Stanford-Torus aus dem Film 'Elysium' unrealistisch?

Wissenschaft Physik
#1

Hallo miteinander

Für alle die den Begriff nicht kennen: Ein Stanford Torus ist eine fiktive Weltraustation die im Prinzip wie ein riesiger Reifen aussieht.
Der „Reifen“ dreht sich um seine Achse und erzeugt so durch die Zentrifugalkraft eine künstliche Schwerkraft, die Bewohner leben auf der Inneseite des „Reifens“ und zeigen mit den Füßen Richtung „Lauffläche“.

Meine Fragen dazu:
Die Drehachse des Torus müsste senkrecht zur Erdoberfläche liegen, damit die Erdgravitation nicht mit der Zentrifugalkraft korrespondiert, eine pulsierende künstliche Gravitation wäre sicher nicht angenehm. Richtig?

Im Film „Elysium“ fliegen die Rebellen ohne Luftschleuse mit einem Raumschiff „von oben“ direkt in den Torus. Die Lufthülle im Tourus hat kein schützendes Dach, das eine Dekompression verhindern würde und müsste alleine durch die Zentrifugalkraft auf einen für Menschen komfortablen Wert von >=800 mBar komprimiert werden.
Mal abgesehen von der ungenügenden Schutzfunktion dieser Lufthülle gegen alle Arten tödlicher Strahlung, egal ob Teilchen oder elektromagnetische Wellen.

Und da wird die Sache doch unglaubwürdig für mich.
Was sagen unsere besten Physiker im Forum dazu?

Danke
Gruß Rold

#2

Moin,

Die Drehachse des Torus müsste senkrecht zur Erdoberfläche
liegen, damit die Erdgravitation nicht mit der
Zentrifugalkraft korrespondiert, eine pulsierende künstliche
Gravitation wäre sicher nicht angenehm. Richtig?

die Station ‚fällt‘ doch um die Erde, daher die Schwerelosigkeit.
Warum sollte da etwas von der Orientierung abhängen?

Und da wird die Sache doch unglaubwürdig für mich.
Was sagen unsere besten Physiker im Forum dazu?

Bin kein Physiker sondern Chemiker, aber ich würde schwer vermuten, daß durch Diffusion die Luft entweichen würde.

Gandalf

#3

Hallo

Meine Fragen dazu:
Die Drehachse des Torus müsste senkrecht zur Erdoberfläche
liegen, damit die Erdgravitation nicht mit der
Zentrifugalkraft korrespondiert, eine pulsierende künstliche
Gravitation wäre sicher nicht angenehm. Richtig?

Schon rein logisch falsch, dann würden die Leute sich ja dauernd das Ohr an der unten liegenden Aussenwand anschlagen. So eine Raumstation umrundet die Erde im Kräftegleichgewicht, innerhalb der Station ist man gewichtslos, also würde die Zentrifugalkraft die einzige Kraft auf den Menschen sein.

Im Film „Elysium“ fliegen die Rebellen ohne Luftschleuse mit
einem Raumschiff „von oben“ direkt in den Torus. Die Lufthülle
im Tourus hat kein schützendes Dach, das eine Dekompression
verhindern würde und müsste alleine durch die Zentrifugalkraft
auf einen für Menschen komfortablen Wert von >=800 mBar
komprimiert werden.

Naja, unsere Erdatmossphäre wird auch durch 1g gehalten (Wasser in Eimer und herumschleudern klappt ja auch). Je nachdem wie hoch die Aussenwände sind, wird sich die Luft eine Zeit lang halten. Wenn man es schafft, dass die „Abgase“ oben liegen (erhitzen?) würden die langsam entweichen, man könnte „unten“ Sauerstoff produzieren und hätte so eine konstante Atemluft. Wobei mir da der Wind fehlt, ich halte die Entmischung der Luft für ein ernstzunehmendes Problem.

Und da wird die Sache doch unglaubwürdig für mich.

Ich halte sie physikalisch für realistisch, eher technisch nicht umsetzbar.

Was sagen unsere besten Physiker im Forum dazu?

Da kann ich nicht mitreden :smile:

Grüße,
.L

#4

Hallo

Meine Fragen dazu:
Die Drehachse des Torus müsste senkrecht zur Erdoberfläche
liegen, damit die Erdgravitation nicht mit der
Zentrifugalkraft korrespondiert,

Das ist richtig.

eine pulsierende künstliche
Gravitation wäre sicher nicht angenehm. Richtig?

Ob diese pulsierende Gravitation unangenehm ist, vermag ich nicht zu sagen, sie ist aber sehr gering, weil es sich nur um den Unterschied innerhalb des Raddurchmessers handelt. Wenn die Leute genau zur Schwerkraft stehen, würden sie außerdem ein bisschen hin und her schwanken.

Im Film „Elysium“ fliegen die Rebellen ohne Luftschleuse mit
einem Raumschiff „von oben“ direkt in den Torus. Die Lufthülle
im Tourus hat kein schützendes Dach, das eine Dekompression
verhindern würde und müsste alleine durch die Zentrifugalkraft
auf einen für Menschen komfortablen Wert von >=800 mBar
komprimiert werden.
Mal abgesehen von der ungenügenden Schutzfunktion dieser
Lufthülle gegen alle Arten tödlicher Strahlung, egal ob
Teilchen oder elektromagnetische Wellen.
Und da wird die Sache doch unglaubwürdig für mich.
Was sagen unsere besten Physiker im Forum dazu?

Zumindest ich sage, das es keinen wesentlichen Unterschied von der künstlichen zur Erdschwerkraft gibt. Das bedeutet aber auch, das wenn ich auf etwa ein bar Luftdruck bei 1g künstlicher Schwerkraft bzw. Beschleunigung kommen will, auch mindestens dieselbe Höhe der Luftschicht haben muss. Also da mein ich auch, ein halboffener Ring funktioniert so nicht. Um dem Film etwas gerechter zu werden, es gibt dort anscheinend noch andere Technologien, die es heute nicht so gibt, bzw. schwer vorstellbar sind. Insofern ist das mit dem offenem Ring noch „Story-konsistent“.

Auch Gruß

#5

Hallo Rold,

Im Film „Elysium“ fliegen die Rebellen ohne Luftschleuse mit
einem Raumschiff „von oben“ direkt in den Torus. Die Lufthülle
im Tourus hat kein schützendes Dach, das eine Dekompression
verhindern würde und müsste alleine durch die Zentrifugalkraft
auf einen für Menschen komfortablen Wert von >=800 mBar
komprimiert werden.

Und da wird die Sache doch unglaubwürdig für mich.
Was sagen unsere besten Physiker im Forum dazu?

Bei Star Treck und andren Geschichten, wir dieses Problem ganz einfach mit einem Kraftfeld gelöst. Da kann das Raumschiff durch, aber die Luft nicht.

Umgekehrt geht das schon ein bisschen, man kann Flüssigkeiten und Streichhölzer, mittels Ultraschall, schweben lassen.

MfG Peter(TOO)

#6

Hallo Rold,

Die Lufthülle
im Tourus hat kein schützendes Dach, das eine Dekompression
verhindern würde und müsste alleine durch die Zentrifugalkraft
auf einen für Menschen komfortablen Wert von >=800 mBar
komprimiert werden.

Auch die Erde hat keine Schutzhülle.
Das Prinzip würde funktionieren, wenn die Seitenwände hoch genug wären, sehr hoch, dutzende von Kilometern.
Und selbst dann gibt es einen ständigen Atmosphärenverlust, je höher die Wände, desto geringer die Verluste.

Mal abgesehen von der ungenügenden Schutzfunktion dieser
Lufthülle gegen alle Arten tödlicher Strahlung, egal ob
Teilchen oder elektromagnetische Wellen.

Da gehört halt noch ein gutes magnetisches Feld und eine Ozonschicht dazu.

Gruß
Carlos

#7

Danke Matthias das ist eine tolle Antwort, da hätte ich selber draufkommen können.

Unsere Atmosphäre hat ein Druck von ca. 1 Bar auf Meereshöhe, das bedeutet auf jeden Quadratmeter Erdboden liegt eine Luftsäule mit 10 Tonnen Gewicht.
Und dafür braucht unsere Erde eine Athmosphäre von ca. 50 bis 100 km Höhe, die mit ihrem Gewicht sich selbst so weit komprimiert, dass Wasser flüssig bleibt und Leben existieren kann.
Dann haben wir noch die tolle Stratosphäre mit ihre umgekehrten Temperaturschichtung, die aufsteigendes Wasser daran hindert, ins Weltall zu entweichen.

Unmöglich eine Miniaturathmosphäre in einem offenen Torus nachzubauen, wie bei jedem konventionellen Raumschiff müsste auch der Torus als geschlossener Druckkessel gebaut werden.

:wink:

#8

Diese Startrek- Karftfelder sind was tolles.
Sie wissen immer genau was sie zu tun haben.

Der Häftling wird in der Arrestzelle festgehalten aber ein Gasaustausch findet statt, sonst könnte man nicht mit dem Häftling sprechen, weil das Kraftfeld die Schallwellen abschirmen würde.

In der Luftschleuse ist es genau umgekehrt, es wird nur die Luft am Entweichen gehindert, feste Gegenstände können durch.

-P

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#9

Hallo Rold,

Diese Startrek- Karftfelder sind was tolles.
Sie wissen immer genau was sie zu tun haben.

Der Häftling wird in der Arrestzelle festgehalten aber ein
Gasaustausch findet statt, sonst könnte man nicht mit dem
Häftling sprechen, weil das Kraftfeld die Schallwellen
abschirmen würde.

Naja, so ungewöhnlich ist das im Prinzip auch im täglichen Leben gar nicht!

Wir und die Natur, kennen jede Menge an Membranen, welche genau das selbe tun!

Manche Membranen lassen Gase durch, aber z.B. kein Wasser.
Manche nur Wasserdampf, aber kein Wasser.
Die Membran jeder Kirsche lässt Wasser durch, aber keinen Zucker.

Und ohne Membranen würden wir gar nicht leben.

Und Sicherheitsglas lässt auch Licht durch, aber keine Einbrecher :wink:

Die Kraftfelder sind da eigentlich nur etwas weiter gedacht.
Obs die aber je geben wird, steht auf einem anderen Blatt.

MfG Peter(TOO)

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#10

Moin auch,

Bin kein Physiker sondern Chemiker, aber ich würde schwer
vermuten, daß durch Diffusion die Luft entweichen würde.

dito. Aber ist doch wurscht. Auch auf der Erde diffundieren ständig Gase ins Weltall. solange der Nachschub gewährleistet ist mcht das doch nix.

Der Torus aus Elysium wird übrigens in den Ringwelten noch maximiert. Dort sind die Seitenwände 1000 km hoch, der gesamte Torus ist um eine Sonne herum gebaut, der Durchmesser liegt also bei ein paar Millionen Kilometern.

Ralph

#11

Hallo Ralph,

Der Torus aus Elysium wird übrigens in den Ringwelten noch
maximiert. Dort sind die Seitenwände 1000 km hoch, der gesamte
Torus ist um eine Sonne herum gebaut, der Durchmesser liegt
also bei ein paar Millionen Kilometern.

ich bin ja nur ein Feld-Wald-und-Wiesen-Physiker, aber das Argument mit der Erde selbst zieht: ca. 100 km Atmosphäre brauche ich bei einem g. Und weil die Pak die Ringwelt als Langzeitprojekt angelegt haben, haben sie wohl die Seitenwände 1.000 km hoch gemacht, um die Verluste zu minimieren. Ich gehe mal davon aus, dass die Schwerkraft auch etwa 1 g beträgt, weil Beowulf und Carlos bei ihrem Besuch nicht geklagt haben, wenn ich mich richtig erinnere (sic!).

Grüße, Thomas