Stanford-Torus
Wohnstätte für eine mögliche Weltraumkolonie
Basiswissen
Der Stanford-Torus ist eine visionäre Weltraumkolonie, die 1975 in Form einer Raumstation für 10.000 bis 140.000 Bewohner vorgeschlagen wurde. Mittels Zentrifugalkraft sollte eine künstliche Schwerkraft zwischen 0,9 g und 1,0 g im Inneren des Rings erzeugt werden. Spiegel sollten Sonnenlicht auf den Ring reflektieren.
Daten eines konkreten Stanford-Torus
- Position: Lagrange-Punkt L5 von Erde und Mond, etwa der Mondabstand ↗
- 10 Millionen Tonnen (davon 95 % Strahlungsschutz) Gesamtmasse ↗
- R = 1790 m als Durchmesser ↗
- Wohnröhrendurchmesser r: 130 Meter ↗
- Speichen: sechs Speichen von 15 m Durchmesser ↗
- 1 U/min als Drehzahl ↗
- 1,7 m dicke Abschirmung aus Mondboden gegen kosmische Strahlung ↗
Beispielhafte Berechnung der künstlichen Schwerkraft
Die Kernidee des Stanford-Torus ist es, durch die Drehung des Ringes eine künstliche Schwerkraft zu erzeugen. Tatsächlich ist es keine Schwerkraft im Sinne einer Gravitationskraft sonder eine nach außen schleudernd wirkende Zentrifugalkraft. Die konkrete Kraft hängt von der Masse eines Bewohners ab: wer doppelt so viel wiegt, empfindet auch die doppelte Schwerkraft. Für die gefühlte Wirkung wichtig ist aber nur die Zentrifugalbeschleunigung. Sie müsste dann so stark sein wie die Erdbeschleunigung, die berühmten 9,81 m/s². Zur Berechnung dieser Zentrifugal- oder Fliehbeschleunigung kann man eine von zwei Formeln wählen: v²/r oder r·ω². Das kleine v ist dabei die Bahngeschwindigkeit, das klein griechische ω (Omega) die Winkelgeschwindigkeit und r ist der Speichenradius des Ringes, hier also die Hälfte des Durchmesser 1790 Meter, also rund 900 Meter. Am einfachsten ist es hier mit der Winkelgeschwindigkeit ω zu rechnen. Der Entwurf des Torus sieht eine Winkelgeschwindigkeit von einer Umdrehung pro Minute vor. Für die Formel muss man die Winkelgeschwindigkeit im Bogenmaß mit der Einheit rad verwenden. Die Umrechnung gibt für 360 Grad pro Minute dann rund 6,28 rad pro 60 Sekunden. Das sind grob 0,1 rad/s. Das setzt man in den Term r·ω² für die Zentrifugalbeschleunigung ein: 900 Meter mal (0,1 rad/s)², was ausgerechnet 9 m/s² ergibt. 9 Meter pro Sekunde Quadrat liegt in der Nähe der Erdbeschleunigung von 9,81 m/s². ✓
Kurzübersicht zur Rechnung
- 800 Meter als Radius ↗
- 360° pro Minute als Winkelgeschwindigkeit ↗
- r·ω² als Term für die Zentrifugalbeschleunigung ↗
- 360°/min umwandeln in etwa 0,1 rad/s Grad in Rad ↗
