Wie schnell könnte ein Atmosphärentauglicher Ionenantrieb sein?
4 Antworten
Der Schub ist extrem gering, und der Luftwiderstand vergleichsweise hoch. Also wird das Ding am schnellsten, wenn du es, egal ob eingeschaltet oder nicht, aus nem fliegenden Flugzeug wirfst. Die maximale Geschwindigkeit des Ionentriebwerks hängt hier von der Geschwindigkeit des Flugzeuges ab, aus dem das Teil "weggeworfen" wurde.
Ionenantriebe sind in der Nähe des Gravitationsfeldes der Erde und in einer Atmosphäre nicht einsetzbar. Der Rückstoß ist zu gering. Ionenantriebe wären möglicherweise für interplanetare Reisen oder interstellare Sonden verwendbar.
Ja, je höher die Leistung der Reaktoren, desto höher ist auch deren Masse (zumindest in der bisherigen Technologie). Ab einer bestimmten Größendordnung wird das unsinnig. Der stärkere Reaktor kann dann trotz höherer Leistung keine höhere Beschleunigung erzielen. Am Rande auch bei der Ankunft braucht man die entsprechende Leistung zum Bremsen. Praktisch kann die Rakete nur auf der halben Strecke beschleunigt und muß dann mit gleicher negativer Beschleunigung wieder abgebremst werden. Das reduziert die maximal erreichbare Geschwindigkeit erheblich. Ionentriebwerke haben Aufnahmeleistungen im Watt- bis Kilowattbereich und Schübe unterhalb 1 N. Für eine Sonde der Masse von 1000 kg ergibt das eine Beschleunigung von 1/10 000 der Erdbeschleunigung. Durch die Verwendung von Solarenergie zur Erzeugung der elektrischen Leistung reduziert sich die Masse des Antriebsaggregats erheblich.
Im November 2018 stellten Wissenschaftler des MIT die Entwicklung eines angeblich in der Atmosphäre funktionsfähigen Ionenantriebs vor. Dies war möglicherweise ein Anlaß der Fragestellung.
Das ist korrekt. Bei der Verwendung von Atomreaktoren geht es ja gerade darum, sich von Solarenergie unabhängig zu machen. Durch die Erzeugung von viel Energie könnte man die Ausstoßmasse an Plasma erhöhen und somit einen höheren Schub kreieren. Man bräuchte dann aber natürlich auch mehr Treibstoff, aber das liegt in der Natur der Sache. Man muss halt am Anfang zügig beschleunigen, auf hohes Tempo kommen, um dann vorm Ziel wieder abzubremsen. Das Mittel aus der Geschichte ist dann die zu erwartende Reisezeit. Bei den hochenergetischen Plasmatriebwerken ist auch Materialtechnisch noch vieles unsicher. Man könnte die Reaktoren in Einzelteilen ins All schießen und dort zusammenbauen. Zu Beginn wäre der Kernbrennstoff ja noch "kalt". Wohl wäre mir dabei nicht, tonnenweise Spaltmaterial ins Weltraum zu transportieren. Dinge wie Fusionstriebwerke und Quantentriebwerke sind noch weite Zukunftsmusik.
Ein Ionentriebwerk beruht darauf, das ein Stoff, meist Gas ionisiert wird und die Ionen durch ein Magnetgitter nach aussen beschleunigt werden. Dabei werden nur sehr geringe Massen umgesetzt. Die Antriebskraft ist extrem gering, aber die Austrittsgeschwindigkeit des Plasmas sehr hoch. Es würde keinen Sinn machen, in der Atmosphäre ein Ionentriebwerk einzusetzen.
unbrauchbar langsam.
Man arbeitet seit Jahrzehnten an den Dingern. Das Problem ist momentan noch die Stromversorgung. Damit man akzeptable Beschleunigungen erhielte müsste man mehr Power an Strom haben. Das ginge nur mit Kompaktreaktoren im Megawattbereich. Sowas hat noch niemand ins Weltraum geschossen. Bei genug Leistung wäre der Mars in wenigen Wochen erreichbar.