasis.

Nach neun Jahren Vorbereitung verlassen die Schiffe einzeln unter verschiedenen Tarnidentitäten das System. Sie sammeln sich drei Lichttage nördlich der Ekliptik. Dann beginnt die lange Reise.

#Geheim #interstellar #Technologie #Reise

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2791 Besuch des Contour-Systemfahrzeugs bei Cobol

Das Fahrzeug ist ein Konglomerat aus Milliarden Energieblasen zwischen 1m und 10 km mit einem Gesamtvolumen von 4 Millionen Kubikkilometern. Contour-Inkarnationen und -Blasen durchstreifen den Sektor für 3 Monate. Es wird berichtet von vielen Kontakten zwischen Menschen und Contour-Wesen, von gemeinsamen Reisen, Erlebnissen, Informations- und Erfahrungsaustausch. Nach mehrtägigen spektakulären Feiern reist die Hauptmasse des Contour-Fahrzeugs ab. Energieblasen werden noch weitere 20 Jahre gesichtet. Im Solsystem sogar wesentlich länger.

Das Contour-Fahrzeug entstammt einer weiter fortgeschrittenen (galaktischen?) Zivilisation. Es befindet sich nach Aussagen der Contour-Wesen auf ständiger Kreuzfahrt. Das Fahrzeug dient als mobile Basis für Inkarnationen von Contour-Wesen. Einige Menschen lernen Ausschnitte einer phantastischen Zivilisation kennen. Einzelne dürfen Zentren der Contour-Zivilisation besuchen. Deren reale Lage wird nicht bekannt. Man nimmt an, dass die Zivilisation im Wesentlichen delokalisiert ist und aus mobilen Netzknoten besteht. Die Erfahrungen mit Reisen von Menschen mit Contour-Wesen deuten auf zeitverlustfreie Kommunikation über sehr große Distanzen hin. Dabei bleibt unklar, ob die Contour überlichtschnelle Kommunikation mit großer Reichweite beherrschen oder ob die Kommunikation über ein Netz von interstellaren Relaisketten abgewickelt wird.

Während des Besuchs wurden überall im System Myriaden mikroskopisch kleiner Energieblasen beobachtet. Die Vermutung liegt nahe, dass diese Einheiten als Datensammler das System durchdrangen. Die wenigen gesicherten Erkenntnisse über die Informationskapazität der Contour-Technik lassen vermuten, dass die Einrichtungen des Systemfahrzeugs einen vollständigen Informationsabzug der menschlichen Zivilisation von Cobol erzeugt haben. Einige Menschen, die in engem Kontakt mit Contour standen, berichten sogar von einer virtuellen Simulation der Menschheit von Cobol auf molekularer Ebene und von Begegnungen mit menschlichen Inkarnationen der Contour. Ob die Menschheit nur Studienobjekt ist oder damit auf unvorstellbare Weise zu einem Teil der Contour-Zivilisation geworden ist, bleibt Spekulation.

Trotz vieler Kontakte bleiben nur wenige greifbare Einflüsse in Kultur, Wissenschaft und Technik. Es scheint, als ob die Contour den Informationsfluss sehr genau gesteuert haben, um die Auswirkungen ihres Besuchs zu minimieren.

Das Contour Systemschiff, dass Cobol besucht, hinterlässt nicht nur im Cobol-System, sondern in mehreren bewohnten Sonnensystemen der näheren Umgebung sogenannte Bojen: milchig-weiße kugelförmige Energieblasen verschiedener Größe. Die Bojen zeigen außer gelegentlichen Ortswechseln keine Aktivität. Im Sol-System wurden bislang 14 Bojen entdeckt. Die meisten mit Durchmessern von etwa 1 bis 10 Meter. Die bekannten Bojen sind verstreut über das gesamte Sonnensystem, eine innerhalb der Merkurbahn, 2 im Mars-Erde Bereich, 8 (!) in Jupiterumlaufbahnen und eine bei Neptun. Die übrigen 2 befinden sich Leerraum weit über, bzw. unter der Ekliptik. Die Neptunboje ist mit 50 m Durchmesser bei Weitem die Größe.

Warum sich mehr als die Hälfte aller gesichteten Contour Bojen bei Jupiter befinden ist nicht bekannt. Die Contour interessieren sich anscheinend sehr stark für die Vorgänge auf Jupiter. Es ist deshalb nicht auszuschließen, dass es auf Jupiter doch Leben gibt, vielleicht sogar intelligentes Leben. Sollte tatsächlich intelligentes Leben auf Jupiter der Grund für das Interesse der Contour sein, dann befindet es sich aber noch nicht im technischen Zeitalter und macht sich noch nicht bemerkbar.

Jupiter scheint für die Contour mindestens genauso interessant zu sein, wie der gesamte Rest des Systems, mit Erde, Mond, alle anderen bewohnten Planeten und tausenden Habitaten im Raum. Das ist nicht verwunderlich, da die Oberfläche Jupiters 100 Mal größer ist als die Erde. Falls es Leben auf Jupiter geben sollte, dann ist die Vielfalt der Arten vermutlich erheblich größer, als die des Lebens von der Erde.

#Überlichtgeschwindigkeit #ElderZivilisation #virtuell #Inkarnation #delokalisiert #Besucher

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2181 Skotaphyll revolutioniert die biologische Nahrungsmittelproduktion

Trotz synthetischer Nahrungsmittelproduktion gibt es immer noch eine große Nachfrage nach organisch gewachsenen Lebensmitteln. In vielen Gesellschaften gilt Fleisch von Tieren inzwischen als unanständig. Als Ersatz sind synthetisch hergestelltes Fleisch und entomologisches Protein (Insekten) weit verbreitet. Bei den Pflanzen gab es einen Produktivitätsschub durch genetische Optimierung, vertikale Farmen und kontrollierte Agroparks. Trotzdem müssen Pflanzen weiterhin wachsen. Alle Energie wird über Licht und Photosynthese zugeführt. Selbst bei optimierten Umweltbedingungen ist das Wachstum beschränkt durch die photosynthetische Effizienz der Pflanze.

Skotaphyll ist ein Ersatz für Chlorophyll. Seine photosynthetische Effizienz ist - je nach Pflanze - um einen Faktor von 2 bis 4 höher als bei Chlorophyll. An der Huangfu Mi Universität von Nanyang gelingt der Einbau von Skotaphyll-Genen in verschiedene Nutzpflanzen. Die Pflanzen nehmen mehr Energie aus dem verfügbaren Licht auf und werden dadurch produktiver. Der Skotaphyll-Genkomplex ist schon seit 40 Jahren bekannt. Aber an der Huangfu Mi Universität wird der Genkomplex erstmals so adaptiert, dass er als direkter Ersatz für die Chlorophyll-Gene in viele unterschiedliche Pflanzen eingebracht werden kann. Danach werden die Gene durch natürliche Befruchtung und Aussaat vererbt.

Binnen 20 Jahren verdoppelt sich die pflanzliche Nahrungsmittelproduktion weltweit. Pflanzliche Nahrungsmittel werden günstiger und für mehr Menschen erschwinglich. Besonders wichtig ist die Skotaphyll-Revolution für die orbitale und interplanetare Nahrungsmittelversorgung. In der Raumfahrt sind alle lebenserhaltenden Ressourcen beschränkt. Nur in selten ist genug Platz und Zeit vorhanden um Lebensmittel natürlich wachsen zu lassen. Lebensmittel werden immer noch überwiegend synthetisch hergestellt oder von der Erde importiert. Mit der Produktivitätssteigerung durch Skotaphyll wird der Break-Even Punkt überschritten bei dem es sich lohnt, Pflanzen im Orbit auf natürliche Weise wachen zu lassen. Unter kontrollierten Bedingungen ist die Leistungssteigerung dicht am theoretischen Maximum von 400%. Orbitale Agroparks werden damit günstiger als die Lieferung von der Erde und konkurrenzfähig gegenüber vollsynthetischer Nahrung.

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#Landwirtschaft #Sonne #Energie #Gentechnik

2458 Erster Flug mit einer effektiven Geschwindigkeit von 1 c, sog. Egalitätsflug.

Fast 200 Jahre nach den ersten Versuchen zur Raummodulation und fast genau 100 Jahre nachdem erstmals eine Apparatur räumlich versetzt wurde, ist die Technik reif für den Überlichtflug. Zum ersten Mal in der Geschichte kommt ein Raumschiff (scheinbar) gleichzeitig mit seinem Licht am Zielort an.

Fortbewegung nach dem Raumkrümmer-Prinzip gibt es schon seit 70 Jahren. Anfangs betrug die effektiv nutzbare Geschwindigkeit nur ein Prozent der Lichtgeschwindigkeit, also einige tausend Kilometer pro Sekunde. Inzwischen hat sich die ÜL-Technik deutlich weiter entwickelt. Die scheinbare Geschwindigkeit ist bei 100 % c, also einfacher Lichtgeschwindigkeit angekommen. Mit ÜL-Antrieben könnte man theoretisch das Sonnensystem in wenigen Stunden durchqueren. Aber die höhere effektive Geschwindigkeit ist mit großen Problemen verbunden, denn Raumkrümmer reagieren sehr empfindlich auf Materie in ihrem Weg.

Überlichttriebwerke sind komplexe und fragile Maschinen. Die Konverter sind im sub-Nanometer Bereich relativ zueinander angeordnet und müssen diese Geometrie auch bei vielen Gigawatt Leistung und großen einwirkenden Kräften beibehalten. Die Abstimmung der Konverter, Geometrie und Leistung, reagiert dynamisch auf die Wechselwirkung von fraktaler Raumverzerrung durch Konverter und Raumkrümmung durch Störmassen. Die Abstimmung ist umso schwieriger, je größer die scheinbare Geschwindigkeit und je größer und zahlreicher die Störmassen sind.

Unvorhergesehene Materieansammlungen auf dem Kurs dejustieren die Konverter und beschädigen die Triebwerke. An den fraktalen Faltflächen der Konverterwirkung entstehen sehr hohe Gravitationsgradienten, die in Materie nukleare Reaktionen auslösen können. In der Frühzeit der ÜL-Raumfahrt gab es sogar bei kleinen effektiven Geschwindigkeiten radioaktive Verstrahlungen und nukleare Explosionen.

Der Effekt steigt exponentiell mit der Geschwindigkeit an. Bei einem tausendstel der Lichtgeschwindigkeit (entsprechend 300 km/s) kann man gefahrlos das Sonnensystem durchqueren. Bei 1 % c sollte man eine Lichtsekunde Abstand von Monden und Asteroiden halten. Schon die doppelte Geschwindigkeit ist nur auf Teilstrecken möglich, da ein Sicherheitsabstand von einigen Millionen km notwendig ist. Wohlgemerkt, nicht nur zu Planeten und Monden, sondern zu metergroßen Meteoriten. Flüge mit 2 % der Lichtgeschwindigkeit sind im Asteroidengürtel völlig unmöglich, aber auch im übrigen Sonnensystem sehr riskant.

Die Größe der Störmasse spielt eine wichtige Rolle. Alle hundert Kilometer trifft man im Sonnensystem auf einen Mikrometeoriten von Staubkorngröße. Objekte von Kieselsteingröße sind seltener, aber doch alle 100.000 km anzutreffen. Am Anfang waren sogar so kleine Massen gefährlich für die Antriebe. Diesen kleinen Teilchen kann man natürlich nicht ausweichen. Deshalb mussten die Antriebe erst toleranter gegen Störmassen werden, bevor man ÜL-Triebwerke einigermaßen sicher benutzen konnte.

Ein Großteil der ÜL-Forschung beschäftigt sich tatsächlich mit der Reaktion der Antriebe auf Störungen (genannt Geländegängigkeit). Der ÜL-Verkehr wurde erst praktikabel, als die Antriebe Störmassen im Bereich von einigen Tonnen tolerieren konnten. Meteoriten ab einer Größe von einem Meter kann man entdecken und ihnen dann ausweichen. Vor allem dann, wenn man die geplante Strecke vorher kartographiert. Manche Strecken werden sogar geräumt, d.h. sie werden mit konventionellen Antrieben abgeflogen und kleinere Meteoriten werden eingesammelt. Dabei muss natürlich die Orbitaldynamik berücksichtigt werden, was den Prozess sehr kompliziert. Den Weg zu räumen ist bei großen Massen nicht möglich. Da hilft nur Abstand halten.

Eine beliebte Technik ist deshalb, die Ekliptik (Ebene der Erdumlaufbahn) auf orthogonalem Kurs mit langsamer Geschwindigkeit zu verlassen und dann außerhalb der Ekliptik, wo die Materiedichte wesentlich geringer ist, auf Reisegeschwindigkeit zu gehen. Aber auch dieser Weg ist begrenzt, denn schon bei einem Zehntel der Lichtgeschwindigkeit beträgt der Mindestabstand zur nächsten Masse 2 astronomische Einheiten (AU). Das ist selbst für Kurse fern der Ekliptik schwer einzuhalten, denn auch außerhalb der Ekliptik gibt es viele Meteoriten in exzentrischen Solarorbits.

Die praktische Grenze außerhalb der Ekliptik liegt bei 3 % c, innerhalb bei 0,5 - 1 % c, je nach Risikofreude. Ein Triebwerksschaden ist nicht immer fatal. Meistens verliert das Schiff nur den ÜL-Antrieb. Das ist zwar unangenehm, aber das Schiff kann mit konventionellen Triebwerken weiter fliegen oder von anderen geborgen werden. Auch wenn das manchmal lange dauert. Bei Reisen außerhalb des Sonnensystems ist ein Schaden am ÜL-Antrieb problematischer, weil die Entfernungen so groß sind, dass konventionelle Antriebe für eine Bergung nicht ausreichen. Außerdem ist ein gestrandetes Schiff in einem Volumen von Lichtwochen oder -monaten Ausdehnung nicht leicht zu finden.

Außerhalb von Sonnensystemen ist die Materiedichte wesentlich geringer. Dort kann man die Lichtgeschwindigkeit (effektiv) deutlich übertreffen. Allerdings muss man erst Abstand gewinnen, um die hohe Geschwindigkeit ausspielen zu können. Schiffe, die interstellare Geschwindigkeiten benutzen wollen, müssen erst mit konventionellen oder langsamen ÜL-Antrieben aus dem System schleichen (üblicherweise senkrecht zur Ekliptik) und können dann in einigen AU Abstand auf 3 % c, nach einigen Lichtstunden auf 10 % c und später auf noch höhere Geschwindigkeiten gehen.

Auch der Egalitätsflug ist so angelegt. Die 1 c Etappe startet in 20 Lichtstunden Abstand nördlich der Ekliptik tief in interstellaren Raum. Das Versuchsschiff braucht einen Monat vom Mars bis zur Startposition. Der Egalitätsflug dauert dann nur zwei Stunden. Danach folgt wieder ein einmonatiger Rückflug.

Sowohl die Maximalgeschwindigkeit, als auch die Geländegängigkeit werden im Lauf der Zeit immer weiter entwickelt. Aber erst mit Exo-Technologie erreicht die Geländegängigkeit den Bereich von Gigatonnen mit dem man im inneren Sonnensystem auf bis auf 3 % c kommt.

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#Lichtgeschwindigkeit #c #Sonnensystem #Überlicht #Warp #Energie #Ekliptik #Orbit #Raumschiff

2598 Der Feldanzug löst konventionelle Raumanzüge ab.

Raumanzüge müssen 4 wesentliche Funktionen erfüllen: Strahlenschutz, Temperaturregelung, Aufrechterhaltung des Innendrucks und Sauerstoffversorgung. Über 600 Jahre schützten sich Menschen durch Raumanzüge vor dem Weltall.

Im Lauf der Jahrhunderte wurde der Raumanzug immer leistungsfähiger und zugleich leichter und besser tragbar. Moderne Raumanzüge schützen so zuverlässig vor der kosmischen Strahlung, dass Menschen ab dem 24. Jahrhundert dauerhaft Außenarbeiten durchführen konnten. Unterstützt wird das allerdings durch strahlungsresistente Gene, Dekontamination und korrektive Nanomedizin.

Die Temperaturregelung war aufwändig aber nicht problematisch. Sie wurde ohne große Technologiesprünge immer weiter miniaturisiert. Die Bewahrung des Innendrucks bei gleichzeitigem Tragekomfort war lange schwierig. Durch bessere Materialien ist der normale Raumanzug inzwischen sehr gut tragbar im täglichen Gebrauch. Er ist natürlich nicht so leicht wie ein normales Kleidungsstück, aber nicht unhandlicher oder unbeweglicher als Schutzkleidung ein halbes Jahrtausend zuvor. Die Sauerstoffversorgung entwickelte sich zu einem geschlossenen Kreislauf, der bei Energiezufuhr theoretisch unbegrenzt Sauerstoff aus ausgeatmetem CO2 wiedergewinnt.

Die Entwicklung des Feldanzugs bringt eine grundsätzliche Änderung im Gegensatz zum Raumanzug. Der Feldanzug besteht aus einer programmierbaren Nanitenmatrix, die elektromagnetische Nahfelder projizieren. Die E/M-Felder reichen nur wenige Mikrometer weit. Sie stoßen sowohl Gasmoleküle von innen, als auch Objekte von außen ab. Auf diese Weise bleibt der Innendruck erhalten und der Anzug schützt nach außen.

Der Feldanzug ist kein reiner Energieschirm. Er ähnelt eher programmierbarer Kleidung, die den Körper vollständig einhüllt und durch elektromagnetische Felder druckdicht abschließt. Wie bei "Nano-Kleidung" sind auch die Strukturelemente von Feldanzügen eher einige Mikrometer groß, nicht Nanometer. Eine adaptive Automatik passt die Strukturmatrix an die Körperform an und berücksichtigt dabei zusätzliche Ausrüstung, die Sauerstoffversorgung, Gesichtsfeld und den Tastsinn.

Vorläufer des Feldanzugs sind programmierbare Kleidung, individuelle ("Liqui") Panzerung auf Nano-Basis und Cave-Fog aus 3D-Caves. Türen, die sich öffnen indem Mikroelemente auseinander gleiten, gehören schon lange zum Alltag. Seit 30 Jahren gibt es sogar Schleusen bei denen sich eine Nanitenmatrix so verformt, dass sie Objekte durchlässt, dabei aber trotzdem druckdicht bleibt. Die ersten Nahfeld-verstärkten Schleusen (Feldschleusen) kamen vor 10 Jahren auf den Markt. Der Vorteil von Feldschleusen gegenüber klassischen Matrix-Schleusen besteht darin, dass die mikrometergroßen Strukturelemente genügend Abstand voneinander haben, dass die Matrix optisch transparent ist, man also hindurch sehen kann.

Der Feldanzug ist eine Kombination der Nanitenmatrix aus programmierbarer Kleidung mit der Nahfeldtechnik von Feldschleusen und moderner Lebenserhaltung (Temperaturregelung, Sauerstoffversorgung) von klassischen Raumanzügen.

Der Feldanzug wurde möglich durch einen Entwicklungssprung, der aus der Analyse von Exotechnologie stammt. Die E/M-Nahfelder verbrauchen viel Energie. Die Energieversorgung muss aber sehr kompakt sein, da der Anzug im Gegensatz zu Feldschleusen mobil sein soll. Seit einigen Jahren können nun solare Unternehmen die dafür notwendigen Hochleistungsenergiespeicher bereitstellen. Die Technologie stammt vom MET Institut für Energieerzeugung und Persistenz, Mars.

Mit dem Feldanzug kann man sich in lebensfeindlichen Umgebungen (einschließlich dem absoluten Vakuum) fast so frei bewegen, wie auf der Erde. Der Anzug liegt transparent über der Bekleidung. Er erscheint als schwacher bläulicher Schimmer. Ein Helm oder andere Schutzausrüstung sind nicht mehr notwendig. Steuerung, Energiespeicher und Lebenserhaltung werden typischerweise als flacher Rucksack, als Weste oder als Gürtel getragen. Das Gewicht ist anfangs 10 kg, später 6 kg.

Wenige Jahre später gibt es Spezialanzüge für verschiedene Anwendungsbereiche, wie strahlungsreiche Umgebungen (z.B. Jupiterorbit), für Hochdruckumgebungen (einschließlich Unterwasseranwendungen) bis 10 bar und für Kampfeinsätze mit besonderer mechanischer und elektromagnetischer Widerstandsfähigkeit.

Der Energieverbrauch kann bis zu 100-mal höher sein, als beim Standard-Vakuum Feldanzug. Wegen des hohen Energieverbrauchs haben diese Anzüge wesentlich kürzere Laufzeiten. Für manche Anwendungen betreibt man den Anzug deshalb drahtlos an einem mobilen Fusionsreaktor. Das ist natürlich nicht praktikabel für militärische Einsätze. Der Gefechtsbetrieb wird deshalb je nach Situation nur für kurze Zeit aktiviert.

Weitere 50 Jahre später gibt es Anzüge, die ihre Widerstandsfähigkeit selbständig lokal regulieren. Die Reaktionsgeschwindigkeit reicht sogar für unerwartete kinetische Belastungen durch chemische Beschleuniger. Gegen Gauß- und Energiewaffen hilft weiterhin nur eine situationsbewusste KI, die rechtzeitig die Leistung hochfährt.

Die ersten Feldanzüge werden vom Jishu Konglomerat (Mars) auf den Markt gebracht. Schnell kommen weitere Hersteller dazu: Sistemos Technologijos, Avtopneft OsOO, Heavy Gearz AG (Hochdruckanzüge mit externem Reaktor). Die ersten Anzüge mit militärischen Fähigkeiten sind von Geavanceerde Apparatuur ShInSE und Livi Yedivay Ltd.

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#Nano #Schutzschirm #Raumanzug #Energie