Diskussion:Dyson-Sphäre

Falsche Darstellung der Statik

Zur Statik einer festen Schale: Das Material wird bei einer geschlossenen Schale sehr wenig belastet. Es ist sogar weniger kritisch als beim Hühnerei. Da das Zentralgestirn gleichmäßig auf alle Teile der Schale seine Gravitationskraft ausübt, und sich alle Teile gegenseitig stützen, kann die Schale fast beliebig dünn und schwach sein. Die stärksten Belastungen sind wohl eher von irgendwelchen Inhomogenitäten (z.B. Aufbauten) zu erwarten, da diese durch ihr höheres Gewicht die Schale deformieren können. Besserwisserhochdrei 14:24, 20. Dez 2005 (CET)

Nicht zu vergessen sind aber von außen einwirkende Kräfte wie Kometen oder Asteroiden (beliebiger Größe). Es soll ja nicht jedes durchs Weltraum fliegende Sandkorn die Hülle durchschlagen und so in der Stabilität gefährden können. --Wirthi 11:15, 5. Jan 2006 (CET)

Kometen oder Asteroiden sollten für die Gesamtstabilität kaum zur Gefahr werden, da eine Schale auch noch mit Loch ziemlich stabil sein sollte. Ich habe nochmal ein paar Berechnungen zur Druckfestigkeit angestellt und muss feststellen, dass ich mich geirrt habe. Tatsächlich entsteht durch die Gravitation des Zentralgestirns in der Struktur eine sehr hohe tangentiale Druckbelastung, welche die Druckfestigkeit von Stahl ca. um das 100-fache übersteigt. Man kann zwar einen rotierenden Ring aus Stahl bauen, bei dem sich die Fliehkräfte und Gravitationskräfte gegenseitig aufheben, aber sobald die Rotation des Ringes angehalten wird, entsteht ein enormer tangentialer Druck, der das Material zerfließen lässt wie Butter - der Ring zerbirst. Ich bin noch am überlegen, ob und wie man das in den Artikel einbringen kann. Besserwisserhochdrei 11:47, 9. Jan 2006 (CET)

mystische Gravitationsgeneratoren

Das ganze Thema ist zwar sehr von der Science Fiction geprägt, ist aber im Kern durchaus realisierbar auf Basis des heutigen Verständnisses der Physik. Mit Ausnahme der Gravitationsgeneratoren. Diese gehören mit Sicherheit nicht in diese Darstellung, da sonst jegliche Ernsthaftigkeit des Themas verlorengeht. Besserwisserhochdrei 14:24, 20. Dez 2005 (CET)

Energiebilanz

Ich bin kein Fachmann, aber müßte die Innenseite der Dyson-Sphäre nicht nach einiger Zeit im Strahlungsgleichgewicht mit dem Zentralstern stehen? Das würde dann aber bedeuten, dass die Temperatur auch die des Zentralsternes (5000-6000 K) annähme? Erst wenn ein erheblicher Teil der Strahlung *nicht* absorbiert wird, könnte man dann erträgliche Temperaturen erhalten. Vielleicht ist jemand so nett das mal durchzurechnen..... Keen 10:24, 24. Feb 2006 (CET)

Interessanter Gedanke, vermutlich aber irrelevant. Die Dyson-Sphäre wird ja eben gebaut, um möglichst viel Energie zu absorbieren. Die Strahlungsenergie der Sonne wird absorbiert und zum Teil in andere Energiearten umgewandelt. Letztlich muss natürlich die gesamte Energie nach außen in den freien Weltraum abgegeben werden, vermutlich hauptsächlich in Form von Wärmestrahlung. Die abstrahlende Fläche ist dabei mindestens genauso groß wie die absorbierende Fläche. Mal angenommen, die Dyson-Sphäre wäre eine simple Hohlkugel aus Stahl mit 1 mm Dicke. Dann würde durch die Wärmeleitfähigkeit innen und außen die Oberfläche annähernd gleich warm sein. Eine weitere Erwärmung auf der Innenseite verursacht also sogleich einen Temperaturanstieg auf der Außenfläche. Dadurch wird vermehrt Wärmestrahlung nach außen abgestrahlt. Irgendwann sind die vom Stern produzierte Strahlung und die außen abgestrahlte Wärme gleich groß. Bei welcher Hüllentemperatur das ist, hängt sowohl von der Wärmeleitfähigkeit des Sphärenmaterials als auch von deren Oberflächeneigenschaften (Farbe, Rauhigkeit) ab. Eine Berechnung kann mit Hilfe des Emissionsgrads erfolgen. Siehe auch Schwarzer Körper. Besserwisserhochdrei 14:43, 6. Mär 2006 (CET)

Dankschön! Die Umwandlung der Strahlungsenergie von sichtbarem Licht in Wärmestrahlung ist wichtig und die Tatsache, daß die Innenfläche einer Dyson-Sphäre wesentlich größer als die Oberfläche des Sternes ist hilft weiter. Dadurch wird der Fluß durch die DS deutlich verringert. Insgesamt muß natürlich auf Dauer genauso viel Energie nach aussen abgegeben werden wie der Stern erzeugt. Das war auch was mir aufgestossen ist, die Vorstellung einer schwarzen, kalten Aussenfläche.

-- Keen 18:37, 13. Mär 2006 (CET)

Nochmal zur Statik

Ein nanoporöses, dreidimensionales Metallnetzwerk könnte die bisher unlösbare Statik der festen Schale lösbar machen. Weiß jemand etwas über die Druckfestigkeit solcher Metallschäume? --Besserwisserhochdrei 11:09, 24. Jul 2006 (CEST)

Schalen-Unsinn

Ich halte es für hochgradig hanebüchen, dass dieser Artikel Dyson-Sphäre heisst, aber durch das unrealistische und unsinnige "Schalen"-Konzept dominiert wird (die Hauptillustration ist eine "Schalen"-Skizze!). Aufs entsprechende Mass zusammenkürzen oder in einen eigenen Artikel verlegen und anmerken, dass es sich um ein Science-Fiction-Thema handelt, das mit Dysons eigentlicher Idee wenig zu tun hat, wäre mein Tipp. -- mawa 00:55, 24. Okt. 2006 (CEST)

Hallo,
Zitat aus dem Artikel (1. Satz): „Eine Dyson-Sphäre ist ein hypothetisches Konstrukt..”
Damit erübricht sich eigentlich der redundante Hinweis auf SF.
Und was deinen Einwand angeht, daß hier deiner Meinung nach das „"Schalen"-Konzept dominiert”, so kann ich diesen nicht ganz nachvollziehen. Denn meiner Interpratation nach, stellt das Bild (Zitat „..in Anlehnung an Dysons Originalkonzept”) oben genau das dar, was auch in der ersten Hälfte des Artikels überwiegend beschrieben ist und was auch meiner Erfahrung nach in der SF dominiert.
Zudem läßt das folgende Zitat aus dem Artikel auch sehr viel Interpretationsspielraum, wie denn eine solche „Dyson-Sphäre” ganau aussehen könnte.
Zitat (2. Absatz, unter „Hintergrund”): „Der Originalvorschlag von Dyson ging nicht weiter auf die Details der Konstruktion eines solchen Objektes ein, ..”
Mit freundlichen Grüßen .. Conrad 07:00, 24. Okt. 2006 (CEST)

Ein hypothetisches Konstrukt ist keine Science Fiction. Strings, Grossmutterneuronen oder die grösste Primzahl sind auch hypothetische Konstrukte (der Wissenschaft) und keine Science Fiction. -- mawa 14:06, 24. Okt. 2006 (CEST)

Worin unterscheidet sich deiner Meinung nach Dysons „eigentliche Idee“ von der im Artikel beschriebenen Schale? Leider fehlt dem Artikel eine Referenz auf den Ursprungstext von Dyson, so dass ich das nicht nachlesen kann. --jpp ?! 14:17, 24. Okt. 2006 (CEST)

Vor gar nicht so langer Zeit waren Flugzeuge rein hypothetisch. Für die damaligen Wissenschaftler war das aber keine Science Fiction sondern auch soetwas wie ein hypothetisches Konstrukt. Man wusste auch nicht, wie ein solches Flugzeug technisch realisiert werden könnte, weil alle bekannten Materialien viel zu schwer waren. Ist doch ein netter Vergleich mit der Dyson Sphäre, oder? Ach ja, eine Referenz auf den Ursprungstext von Dyson fehlt hier tatsächlich. --Besserwisserhochdrei 15:19, 24. Okt. 2006 (CEST)

Tja, jetzt ringe ich mit mir, ob mir der Text 10,- $ wert ist. Hat jemand zufällig Science Nummer 3 von 1960 zuhause herumliegen und kann sie mir mal leihen? ;-) --jpp ?! 16:38, 24. Okt. 2006 (CEST)

Hinweise auf aufgreifen der Thematik in modernerer Science Fiction?

Man könnte dem Artikel noch hinzufügen dass die Idee der Dyson-Sphäre auch in späterer Science Fiction wirder aufgegriffen und zum Thema gemacht wurde, wie zum Beispiel in der populären Fernsehserie Star Trek 'Next Generation' in der Folge "Besuch von der alten Enterprise" (Staffel 6 Folge 4).

Für Diskussionsbereich Bilder (Fremdquelle): [1] und [2]

Absatz "Probleme" entfernt

Hallo, ich habe den kompletten Absatz "Probleme" entfernt (nachzulesen: hier).

Hier meine Begründung:

• Der angenommenen Radius von 100 Millionen km ist durch nichts belegt. Es wird zwar auf die Strahlungsdichte referenziert, aber eine angemessene Strahlungsdichte wird nicht genannt. Meine persönliche Vermutung ist, daß ein sehr viel kleinerer Radius günstiger für eine hohe Effizienz der Energiegewinnung ist.

• Eine Stärke der Sphärenhülle von 100m ist durch nichts begründet. Mit einer besonders dicken Hülle wird auch das Druckfestigkeitsproblem nicht gelöst, denn mit steigender Masse nimmt auch der Druck zu.

• Der aus den beiden vorgenannten Zahlen resultierende Materialverbrauch und alle weiteren Aufwände sind damit auch hinfällig.

• Die "Erzeugung von Oberflächenschwerkraft" bei einem Ring mittels Rotation ist nach heutigem physikalischem und materialwissenschaftlichem Kenntnisstand völlig unrealistisch. Bei einer Rotation, die schnell genug wäre, um eine ausreichende Fliehkraft zu erzeugen, treten weit höhere Tangentialkräfte auf als bei einem ruhenden Ring. Und selbst bei einem ruhenden Ring ist Stahl viel zu schwach. Ein Ring ist nur machbar bei einer langsamen Drehung, die der Orbitalgeschwindigkeit entspricht. Dabei herrscht auf dem Ring aber Schwerelosigkeit, und das Material wird nicht belastet.

Der Absatz ist aus meiner Sicht nicht mehr zu retten. Die Festigkeitsprobleme sind bereits in den einzelne Typen genannt worden, und dabei sollte es belassen werden. -- Rfc 10:28, 14. Feb. 2007 (CET)

Gut, dass Du die Entfernung des Abschnitts immerhin begründet hast, (und hier kommt das sich abzeichnende...) ABER: Die in dem Abschnitt erwähnten Abmessungen stützen sich teilweise auf die schematische Darstellung oben rechts, wo von 100m Dicke und sogar von einem Radius von 1 AE und nicht nur den optimistischeren 100 Mio. km die Rede ist. Die "angemessene" Strahlendichte bezieht sich darauf, dass die Erde in einer ähnlichen Entfernung (naja schon etwas weiter wech...) befindet, was zu einer erträglichen Atmosphären- und Oberflächenerwärmung führt. Dass die Entfernung mit 100 Mio. km kleiner ist als die 1 AE Erdentfernung, nimmt bereits auf das Argument, ein sehr viel kleinerer Radius sei günstiger für eine hohe Effizienz der Energiegewinnung, Rücksicht. (Bei nur etwa 0,6 AE Sonnenentfernung wird's bestimmt ziemlich heiß ;-) )

Bei dem Ring gibst Du ja selber ein ernsthaftes, begründetes neues Problem an. Ich sehe daher nicht, dass der Absatz nicht mehr zu retten sei. Den Teil über die Sphäre kann man so lassen, ansonsten könnte man gleich auch das Bildchen entfernen. Das zusätzliche Problem des Rings könnte man hinzufügen und die Sinnlosigkeit der Erzeugung der Oberflächenschwerkaft ebenfalls erwähnen. Ich sehe also tatsächlich nicht, dass der Absatz nicht mehr zu retten sei.

Ich werde demnächst den Abschnitt überarbeitet wiedereinfügen. Falls Gravierendes dagegensprechen sollte, bitte ich um Wortmeldung. -- Sniperkitten 19:24, 17. Mär. 2007 (CET)

Hallo Sniperkitten, ich habe auch nochmal darüber nachgedacht. Es stimmt, daß in der schematischen Darstellung einige dieser Zahlen enthalten sind, allerdings sehe ich dafür ebenfalls keine fundierte Grundlage. Als Quellenangabe für diese Darstellung wird die englische Wikipedia angegeben, und dort wird eine Schalendicke von lediglich 3 m angenommen. Da liegen Größenordnungen dazwischen! Wenn es wirklich eine verläßliche Quelle für irgendeine Dicke gibt, dann sollte darauf referenziert werden. Ohne eine solche verläßliche Quelle bleibt das alles reine Spekulation, und genau die wollen wir hier nicht im Artikel haben. Ich persönlich stelle mir eher eine filigrane Gitterkonstruktion vor, die mit viel weniger Material eine viel höhere Steifigkeit ermöglicht. Nicht umsonst werden heute große Kräne nicht aus einem dicken Eisenstab von 1 m Durchmesser gebaut, sondern aus einer Gitterkonstruktion mit vielen dünnen Stäben und Querverstrebungen. Statiker können sogar berechnen, daß dies wesentlich besser ist.

Bezüglich der Strahlungsdichte kann ich auch keine verläßlichen Quellen erkennen. Die Erwärmung eines Körpers im freien Weltraum ist nicht nur vom Abstand zur Sonne abhängig, sondern auch von dessen Oberflächeneigenschaften und von dessen Form. Es gibt zwar die sogenannte "grüne Zone" um einen Stern herum, in der Planeten mit gemäßigtem Klima zu finden sind. Aber ein Planet verhält sich thermodynamisch völlig anders als eine Dyson-Späre, die wahrscheinlich mit einem strahlungsabsorbierendem Überzug auf der Innenseite (zwecks Energiegewinnung) und einem strahlungsförderndem Überzug für den Infrarotbereich auf der Außenseite (zur Abgabe der überschüssigen Wärme) überzogen ist. Darüber hinaus ist die optimale Arbeitstemperatur für diese Energiegewinnungsanlagen sicherlich nicht identisch mit der Wohlfühltemperatur der Menschen. Wohnkomplexe wird man ohnehin gesondert abschirmen müssen wegen der Kosmischen Strahlung. Für die genannte Entfernung von 100 Mio. km und 1 AE als wahrscheinlich "angemessene" Strahlendichte sehe ich deshalb keine brauchbare Grundlage.

Bevor Du eine überarbeitete Version des Abschnittes wieder einstellst, solltest Du hier auf der Diskussionsseite einen Entwurf vorlegen, an dessen Verfeinerung ich gerne mitwirken werde. Im Artikel sollten aber nur wirklich fundierte Aussagen stehen. Nun, und aus dem Bildchen sollten die zweifelhaften Zahlen möglichst entfernt werden. Das Bildchen selbst ist gar nicht schlecht. -- Rfc 09:40, 19. Mär. 2007 (CET)

Fehlerhafte Bilder

Die grafische Darstellung in den Bildern für die einzelnen Typen scheint mir fehlerhaft zu sein. Auch die Bildunterschriften sind nicht in Ordnung:

• Dyson-Ring als einfachste Form eines Dyson-Schwarms

Dazu ist anzumerken, daß durch die bloße Aufreihung von Objekten in einem gemeinsamen Orbit kein Ring entsteht. Die Grafik stellt zwar einen einfachen ringförmigen Schwarm dar, aber keinen Ring. Ein Ring ist hingegen ein starres Gebilde (siehe auch Ringwelt).

• Dyson-Schwarm gebildet aus mehreren Dyson-Ringen

Hier handelt es sich ebenfalls nicht um Dyson-Ringe, sondern um mehrere ringförmige Teil-Schwärme. Und wenn man sich überlegt, wie die einzelnen Objekte sich bewegen, fällt auf, daß die Orbitalen sich kreuzen, wodurch ein Zusammenstoß sehr wahrscheinlich wird.

• Dyson-Blase mit nicht orbital angeordneten Kollektoren

Als Blase stelle ich mir doch eher soetwas wie einen Luftballon vor. Es mag ja sein, daß die Objekte in dieser Darstellung soetwas wie lauter einzelne Sonnensegel sind, aber eine typische Blase soll das wohl eher nicht sein.

Unter der Annahme, daß Dysons Grundprinzip tatsächlich von lauter kleinen Einzelobjekten ausgeht, hat eigentlich nur der Schwarm Dysons Namen verdient. Ich sehe diesen Artikel aber durchaus als Erweiterung seiner Idee. Da hat der feste Ring durchaus seinen Platz. Und da hat auch die (wahrscheinlich nicht realisierbare) feste Schale ihren Platz. Mir kommen diese drei grafischen Darstellungen vor wie der Versuch, den Artikel vollständig auf den Schwarm (Schwarm in verschiedenen Formen) zu reduzieren. Die Grafiken stimmen so aber nicht mit dem Text in den entsprechenden Absätzen überein. Ich schlage deshalb folgende Änderungen vor:

1. Die Grafik des Ringes gegen eine Grafik mit einem festen Ring auszutauschen.

2. Die Grafik der Dyson-Blase gegen eine Grafik mit einer geschlossenen Blase auszutauschen.

3. Die Grafik des Schwarms gegen die Darstellung auszutauschen, die bisher als Dyson-Blase bezeichnet ist, also diese hier.

-- Rfc 13:41, 20. Mär. 2007 (CET)

Da seit einem viertel Jahr kein Widerspruch erfolgt ist, habe ich heute damit begonnen, die Bilder auszutauschen. Als erstes habe ich die Darstellung des Ringes ausgetauscht. -- Rfc 14:34, 22. Jun. 2007 (CEST)

Der Austausch der Bilder ist abgeschlossen. Die alten Bilder bleiben für Diskussionen noch für einige Zeit verfügbar, sollten aber irgendwann gelöscht werden. -- Rfc 09:10, 3. Jul. 2007 (CEST)

Berechnung der Oberfläche einer Dysons-Sphäre

Ich habe einfach mal spaßeshalber die Oberfläche einer Dysons-Sphäre berechnet, mit Radius = 1AE. Das Ergebnis war, dass die Dysons-Spähre etwa 5,34 Milliarden Erdoberflächen entspricht. Kann das jemand bestätigen / widerlegen? Die benutzte Formel ist die einer Kugeloberfläche 4*pi*1AE² Die angenommene Dicke der Kugelschale =0, damit ist die Innenoberfläche = Außenoberfläche. Der angenommene Erdradius ist 6472,0 km.

Meine Ergebnisse sind zwar etwas anders, aber wer weiß, ob sie richtiger sind?
Pi=4*ARCTAN(1) wenn der Computer in rad rechnet, was oft so ist.
Wie groß ist der Schatten der Erde?
Ein Kreis mit dem Radius von 6378,15 Kilometern hat eine Fläche von 1,28 mal 10 hoch 8 Quadratkilometern (=6378,15*6378,15*4*ARCTAN(1)).
Wieviel Sonnenenergie geht an der Erde vorbei?
Eine Kugel mit dem Radius von 149600000 Kilometern hat eine Oberfläche von 2,81 mal 10 hoch 17 Quadratkilometern (=149600000*149600000*4*4*ARCTAN(1)).
Was heißt das im Klartext?
Die 2,2 Milliardenfache (2,2 mal 10 hoch 9) Energiemenge geht uns daher verloren.
Wie groß ist die Erdoberfläche?
Eine Kugel mit dem Radius von 6378,15 Kilometern hat eine Oberfläche von 5,11 mal 10 hoch 8 Quadratkilometern (=6378,15*6378,15*4*4*ARCTAN(1)).
Was heißt das nun wieder im Klartext?
Diese Dyson-Sphäre ist 550 Millionen (5,5 mal 10 hoch 8) mal größer als die Erdoberfläche.
Ich bekomme also ein 10 mal kleineres Ergebnis als Du.
Da hilft nur die Münze werfen.
Karl Bednarik 17:38, 18. Nov. 2007 (CET) und
Karl Bednarik 06:02, 19. Nov. 2007 (CET).

Löschen von Halo: Kampf um die Zukunft

Ich denke, jeder, der sich ein wenig mit Halo auskennt, weiß, dass diese Ringwelt nicht nur extrem klein für eine typische Science Fiktion -Ringwelt ist, sondern auch noch nichts mit Energiegewinnung zu tun hat. Es hat was mit einer Ringwelt zu tun, aber nichts mit einer Dysonsphere oder einer Ringwelt mit eben Energiegewinnung.

Die Dyson-Blasen-Berechnung

Beim Erdbahnradius von 149.600.000 km beträgt die Solarkonstante 1367 W/m², der Strahlungsdruck (bei Absorption) 4,56*10^-6 N/m², und die Gravitation der Sonne 5,93*10^-3 m/s². Daher würde eine Fläche mit 7,69*10^-4 kg/m² vom Strahlungsdruck gegen die Gravitation abgestützt werden. Diese Masse pro Fläche gilt auch für alle anderen Abstände zur Sonne, denn sowohl der Strahlungsdruck als auch die Gravitation nehmen nach außen hin mit 1/r² ab. Für eine Dyson-Blase mit dem Erdbahnradius, die eine Fläche von 2,81*10²³ m² hat, wäre daher eine Masse von 2,16*10²⁰ kg erforderlich, was ungefähr der Masse eines größeren Planetoiden entsprechen würde. Wenn die Dichte des verwendeten Materials 1 g/cm³ betragen würde, dann wäre die Schichtdicke der Dyson-Blase 769 nm groß, was der Wellenlängengrenze zwischen Rot und Infrarot nahe kommen würde. Ein Beobachter auf der Außenseite der Dyson-Blase würde nur eine sehr geringe Schwerkraft von 0,0006 g feststellen. Karl Bednarik 04:47, 20. Nov. 2007 (CET).

Die den Strahlungsdruck verursachende Strahlungsleistung wird, nach ihrer Absorption, in alle Raumrichtungen gleichermaßen als Wärmestrahlung abgegeben, was keinen weiteren Strahlungsdruck verursacht, weil dies ungerichtet erfolgt. Das hat aber zur Folge, daß die Strahlungsdichte im Inneren der Dyson-Blase ansteigt. Wenn die auf der Innenseite der Dyson-Blase absorbierte Strahlungsleistung genau so groß wäre wie die auf der Außenseite abgegebene Strahlungsleistung der Wärmestrahlung, dann würde die Dyson-Blase nicht mehr gegen die Gravitation abgestützt werden, denn der Strahlungsdruck hängt nur von der Leistung pro Fläche ab, aber nicht von der Wellenlänge der Strahlung. Wenn man die Dyson-Blase aus einem gut reflektierenden Material, wie zum Beispiel Aluminium, herstellen würde, dann wäre der Strahlungsdruck und die erforderliche Masse pro Fläche doppelt so groß wie bei einem gut absorbierenden Material. Durch die Reflexion würde die Strahlungsdichte im Inneren der Dyson-Blase sehr hohe Werte annehmen, was eine Aufheizung und Ausdehnung der äußeren Schichten der Sonne bewirken würde. Karl Bednarik 05:23, 20. Nov. 2007 (CET).