Navigation

[Matthias Rose]

Hallo liebe Mitforisten,

heute mal eine Frage von mir. Wie stellt ihr euch "technisch umsetzbare Lösungen" für eine Navigation im Weltraum vor. In diversen SF-Büchern schippern Millionen von Raumschiffen durch den Weltraum wie auf einer guten Deutschen Autobahn, ich denke die Wirklichkeit wäre eher wie die Platzsuche für ein Zelt auf einem Festival wie Wacken. Alle Fahren/Fliegen/Schippern Kreuz und Quer und durcheinander. Ein heilloses Chaos, zumindest solange bis man die Regelung an das Deutsche Verkehrsministerium übergeben würde. Dann zumindest gäbe es Schilder.

Aber jetzt mal Spaß bei Seite. Wie stellt ihr euch den Alltag auf einem Raumschiff vor und wie sollte die Navigation vonstatten gehen? Angefangen bei "Oben und Unten", "Flugrouten" und wie kommt ein Raumschiff wieder in das Sonnensystem zurück wenn es in einem anderen System gestrandet ist? Denn dort würde das fliegen nach "Sternbild" ja nicht mehr funktionieren, da man aus einem ganz anderen Blickwinkel schaut. Müsste man sich an Merkmalen wie Schwarzen Löchern, Quasaren orientieren? Was sind eure Meinungen und Lösungen? Ohne jetzt ein Galaxieumspannendes GPS-System installieren zu wollen.

[Langschläfer]

Wenn es völlig ohne künstliche Navigationshilfen (Bojen, Peilsender etc.) gehen soll bieten sich vor allem Pulsare an - die sind über hohe Distanzen empfangbar.
Außerdem kann man für eine grobe Positionsbestimmung auch Kugelsternhaufen und nahe gelegene Kleingalaxien anpeilen, für feinere Daten leuchtkräftige Sterne innerhalb der Galaxis (die "Sonnenleuchtfeuer"-Methode, wie in PR).
Schwarze Löcher sind ebenfalls möglich, wenn sie genug Energie abstrahlen. (Quasare sind zu weit weg für eine gute Orientierung.)
Den Ziel-/Heimatstern sollte man aber mit einem guten Teleskop recht leicht per Spektroskopie finden können (und in einem guten 3D-Modell der Sterne der Milchstraße sollte man ihn frei anwählen können - kann man schon heute sehr schön in Celestia).

(Ein Pulsar-Navigationsmodell hat vor ein paar Jahren mal eine Gruppe Astronomen/Astrophysiker vorgestellt iirc).

"Ausrichtungen" sind im All ja eher unnütz, aber wenn man sie zu Navigationszwecken braucht, kann man immer die Galaktische Ebene als X-Y-Basisebene nehmen und etwa die Magellanschen Wolken als "unten" (negativ-Z) definieren. (Die Ekliptikebene des Solsystems ist eher ungeeignet, weil sie ziemlich schräg zur Gal-Ebene steht.)

Alles andere sind Fragen der Festlegung - wobei Flugrouten sich wohl am Prinzip der kürzesten Strecke/Flugzeit orientieren würden. Vermutlich in einem nur wenige Lichtminuten breiten "Korridor" von Stern zu Stern.


Edit: Pulsar-Navi: http://arxiv.org/abs/1011.0065
Das Paper ist von 2010, es finden sich aber auch Vorschläge zu diesem und ähnlichen Projekten aus früheren Jahren (2004 und früher).

[Early Bird]

In einem Atlan-Heftband stand mal einige grundsätzliche Hinweise zur Raumfahrt-Navigation im großen Maßstab.
Wenn ich das Heft finde / Wenn Interesse besteht, scanne ich die Seiten mal ein und versende sie per PN, wenn das möglich ist.

[Pan Greystat]

Warum sollten 1 Million oder gar 100 Millionen Raumschiffe in einer Galaxie ein verkehrschaos auslösen ? Gut in viel besuchten Systemen sicher aber auf dem Weg von Stern zu stern noch dazu im Linear oder Hyperraum wirst du sehr selten ein Schiff zu gesicht bekommen. Ich mein sogar eine Million Raumschiffe im Sol System würde nicht mal sonderlich ins Gewicht fallen so von der Masse .
Die Galaxie ist viel zu Leer als das man da irgenwie probleme bekommt.

Navigation Fixsterne und Puslare wie schon angedeutet. Allerdings würde sich auch eine Route von Stern zu Stern anbieten. Das man qausi immer auf Sicht fliegt. Dazu braucht man nur ne Sternenatlas. Währ nicht die Schnellste Art zu reisen wenn man weit weg will aber ohne Externe Unterstützung möglich.
Aber in relativ hoch besiedelten Gebieten wird das ganze wohl auch mit Künstlichen Markern versehen werden. Ist schlieslich nicht so viel anders als die Seefahrt vor der GPS einführung. Selten hat ein Schiff start und ziel Hafen gleichzeitig gesehen sind trotzdem angekommen sogar wenn es Wolken gegeben hat.

Man braucht um seine Exakte Position fest zustellen ja nur den Kontakt zu 3 stationären Sendern. Also schon sowas wie Galaktisches GPS.

[Truktan]

Ja, stimmt schon, selbst in einem einzigen Sonnensytem ist mehr als Platz genug für ganze Raumflotten (wenn's nicht gerade Weltraumtitanen der Schatt-Amarong sind ...). Aber zumindest in der Nähe vielbesuchter Planeten (Olymp, Arkon, Terra, usw) ist eine rechnergestützte 'gelenkte Verkehrsführung' unverzichtbar; dafür sind die Geschwindigkeiten einfach zu hoch.

Wir Menschen sind ja manchmal schon bei der Führung von heutigen Kraftfahrzeugen überfordert - und selbst ein langsam fliegendes Raumschiff ist locker mehrere hundertmal so schnell. Also wird beim Einflug in dicht belegte Flugschneisen alles von den Rechnern koordiniert werden müssen. Dies kann entweder eine zentrale Positronik sein (im Fall von Terra dürfte NATHAN früher diese Aufgabe mit erledigt haben) oder es können notfalls die Rechnersysteme der Raumschiffe in gegenseitiger Absprache erledigen; die können im Picosekundenbereich Entscheidungen treffen und kommunizieren, da klappt das auch bei Raumschiffsgeschwindigkeit.

[Teumessia]

Zusatz zu Truktan's Kommentar:
Ich glaube man kann auch davon ausgehen, dass bei viel besuchten Systemen wie Sol oder Arkon usw. ein Schiff frühzeitig Koordinaten für den Einflug bekommt, damit nicht zwei Schiffe gleichzeitig am selben Ort aus dem Linearraum kommen. Ebenso dürfte es feste Zonen für unangemeldete Schiffe geben. Und bei Militärschiffen dürfte das ähnlich gehandhabt sein. Nur eben räumlich getrennt vom Zivilsystem.

Die Wahrscheinlickeit für einen Zusammenstoß ist durch die Menge an Raum schon sehr gering, solche Vorsichtsmassnahmen sollten die Wahrscheinlichkeit auf nahezu null senken.

[Truktan]

Stimmt, da hat Teumessia recht, das sind sinnvolle Massnahmen.

Auch in der Zukunft braucht's also Verkehrsregeln: Innerhalb geschlossener Sonnensysteme nicht schneller als 50.000 km/sec fliegen - Bully hat sicher schon etliche Strafzettel, weil er im Zorn zu schnell gefolgen ist (ob diese Verfehlungen immer noch in Flensburg gespeichert werden ?! ).

Und hier noch ein Hinweis der Behörden von Terrania-City: Beim Süssigkeiten-Sammeln im Ausserirdischen-Viertel bitte die Kinder mit Helmen und Panzeranzügen ausstatten - sie könnten versehntlich bei einem Haluter klingeln, der ihnen dann halutische Süssigkeiten zuwirft - Unfallgefahr !

[Pan Greystat]

Aber sagen wir. Es gibt in der Akutellen Milchstraße 10 Millionen Raumschiffe. Könnte man jedem dieser Schiffe sogar ein Festen Koordinatensatz geben an dem NUR genau das Schiff raus kommen darf wenn es ins wie auch immer System einfliegt. Und ich meine nicht ein 5x5 Meter Tor sondern ein Planetengroßen Bereich. Im Außen bereich also alles so ab da wo mal Pluto war bis zur Wolke ist so Sch***** viel platz das man die halbe wenn nicht ganze Endlose Armada parken könnte. Nur wenn sich alle Schiffe entscheiden direkt über Terrania raus dem Linearraum zu kommen wird es kniffelig.

[Teumessia]

Könnte man jedem dieser Schiffe sogar ein Festen Koordinatensatz geben an dem NUR genau das Schiff raus kommen darf wenn es ins wie auch immer System einfliegt.

In der Theorie, ja.
In der Praxis...
Auf der einen Seite, arbeiten großen Nationen ja kaum zusammen, geschweige denn, die kleineren oder Einzelplaneten.
Dann hätten wir die Mehandor. Ist es vorstellbar, dass alle Mehandor alle ihre Schiffe bei allen Nationen registrieren? Oder andere Völker/Individuen?, speziell die illegalen Organisationen?

Und ein letztes.
Ich habe immerein Problem wenn bei Perry Rhodan eine Anzahl von Raumschiffen in Flotten genannt wird. Es ist selten klar, ob die kleineren Einheiten, die auf Trägerschiffen stationiert sind mitgezählt werden oder nicht. Zugegeben, ein Sonnensystem dürfte trotzdem genug Platz haben um allen Schiffen einen Koordinatensatz zu geben.

[Matthias Rose]

Hi, das ist alles schon wieder zuviel PR-lastig

Ich dachte die Diskussion gehe eher in eine Reale Umsetzung. Sprich wir Menschen hätten plötzlich die Möglichkeit mit einem Antrieb die nächsten 10Sterne um uns herum zu erreichen (und auch nur diese). Sprich die ganze Wirtschaft würde von der Erde (Terra) ausgehen, erst einmal. Denn die ersten wo die neuen Sonnensysteme erreichen werden, würden ja wahrscheinlich Schürfunternehmen und Militärs sein. Und erst danach würden sich einige wenige wagemutige Kolonisten aufmachen.

Sprich wir haben nun von der Erde ausgehen 10 Verkehrsrouten. Wäre es möglich unsere Sonne anhand ihres Spektralspektrums zu erkennen, wenn man z.b einige Drehungen und Purzelbäume hinter sich hat? Marker (Galaktisches-GPS) ist KEINE Lösung da diese weit unterhalb der LG-Funken. Außer man hätte 2.000Jahre (oder mehr Zeit)

Müsste jedes Raumschiff, um wieder nach Hause zu finden, dann mit einem solchen Spektralmesser ausgestattet sein? Und was macht die Crew wenn dieser Defekt ist?

[Langschläfer]

Müsste jedes Raumschiff, um wieder nach Hause zu finden, dann mit einem solchen Spektralmesser ausgestattet sein? Und was macht die Crew wenn dieser Defekt ist?

Sich einen neuen bauen?
Solche Geräte sind nicht wirklich kompliziert - und benötigen auch nicht unbedingt Elektronik. Nicht mal Strom. Rein mechanisch/optisch geht sowas schon.
Fraunhofer hat sein erstes Spektroskop 1814/15 gebaut (wusste aber nicht so wirklich, was er damit sah), und Kirchhoff und Bunsen haben dann 1858 die eigentliche Spektralanalyse entwickelt bzw. gaben den Anstoß dazu.
Alles nur mit ein paar Messingröhren, ein paar Linsen, Prisma, Papier, bunten Stiften und (später) Fotoplatten und -papier.
Und viel Hirnschmalz.

Die Besatzung eines Schiffes könnte es sich aber einfacher machen und noch eine CCD zur Intensitätsmessung (oder einfacher: gleich die ganze Digitalkamera, Handyknipse tuts übrigens auch) ans Okular anschließen, fertig ist der Spektrograf.
Dann noch ein kleines optisches Teleskop als Lichtsammler davor setzen, und ab gehts.

Ein Physikbuch dabei zu haben (und die Spektren der Zielsterne als Datei und/oder Print) wäre auch noch hilfreich.

[Langschläfer]

Und bevor ich es vergesse - wenn man wirklich nur ein paar Sterne überhaupt erreichen kann, dann kann man noch viel einfacher den Weg nach Hause finden.
Über Bilder.
Und zwar über Bilder des »Himmels« dieser Sterne, aus denen dortige »Sternbilder« abgeleitet und vor Ort auch erkannt werden können.
Damit ist auch das »Orientierungsproblem« gelöst (das sich eigentlich auch über die Lagekontrollsysteme des Schiffes lösen lässt – die muss es eh haben).
Man könnte schon auf diesen Bildern dann auch die Position von Sol eintragen. Dann muss man nur noch »aus dem Fenster gucken«.

Ähnlich arbeiten auch »Star Tracker« (dt.: »Sternsensor« ), wie man sie heute auf Sonden einsetzt. Man muss halt nur die Anordnung passender Sterne im Zielsystem kennen und entsprechend programmieren.
Aber die sollte die erste Expedition dorthin eh liefern – dafür braucht es aber nur einen »Rundumschuß« über den ganzen Himmel mit einer guten Kamera und einem kleinen elektronisch geführten Teleskop. Dafür sollte ein Spiegel mit einstelliger Zollzahl reichen… oder auch ein Linsenteleskop.
Wenn die Systeme nicht zu weit von Sol sind, müsste man diese Anordnungen sogar im Voraus problemlos berechnen können.

[Pan Greystat]

Wegen dem Realen

Sagen wir man erreicht die Stern im Umkreis von 25 Lichtjahren. Weiter kommt man mit den Antrieben nicht also der Antrieb schafft nur 50 LJ bevor er ausgetauscht werden muss. Is ja auch egal warum.

Warum sollte da jetzt ein großer Flugbetrieb herrschen ?
Ich bin jetzt nicht auf dem Laufenden aber in der Nähe kennen wir kein System das einen wirklich interessanten Planeten zu bieten hätte oder ?

Daher wird es wohl eher daraus hinauf laufen das man mit Unterlichtantrieb fliegt und zwar im Sonnensystem. Du wirst zwar die Sonne so schnell nicht aus den Augen verlieren außer du hast wirklich vor ganz weit raus zu schwimmen. Aber du musst die Planeten wieder finden. Das sind nämlich wirklich kleine wirklich schnell Dinger die sich auch gern mal hinter der Sonne verstecken wenn du pech hast.
Funksprüche sind theoretisch Möglich aber brauchen auch mehrere Minuten bis Stunden um einmal durch das Sonnensystem zu gehen sofern die Sonne nicht sogar im weg steht.

Hast du erstmal die Interstellare Raumfahrt erreicht ist die Orientierung nicht mehr das Problem. Die grobe Richtung findest du recht einfach sogar mit heutigen mitteln. Aber die Interplanetare Raumfahrt. Wenn deine Technik nicht viel weiter als die unsere ist und du Wochen zum Jupiter brauchst und dann die Erde wieder finden musst. Wenn dir da mal die Rechner um die Ohren fliegen. helau ich glaub das wars dann.

[Langschläfer]

Nicht wirklich, weil sich ein (bekannter) Planet schon mit ein paar Grundinformationen ziemlich leicht wieder finden lässt. Zumindest wenn man die eigene Position im Sonnensystem ungefähr kennt - was über die Position der Sonne (unübersehbar, selbst von jenseits der Plutobahn) und die Orientierung an den Navigationssternen (Star Tracker, oder einfach nur Karten) geht.
Alles was man dazu braucht ist die Periode der Umlaufbahn des Planeten, den Zeitpunkt wann er eine definierte Nullinie bzw. Nullposition passiert hat, und die vergangene Zeit seither.
Der Rest ist Geometrie.
Damit kriegt man ihn zumindest ganz schnell ins Teleskop und kann dann nachkorrigieren.

Bei Gemini, Apollo (und iirc auch auf der MIR) gab es übrigens spezielle Weltraum-Sextanten zur Positionsbestimmung. Sehr nützliches Werkzeug, das.
https://www.ion.org/museum/item_view.cf ... =5&iid=293

(Und wenn man im interplanetaren Raum so langsam fliegt wie du andeutest, dann kann man sich die Zeit für Funksprüche ja locker nehmen. Man könnte sogar schon mal ein bisschen systemeinwärts beschleunigen, während man auf die genaueren Daten wartet, und dann die Flugbahn anpassen.)

Edit:
Planeten in einem unbekannten System aufzuspüren ist schon schwerer. Das braucht vor allem Zeit. Auch wenn man vor Ort ist. Zumindest ein paar Wochen bis Monate.
Im Moment kennen wir iirc nur wenige Planeten in dieser Distanz. Fomalhaut hat iirc einen, aber der bildet sich gerade erst (entsprechend dicht ist die Staubscheibe).
Sonst ist eher Essig, aber das liegt an unseren immer noch ziemlich schlechten Möglichkeiten, welche zu finden. Die Bedeckungs-Methode (Kepler-Teleskop) findet vermutlich weniger als 1%.

https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_von ... ensystemen (Nach Distanz sortierbar)

[Pan Greystat]

^^ bezog sich vorallen darauf das man nicht nur wissen muss wo was wann ist. Ich weiß auch wo der Bus wann ist nur ob ich dann auch da bin wo der Bus ist ^^ sagen wir kommt öfter vor das das nicht der fall ist.