Laser Propulsion: Rocket Propulsion and Stephan Hawking's Interstellar Mission to Alpha Centauri

Science fiction spaceships, travel to other planets, Star Wars, Star Trek - in my opinion, this series can very well be complemented by the word laser. But instead of destroying spaceships or entire planets with lasers, you can actually use lasers to propel spaceships. With laser propulsion, there is actually already a technology today with which we would basically be able to send probes to neighboring stars like Alpha Centauri within a generation. And that's exactly what NASA and a private initiative launched by Stephen Hawking and Mark Zuckerberg want to do.
The idea for today's video came to me through a cooperation with Andreas from Yggis Kosmos: • Doku: Interstellare An... On his channel you can find a video about interstellar future propulsion, in which I participated with a short intermezzo about laser-based photon sails. Have a look! Andreas channel Yggis Kosmos : / @yggiskosmossterneundu...
My video today is about different concepts that use lasers to power spacecraft, and how lasers work.
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00:00 Introduction
00:54 History
02:28 Laser thermal rocket
03:23 Pulsed plasma propulsion
04:26 Ablative laser propulsion
04:54 CW plasma laser propulsion
05:41 Laser-assisted photon sails
08:33 Conclusion
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[@oliverhaik]

Danke Mo und grüße nach Hamburg in die Elternzeit

[@holgerschutz6676]

Klasse Video - sehr gut aufbereitet, recherchiert und produziert. Wie immer sehr informativ!

[@Ronolein]

An Ideen mangelt es ja nicht, schaun wir mal was davon umgesetzt werden kann und vor Allem, ob Jemand dafür Geld übrig hat. ;-)

[@T.Stolpe]

Dir und deiner kleinen Familie schöne und geruhsame Feiertage. Ich wünsche dir Ende 2023 100.000 Abos

[@SENKRECHTSTARTER]

Vielen Dank für die Unterstützung und die lieben Wünsche. Auch dir geruhsame Feiertage. Liebe Grüße Mo

[@merleschlosser1662]

Wie immer sehr interessant

[@SENKRECHTSTARTER]

Freut mich, danke!

[@mathiaslist6705]

das gute an Lichtsegeln ist, dass der Wirkungsgrad steigt je näher man der Lichtgeschwindigkeit kommt --- ich glaub das hat mit der Rotverschiebung oder dem Dopplereffekt zu tun ... quasi wegen der Lichtgeschwindigkeit kann das Lichtsegel dann nur relativ zur Lichtgeschwindigkeit schneller werden und somit erhöht sich die durch die Photonen aufgenommene Energie oder der aufgenommene Impuls --- ist ein interessantes Phänomen und wär ein eigenes Video wert .... tät dann umgekehrt auch beim Abbremsen helfen

[@mathiaslist6705]

@@Andy-qv9tb Kanns der relativistische Dopplereffekt sein? Quasi es findet eine Frequenzverschiebung statt und mit E = hf ist dann einfach jedes einzelne Photon energiereicher. Der Dr. Kipling hat da auf seinem Kanal was zu dem Thema (Halo Drive) gehabt. Überschneidet sich mit Blackhole-Farming (gibt da div. Quellen).

[@mathiaslist6705]

@@Andy-qv9tb Vermutlich einfach der Frequenzunterschied von ankommenden und reflektierten Strahl, der bei zunehmender Geschwindigkeit vom Lichtsegel größer wird.

[@flo.s]

hoch interessant! Gute Arbeit Mo ;)

[@SENKRECHTSTARTER]

Vielen Dank!

[@mathiaslist6705]

6:08 Lichtsegel (light sail) -- ist eine vorgeschlagene und verwendete Bezeichnung

[@lillirost5256]

Die schönen Missions-Logos im Hintergrund, sind das Sonderanfertigungen oder kann man die irgendwo käuflich erwerben?

[@ulrichklakow4475]

Leider haben die ganzen Konzepte echt gewatige Problem die das Sind: 1) Laser sind, nach meiner Kentnis, sehr ineffizient was dazu führt das man ganz schnell gigantische Energiemengen braucht. 2) Es stimmt zwar das sich Laser sehr genau fokusieren lassen, aber wenn die Sonde schon sehr weit weg ist, so braucht es trotzdem eine extrem genaue Ausrichtung. Leider ist da auch die Lufthülle im weg, was das ganze noch viel schwerer macht. 3) Nutzbarkeit des Antriebslaserstrahl bei der Erzeugung auf dem Erdboden auf unter als 50% der Tageslänge beschränkt, weil die Sonde in richtung unter dem Horizont ist. 4) Rücksendung von Messdaten der Sonde extremst schwirig. 5) Antriebsmedium: Aufgrund der Molekühlmasse ist zwar Wasserstoff ideal, aber die Lagerung ist leider sehr Problematich. Der Gedanke zu anderen Sternen zu reisen ist zwar interessant, aber selbst bei unbemanten Sonden faktisch derzeit unreallistisch. Wenn man Daten von anderen Sternen und deren Planeten haben will, wäre es derzeit um längen einfacher orbital gestützte Teleskope zu bauen oder solche auf dem Mond oder vielleicht in der Caldera vom Olympus Mons zu bringen. Will man noch mehr Auflösung, so muss man so ein Teleskop aber ins All bringen, wenn möglich zu L2 oder weiert drausen um dort Teleskope mit underten Metern optischem Durchmesser zu bauen. Man braucht hier keine durchgehende Spiegelfläche, sondern es reichen wenige Spiegelsegmente die aber weit voneinander entfernt sind um möglichst viel Auflösung zu bekommen. Damit man das überhaupt machen könnte würde schon sowas wie das Starship benötigt. Um die Kosten möglichst klein zu halten sollte man SEP weiter entwickeln damit man günstiger große Nutzlasten in Regionen hinter der Jupiterbahn zu bekommen.

[@michaelstegemann394]

Moin Mo. Hast Du mal was über Plasmaantriebe gemacht? Die Uni Stuttgart hat doch da mal Tests gemacht vor vielen Jahren.

[@lotharkramer5415]

Frage 1: Wie schafft man es, die Lage der Mini-Satelliten im Raum so zu stabilisieren, dass Photonensegel-Ebene immer sauber senkrecht zur Laser-Strahlrichtung stehen? Wenn die Intensität nur etwas ungleichmäßig wird, fängt das Teil an zu rotieren, und dann ist es wohl vorbei mit der Effizienz. Frage 2: Woher nimmt der Mini-Chip die Sendeleistung, um nach 44 Jahren Funksignale bis zur Erde zu schicken?

[@obi-wan9114]

die Frage 2 beschäftigt mich auch schon seit Monaten, der Mini-Chip mit meinen Mini-Leiterbahnen mit Mini-Querschnitten generiert auch nur eine Mini-Sendeleistungen. Unwahrscheinlich, dass man mit sowas auch nur von der Erde bis zum Mond kommt

[@robertguntert7219]

@@obi-wan9114 Vielleicht eine Kolonne aus 100.000sten zeitversetzt hochbringen, welche sich dann gegenseitig anfunken und wie ein repeater wirken.

[@Justin-zx5bo]

1: Man könnte eventuell Gyroskope o.ä. Messgeräte verbauen, die die Daten an die Laser senden. Diese werden dann so geregelt, dass eine Rotation vermieden werden kann.

[@Henning_S.]

Zu 1. Man könnte das doch sicherlich genau so machen wie bei konventionellen Raketenantrieben, einfach das Segel beweglich anbringen, so dass es zum Steuern in die entsprechende Richtung geneigt werden kann. Sogar seitlicher "Schub" und Rotationskorrekturen wären möglich wenn das Segel z.b. um 45grad seitlich geneigt wird, so dass das Licht wie bei einem Spiegel umgelenkt wird...

[@Henning_S.]

@@davidkummer9095 kein Raumschiff biegt einfach ab, hier geht es ja um kleinste Kurskorrekturen, wenn größere Richtungsänderungen nötig sind wird das ja üblicherweise per swing-by Manöver gemacht...

[@missterx183]

Super Video, aber ein Laaser der stark genug sein soll, um eine Sonde auf 10% der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen ist glaube ich schon aus Effizienz gründen auf der Erde nicht optimal, da zu viel Licht gestreut würde.

[@KyrillBarth]

Es müsste aber doch eine Beschleunigung von ungefähr 300.000g auftreten, wenn man in einem so kleinen Zeitraum einen Starchip beschleunigen will, was meiner Meinung nach kein Chip heil überstehen kann

[@t.s.4091]

4g reichen aus. Dann braucht man ca einen Monat um auf 10-15%c zu beschleunigen.

[@JacquesMartini]

Es ist ein Hirngespinst des Zeitgeistes mit Buzzwords "Mark Zuckerberg" und "Stepen Hawking".

[@Tobias042]

@@t.s.4091 hat er im Video nicht was von 10 Minuten gesagt?

[@ralfkruse7565]

Mit den ganzen Sonnen(photonen) segeln kann man doch nur "vor dem wind" segeln, oder kann man damit auch "hart am wind fahren" oder sogar "gegen den wind kreuzen" es fehlt doch der " Kiel" oder das " Schwert" die dies bei Segelbooten erst moeglich machen. Oder sehe ich das als "Landratte" verkehrt...... Da kann der Schiffsbauer jetzt aber mal richtig was erklären. ⛵🤣😎🇫🇷

[@realulli]

AFAIK, nein. Ich bin zwar kein Schiffsbauer, kenne mich aber ein bisschen mit Segeln aus. Vor 200 Jahren hatten die Schiffe meist Rahsegel, die aehnlich wie so ein Photonensegel funktionierten. Da war es mit gegen den Wind kreuzen nicht weit her. Moderne Segel funktionieren aufgrund ihrer Form eher wie ein Flugzeugfluegel. Die Luft wird beim Kreuzen auf beiden Seiten des Segels entlang gefuehrt, wenn sie sich auf der Leeseite abloest (bzw. der Fluegel einen Stroemungsabriss hat) ist es mit der Effektivitaet ziemlich vorbei. Da man aber bisher Licht nicht signifikant auf der Leeseite ablenken kann ist das Photonensegel eher ein Fallschirm als ein Fluegel und das Kreuzen geht nicht wirklich.

[@ralfkruse7565]

@@realulli Das meinte ich ja, es fehlt dergegendruck auf dem sich das schwert abstützt. Irgendwie fehlt dann ja etwas fuer das Kräftedreieck. Ich glaub das mit den rahsegeln ist laenger her so "Hanse-Koggen" zeit, aber auch die Piraten der Karibik hatten damit noch probleme gegen den wind zu kreuzen. 🤣🎄🎅😎🇫🇷

[@realulli]

@@ralfkruse7565 Rahsegel hast du auch heute noch gerne mal bei "Tall Ships", d.h. bei Grosseglern. Die Gorch Fock hat Rahsegel, die Passat (Museumsschiff in Luebeck) hat primaer Rahsegel...

[@mathiaslist6705]

3:15 das Problem beim Wasserstoff wär dann halt die geringe Dichte, die tiefen Temperaturen usw. ... nicht das das jetzt nicht lösbar wäre

[@christophostrowski3382]

...und das bei den Stromkosten... keine Lösung für unser Land

[@Ronolein]

Ja da werden unsere Grünen sich sicher wieder protestierend auf die Straße kleben wenn das hier in D-Land Jemand versucht.

[@Tobias042]

Wie funktioniert das mit dem Strahlungsdruck? Wie können Photonen einen Impuls übertragen, obwohl sie keine Masse haben?

[@thomaslabenda7954]

Das Photon hat keine Ruhemasse, das stimmt. Die Energie bekommt das Photon durch seine Frequenz und die Energie ist proportional der Frequenz. Dieser Umstand erzeugt ein weiteres Problem, das bisher kaum beschrieben wird. Teilchen und auch Photonen (Dopplereffekt) übertragen aus der Flugrichtung kommend durch die hohe Geschwindigkeit der Sonde einen größeren Impuls wie Teilchen und Photonen die von der Rückseite eintreffen. Dies führt zu einer stetigen Verzögerung. Durch das geringe Gewicht und der langen Flugzeit wird dieser Effekt zu einer deutlich verlängerten Flugzeit beitragen. Übertragen Teilchen von der Seite einen größeren Impuls wird die Flugbahn verändert.

[@Tobias042]

@@thomaslabenda7954 vielen Dank:-) Was bisher keiner gesagt hat und damit nur eine Annahme von mir ist, ist dass das Segel nach der Beschleunigungsphase doch wohl abgetrennt wird. Ansonsten würde der Sonnenwind des Zielsystems doch für eine arge Abbremsung sorgen (der beinhaltet richtige Teilchen mit richtiger Masse) und wehe, der Wind kommt nicht genau im 90 Grad Winkel an. Aber ich bin da echt nur blutiger Amateur

[@Tobias042]

@@thomaslabenda7954 das mit der Umwandlung von Energie in einen Impuls ist genau das, wo ich nicht mitkomme. Ein Impuls ist m*v. Wenn ich gegen den Ball trete, kriegt der einen Impuls von der Masse meines Fußes mal dessen Geschwindigkeit. Aber bei Photonen kommt bei m*v tatsächlich ein Wert > 0 raus, obwohl sie keine Masse haben. Es ist ja nicht so, dass hier E=mc^2 Anwendung findet, die Photonen verwandeln sich ja nicht in Matrrie. Und trotzdem funktioniert der Antrieb ja irgendwie

[@Sippi81]

@@Tobias042 tja vieleicht haben photonen ja doch eine Masse Hab letztens ein Video gesehen wo jemand mit einem Laserpointer eine messbare Kraft erzeugt hat war zwar sehr klein aber messbar sollte das nicht schon beweis genug sein das die eine Masse haben müssen?

[@g.langer8617]

Der Impuls eines Photons p = h/w, wobei h das Planck'sche Wirkungsquantum (~6.6 * 10^-34 J*s) ist und w die Wellenlänge vom Licht. Bei einem Spiegel wo das Photon reflektiert wird, ist der Impulsübertrag auf den Spiegel pro reflektiertem Photon 2*h/w. Wird das Photon lediglich absorbiert, dann ist der Impulsübertrag h/w. Deswegen möchte man Spiegel als Lichtsegel verwenden.

[@t.s.4091]

Ich bin überhaupt gar nicht vom Fach, aber müsste man nicht, sofern man Raumfahrt sinnvoll betreiben möchte, einen deutlich schnelleren Antrieb entwickeln? Ich spreche nicht von X% der Lichtgeschwindigkeit, sondern von Reisen durchs All innerhalb des Lebenszyklus eines Menschen. Ein Warpantrieb müsste doch der Heilige Gral der Antriebsforschung sein.

[@t.s.4091]

@@Andy-qv9tb schade eigentlich.

[@realulli]

Ist er ja auch. Bisher gibt es halt keine praktikable Methode, ihn umzusetzen...

[@Handelsbilanzdefizit]

Die Idee mit dem Laserantrieb scheitert an der Energie. Selbst wenn man die Klassische Formel für Kinetische Energie verwendet E=1/2 m v ² verwendet, bedeutet das bei annähernd Lichtgeschwindigkeit 1/2 mc². Das wäre die Energie mehrerer Atombomben. Und relativistische gesehen, ist‘s sogar noch schlimmer. Und dann gibt's noch viele weitere Probleme.

[@martins9831]

So in etwa: Goldfinger: Sie wissen gar nichts Mr. Vieth. 007 Mo: Was ist mit Operation Grand Slam? Goldfinger: 2 Worte die sie aufgeschnappt haben. 007 Mo: Können Sie sich das leisten? 🤣😂

[@M.vanHouten]

pew pew

[@ginomania]

Kommentar für den Algorithmus

[@thomasbohm8407]

Und was bringt das wenn man auch im All Objekten ausweichen muss ???

[@martins9831]

Kometen haben mehr als einen Schweif Mr. 007 Mo.

[@deathsinger1192]

kzbin.info/www/bejne/eIOrfYBqlMtofJY und sie zeigten die ersten Bilder von Pandora oder?

[@dirkweindel9492]

Hhhhmmmmm Laserantrieb!

[@SBHLL]

2069 Erst starten?! Dann werde ich deren Ankunft wohl leider nicht miterleben. Wenn es denn dann überhaupt klappt.

[@KarateteaYT]

Hullo

[@deathsinger1192]

kzbin.info/www/bejne/eIOrfYBqlMtofJY Avatar arrival at Pandora lässt grüßen

[@V.o.l.k.e.r]

Warum wird mein sachlicher Kommentar immer wieder gelöscht? Keine andere Meinung erlaubt hier?

[@JacquesMartini]

Ich sag nur "Laser" ;-) kzbin.info/www/bejne/fJTSm4iPaahjbaM

[@karlkastor]

Er heißt Stephen Hawking, ist ja kein Deutscher...

[@SENKRECHTSTARTER]

Aua, im Thumbnail wars immerhin richtig :D

[@liamklo3498]

Erster😝

[@JacquesMartini]

Und schon wieder verschwinden meine Beiträge im Nirvana. Wer macht das? KZbin oder der Kanalbetreiber?

[@JacquesMartini]

Jaja, SciFi. Dumm nur, daß die Lasersache nicht nur unpraktikabel, sondern vor allem ineffizient ist. Schon manl den Wirkungsgrad ausgerechnet? Und damit meine ich nicht den Laser (die besten haben um die 50%), sondern der Gewinn an Schub/Impuls pro Watt Licht/Laserleistung. Dagegen sind selbt die mickrigen Ionentriebwerke Effizienzmonster. Auch 60 Jahre nach der Entdeckung des Laser-Prinzips gibt es keine SciFi Laser im Weltraum oder als Waffen. Gott sei Dank.

[@realulli]

Die Effizienz ist egal, wenn du die Energiequelle nicht mitschleppen musst...

[@JacquesMartini]

@@realulli So einen Käse kann nur jemand raushauen, der nicht mal ansatzweise die Grundlagen des Ingieurswesens verstanden hat.

[@SBHLL]

@@JacquesMartini Naja Raketengleichung halt. Hab´s jetzt nicht ausgerechnet aber versuch mal genug Treibstoff mitzunehmen (plus die Tanks) um auf 30% der Lichtgeschwindigkeit zu kommen. Da wird auch nicht mehr viel Wirkungsgrad bei überbleiben.

[@JacquesMartini]

Hier der Rest. E = m/2 v^2 = 1kg / 2 * (8km/s)^2 =32 MJ E = m/2 v^2 = 1kg / 2 * (11km/s)^2 =60,5 MJ Prost Mahlzeit! TNT hat gerade mal 4,6MJ/kg, Brennholz je nach Typ aber 12-16MJ/kg! de.wikipedia.org/wiki/Trinitrotoluol#Verwendung Und all die "schöne" Energie wird beim Wiedereintritt in die Atmosphäse verheizt, praktisch so wie ein Auto seine Bewegungsenergie in den Bremsen in Wärme umsetzt. Nix mit Rekuperation wie im E-Auto! Verzeiht meinen langen Text, ich hatte keine Zeit für einen Kurzen. 😉

[@Sippi81]

lieber ineffizient und unpraktikabel mit Laser als völlig unmöglich mit anderen Antriebsarten mit nem Ionentriebwerk brauchstes jedenfalls gar nicht erst versuchen es seih denn du willst zehntausende Jahre warten von daher erschließt sichs mir nicht wie das damit energieeffizienter sein soll und nur weil es aktuell keine Scifi laser im Weltraum gibt heißt das noch nicht das die Technologie unmöglich oder nicht verfügbar wäre

[@JacquesMartini]

Erschreckend sind auch die unreflektierten und substanzlosen Jubelkommentare der Fanboys. Jungs, werdet erwachsen und denkt mal bissel selber. Vor allem kritisch. de.wikipedia.org/wiki/Critical_Thinking