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Die Erfindung betrifft ein Raumfahrzeug für den Luft- und Weltraum.
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Für die Zukunft sind zahlreiche Weltraum-Missionen geplant, bis hin zu bemannten Weltraumflügen zum Mars. Heutige Raumfahrzeuge können die Anforderung an solche Vorhaben nur schwer erfüllen. Zum einen sind die bekannten Raumfahrzeuge in ihrer Herstellung sehr teuer und zum anderen nur für einmalige Flüge in den Weltraum nutzbar. Mit diesen Einschränkungen wird die Besiedlung des Weltraums aber nur ein frommer Wunsch bleiben. Die heutigen Raumfahrzeuge basieren immer noch auf dem Rückstoßprinzip, wie auch schon die Mondraketen der 60er Jahre. Dabei müssen Raumfahrzeuge, je nach Weltraum-Mission, große Mengen von Treibstoff mit sich führen, wodurch viel Raum des Raumfahrzeugs benötigt wird. Es stellt sich aber auch das Problem der „Weltraumkrankheit“ bei Weltraumreisen mit weit entfernten Zielen, oder längerem Aufenthalt im Weltraum. Die Probleme werden dabei durch die Schwerelosigkeit verursacht, der die Raumfahrer unterliegen. Bisher konnten für die Probleme keine zufriedenstellenden Lösungen gefunden werden.
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Das einzig bekannte wiederverwendbare Raumfahrzeug, beziehungsweise Raumfähre, war das bemannte „Space Shuttle“ der NASA, dessen Produktion aber 2011 eingestellt wurde. Es beruhte auf dem Rückstoßprinzip wie Raketen, konnte aber beim Landen wie ein Flugzeug fliegen. Im Bereich der unbemannten Luftfahrt haben sich seit einigen Jahren Drohnen durchgesetzt, die in verschiedensten Größen, von wenigen Zentimetern bis zu meterlangen Drohnen, hergestellt werden. Diese weisen eine große Flugflexibilität auf. Auch kleinste Teilchen haben bestimmte Flugeigenschaften. Schon vor etwa 100 Jahren wurde beim bekannten Stern-Gerlach Versuch erstmals beobachtet, dass sich Silberatome entweder Spin up oder Spin down ausrichteten, nachdem sie durch eine magnetisierte Schiene geflogen waren. Diese Entdeckung wurde später für die Atombausteine relevant. Man erkannte, dass Nukleonen entweder Spin up oder Spin down aufweisen. Damit wird der Drehimpuls beschrieben und es bedeutet so viel wie eine pro- und retrograde Rotation der Nukleonen.
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Die erfindungsgemäße Lösung des Problems besteht in einem idealen Raumfahrzeug, das zum Transport von Menschen und Gegenständen geeignet ist, indem es über einen kreiselartigen Rotor als Antrieb verfügt, der aufgrund seiner Größe und Masse geeignet ist, bei gleichen Neigungswinkel von etwa 23,5° (genau 23,27°) wie die Erde und der gleichen Rotationsrichtung wie die Erde, eine Abstoßung von der Erde zu bewirken. Umgekehrt kann der Rotor, damit das Raumfahrzeug wieder auf der Erde landen kann, eine um 180 Grad der Erdrotation entgegengesetzte Rotationsrichtung einnehmen.
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Diese erfindungsgemäße Problemlösung bedeutet eine Abkehr von der bisherigen Vorstellung von Raumfahrzeugen, die auf dem „Rückstoßprinzip“ von Raketen beruhen. Das Raumfahrzeug der Zukunft beruht auf den Eigenschaften und Gesetzmäßigkeiten schnell rotierender Körper und Teilchen. In einem 2019/2020 gemachten Experiment entdeckten Forscher, dass sich nicht nur Protonen voneinander abstoßen, sondern auch Neutronen. Während Protonen und Neutronen Paare bildeten. Das zeigt, dass die gegenseitige Abstoßung und Anziehung der Nukleonen nicht auf elektrischer Ladung, sondern auf gleicher und entgegengesetzter Rotation beruhen muss. Protonen (Spin up) rotieren rechts- und Neutronen (Spin down) links herum. „Zwei in gleicher Richtung schnell rotierende Körper stoßen sich ab, zwei entgegengesetzt rotierende Körper ziehen sich an“. Spin up und Spin down sind aber nicht nur für die kleinsten Teilchen des Weltalls ein bestimmendes Prinzip, sondern ebenso für den Aufbau der Planeten- und Sonnensysteme. So ist die Erde ein Spin up-Planet mit einem Neigungswinkel von 23,27°, während die Venus ein Spin down-Planet ist. Das Sonnensystem beruht also auf rechts- und linksrotierenden Planeten, mit unterschiedlichen Massen und Neigungswinkeln ihrer Rotationsachsen.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführung verfügt das Raumfahrzeug neben dem Haupt-Rotor, über wenigstens ein Gyroskop, mit dem Lageregelungen oder Flugbahnänderungen möglich sind. Eine Ausgestaltung des Raumfahrzeugs sieht dabei sogar vier Gyroskope vor, die im gleichen Abstand um den Haupt-Rotor angeordnet sind. Dabei sind beim Haupt-Rotor und den Gyroskopen, Richtungsänderungen, Geschwindigkeitsreduzierung und Beschleunigung des Haupt-Rotors und der Gyroskope möglich. Eine Ausgestaltung des Raumfahrzeugs sieht erfindungsgemäß vor, dass der Antrieb des Raumfahrzeugs ein Kreiselmotor ist, mit zentraler Anordnung im Raumfahrzeug. Dabei ist vorgesehen, dass dieser Kreiselmotor als Innenläufer-Motor ausgestattet ist. Der Stator dieses Kreiselmotors ist dabei mit dem Raumfahrzeug verbunden.
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In einer anderen Ausgestaltung ist der Kreiselmotor des Raumfahrzeugs als Außenläufer-Motor gestaltet. Der Stator befindet sich dabei im Zentrum und ist mit dem Raumfahrzeug verbunden. Ebenso wie bei beim Innenläufer-Motor können dabei verschiedene Anpassung an die Erfordernisse des Raumfahrzeugs möglich werden. Insbesondere bei der Größe und Rotationsgeschwindigkeit der Motoren.
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Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung des Raumfahrzeugs sieht vor, dass das gesamte Raumfahrzeug wie ein Kreiselmotor aufgebaut ist, sodass ein Bestandteil des Raumfahrzeugs der Stator ist und der andere der Rotor. Hierbei ist es möglich, dass der rotierende Teil nach außen sichtbar wäre. Somit ergeben sich ebenfalls zwei Möglichkeiten der Ausgestaltung des Raumfahrzeugs.
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In einem Beispiel ist das gesamte Raumfahrzeug ähnlich wie ein Innenläufer-Motor aufgebaut. Dabei ist der ruhende Stator mit dem Transportraum der äußere ringartige Bestandteil, vorzugsweise auch der obere Bestandteil des Raumfahrzeugs, in dessen Zentrum sich der zentrale Rotor befindet. Dabei ist der Rotor so ausgelegt, dass er eine Lagestabilität des Raumfahrzeugs gewährleistet.
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Eine andere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht den Aufbau des Raumfahrzeugs ähnlich einem Außenläufer-Motor vor. Der äußere ringartige Bestandteil des Raumfahrzeugs ist hierbei der Rotor, während sich dabei der Stator mit Transportraum und Technik im Zentrum des Raumfahrzeugs befindet. Somit befindet ist die Achse im ruhende Teil des Raumfahrzeugs.
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Für alle Ausführungen des Raumfahrzeugs ist eine Energieversorgung zum Starten des Rotors vorgesehen, die sich in Form von Akkumulatoren im näheren Raumbereich befinden kann. Möglich sind aber auch andere Formen der Energiebereitstellung. Da einige Ausführungen des Raumfahrzeugs wie ein Elektromotor aufgebaut sind, ermöglicht dies bei einem Flug im reibungsfreien Weltraum auch die Energierückgewinnung. Dieses Prinzip ist dabei ähnlich wie bei Schwungrädern von Fahrzeugen, wo beim Bremsen Energie gewonnen wird, die dann bei Bedarf wieder genutzt werden kann.
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Es zeigt zum Teil schematisch:
- 1 eine Seitenansicht der Erde und die schematische Darstellung eines Raumfahrzeugs mit einem Innenläufermotor, bei der Abstoßung von Erde und Raumfahrzeug. Zu sehen ist die Erde mit einem Neigungswinkel von etwa 23,5° gegen ihre Bahnebene und ihrer prograden Rotation und das Raumfahrzeug mit Rotor und Gyroskopen (Lagereglung), mit dem gleichen Neigungswinkel von etwa 23,5° und der gleichen Rotationsrichtung wie die Erde. Die Abstoßung des Raumfahrzeugs von der Erde wird durch zwei entgegengesetzte Pfeile dargestellt.
- 2 in einer Seitenansicht das Raumfahrzeug von 1 mit einer um 180° entgegengesetzten Rotation zur Erde, die wie in 1 zu sehen ist. Damit wird die Anziehung von Raumfahrzeug und Erde bewirkt, wie es für eine Landung auf der Erde notwendig ist. Die Rotationsachse des Raumfahrzeug-Rotors weist dabei den gleichen Neigungswinkel wie die Erdachse auf, jedoch rotiert der-Rotor in die entgegengesetzte Richtung wie die Erde. Dabei sind neben dem schematisch dargestellten Raumfahrzeug auch Gyroskope für eine Lagereglung bzw. Bahnregulierung zu sehen.
- 3 oben die Draufsicht des Raumfahrzeugs von 1 und 2. Dabei ist der als Innenläufer ausgebildete Rotor mit prograder Rotation zu sehen. Darum herum sind vier Gyroskope für die Lageregelung im gleichen Abstand angeordnet. In der Seitenansicht darunter ist der schematische Aufbau des Kreiselmotors im Raumfahrzeug zu sehen.
- 4 oben die Draufsicht eines Kreiselmotors im Raumfahrzeug, der als Außenläufer ausgestattet ist, darunter die schematische Seitenansicht des im Beispiel, prograd rotierenden Außenläufer-Motors im Zentrum des Raumfahrzeugs.
- 5 oben die Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Raumfahrzeug mit Rotor und Stator und darunter eine Seitenansicht dieses Raumfahrzeugs. Die Ausgestaltung des gesamten Raumfahrzeugs zeigt einen Aufbau ähnlich wie ein Innenläufer-Motor. Der äußere Teil, der Stator, befindet sich in Ruhe, während der innere Teil im Beispiel prograd rotiert. In der Seitenansicht unten sieht man den kreiselartig geformten Rotor, während darüber im Personen-Aufenthaltsbereich kleine senkrechte Pfeile angeordnet sind, die eine künstlich erzeugte Schwerkraft darstellen.
- 6 ebenso wie in 5 die Draufsicht und Seitenansicht eines vorteilhaften Raumfahrzeugs. Das Beispiel oben, zeigt die Ausgestaltung eines Raumfahrzeugs ebenso ähnlich wie ein Kreiselmotor. Dabei ist diese Ausgestaltung des Raumfahrzeugs aufgebaut wie ein Außenläufer-Motor. Die Abbildung zeigt den zentralen Teil des Raumfahrzeugs als den Stator, während der ringartige Teil um ihn herum als Rotor dargestellt ist. Die Seitenansicht unten in 6 zeigt den Stator ähnlich wie eine Hantelform, dessen Hauptachse als Rotationsachse erscheint. Wie in 5 ist über dem Rotor der Personen-Aufenthaltsbereich mit der Darstellung der künstlichen Schwerkraft zu sehen.
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In den 1 und 2 sind Start und Rückkehr zur Erde eines Raumfahrzeugs wie in 3 dargestellt. Dieses Raumfahrzeug verfügt einen zentral angeordneten Kreiselmotor der als Innenläufer ausgeführt ist. Zu sehen ist die Erde mit einem Neigungswinkel von etwa 23,5°, genauer 23, 27°, gegen ihre Bahnebene und ihrer prograden Rotation von West nach Ost. Die Rotationsachse des schematisch dargestellten Raumfahrzeugs-Rotors weist den gleichen Neigungswinkel wie die Erde und die gleiche Rotationsrichtung auf. Durch diese Einstellungen und die schnelle Rotation ist das Raumfahrzeug in der Lage sich von der Erde abzustoßen. Weitere rotierende Bestandteile sind die Gyroskope die für Lageregelung und Bahnregulierungen im Raumfahrzeug angeordnet sind.
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Die 1, 2 und 3 stellen ein Raumfahrzeug mit einem Innenläufermotor dar, während 4 ein Raumfahrzeug mit Außenläufermotor darstellt. Der Unterschied besteht dabei darin, dass Stator und Rotor vertauscht sind. Bei diesen Ausgestaltungen ist Raumfahrzeughülle von den rotierenden Teilen kaum beeinflusst. In 3 ist der Aufenthaltsbereich für Raumfahrer*innen zu sehen.
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Anders bei den Ausführungen der Raumfahrzeuge nach den 5 und 6. Bei diesen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen sind die Raumfahrzeuge selbst nach dem Bauprinzip eines Kreiselmotors gestaltet. In 5 ist das Raumfahrzeug wie ein Innenläufermotor aufgebaut. Dabei ist der zentrale Bestandteil des Raumfahrzeugs als Rotor und einer prograden Rotation erkennbar. In der Seitenansicht von 5 unten, ist der kreiselartige Rotor sichtbar. Der Bereich darüber gehört schon zum Stator des Raumfahrzeugs, und ist also auch im Flug in Ruhe, womit er als Aufenthaltsbereich für Raumfahrer*innen geeignet ist. Die kleinen nebeneinander gereihten Pfeile stellen eine künstliche Schwerkraft dar, die bei einer schnellen Rotationsgeschwindigkeit möglich ist.
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6 zeigt die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Raumfahrzeugs auch nach dem Bauprinzip eines Kreiselmotors, dabei aber in der Art eines Außenläufer-Motors. Zu sehen ist der äußere ringartige Bestandteil des Raumfahrzeugs der um das Raumfahrzeugzentrum rotiert. Der hantelartige Stator weist im oberen Teil einen Aufenthaltsbereich für die Raumfahrer*innen auf, während im unteren Teil die Gyroskope zur Lageregelung zu sehen sind. Im diesem Bereich sollen auch die Akkumulatoren für die Energieversorgung angeordnet werden. Diese Energieversorgung soll dabei für alle genannten Ausführungen der 1 bis 5 gelten. Ebenso soll bei entsprechender Rotation eine künstliche Schwerkraft bei allen Ausführungen des Raumfahrzeugs wirksam werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Raumfahrzeug (gemäß den 1,2,3)
- 2.
- Raumfahrzeug (gemäß 4)
- 3.
- Raumfahrzeug (gemäß 5)
- 4.
- Raumfahrzeug (gemäß 6)
- 5.
- Stator
- 6.
- Rotor
- 7.
- Energiequelle (Akkumulatoren)
- 8.
- Rotor-Rotationsachse
- 9.
- Rotor-Rotationsrichtung: prograd
- 10.
- Rotor-Rotationsrichtung: retrograd
- 11.
- Neigungswinkel der Rotor-Rotationsachse von etwa 23,5°
- 12.
- Kreiselmotor (Innenläufer)
- 13.
- Kreiselmotor (Außenläufer)
- 14. (a) (b) (c) (d)
- Gyroskop (Lageregelung)
- 15.
- Erde
- 16.
- Erdrotationsachse
- 17.
- Neigungswinkel der Erdrotationsachse von etwa 23,5°
- 18.
- Rotationsrichtung-Erde: prograd
- 19.
- Bahnebene der Erde
- 20.
- Aufenthalts- und Transportraum
- 21.
- Künstliche Schwerkraft
- 22.
- Energiequelle - Akkumulatoren
- 23.
- Aufenthaltsbereich: Personen
