Physiker in Frankreich haben einen neues Raketentriebwerk entwickelt, das Plasmaenergie nutzt und damit eine Reisegeschwindigkeit von 72.420 km/h (45.000 Stundenmeilen) ermöglicht, um ein Raumfahrzeug vorwärts zu treiben. Gleichzeitig reduziert dieser neue Antrieb den Kraftstoffverbrauch im Vergleich zu einer herkömlichen chemisch angetriebenen Rakete um um den Faktor 100 Millionen.
Bekannt als Hall-Thruster, werden diese Motoren bereits seit 1971 bei Satelliten und Raumsonden eingesetzt, um nach Bedarf ihre Umlaufbahnen zu korregieren. Diese Antriebe sind genial, und Wissenschaftler wollen sie jetzt nutzen, um Menschen zum Mars zu transportieren. Es gibt nur ein Problem: Die aktuelle Lebensdauer eines Hall-Thruster beläuft sich auf rund 10.000 Betriebsstunden, und das wäre viel zu kurz für die meisten Raumfahrt-Missionen, die mindestens 50.000 Stunden erfordern.
Hall-Thruster funktionieren wie normale Ionentriebwerke, die durch Explosion einen Strom von geladenen Ionen von einer Anode zu einer Kathode (positiv und negativ geladenen Elektroden) schicken.
Der Unterschied bei den Hall-Thruster Triebwerken ist, dass sie anstelle einer physischen Kathode ein Magnetfeld und eine eingeschlossene Elektronenwolke um eine völlig "virtuelle" Kathoden erstellen. Eine kleine Menge von Treibgas - typischerweise Xenon - wird in das Triebwerk eingespritzt, um eine geladene Ionenstrom zu erzeugen, und weil diese Ionen zu schwer sind, um in dem Magnetfeld der virtuellen Kathode zu bleiben, können sie ungehindert wie bei einem Reißverschluss neutralisiert werden. Dies schafft eine Niederdruck-Plasmaentladung, der eine Schubkraft in der entgegengesetzten Richtung des Ionenstroms erzeugt.
All das ist in Ordnung und funktioniert super, aber das Teil des Hall-Thruster, der die Anode enthält, hält auf Dauer noch nicht den ständigen Beschuss mit hochenergetischen Ionen aus. So, dass der gesamte Motor in Abständen repariert werden müsste um die Wände dieses Behälters zu erneuern.
Wissenschaftler des Französisch Nationale Zentrums für wissenschaftliche Forschung haben beschlossen, die Kanalwand ganz zu entfernen. "Ein wirksames Konzept, um die Wechselwirkung zwischen dem Plasma und der Entladungskanalwand zu vermeiden. Sie haben ein unkonventionelles Design entwickelt, dass die Ionisierung und Beschleunigung außerhalb des Hohlraums, eines quasi wandlosen Hall-Thruster ermöglicht", sagte der leitende Forscher, Julien Vaudolon.
Leider, wie Esther Inglis Arkell erklärt bei Gizmodo erklärte, (oben links im Bild) war ihre erster Prototyp ein Totalausfall. "Die rote Anode sollte an der Wand mit emittierendem Xenon ausgekleidet werden. "Das neue Design (rechts) mit einer kleinen Änderung, scheint aber zu funktionieren."
Die Forschungsarbeit wurde im Applied Physics Letters veröffentlicht.
Da der Antrieb eine ganze Menge weniger Kraftstoff als herkömmliche chemische Raketen verbraucht, können in Zukunft auch große Mengen Fracht, oder größere Raumfahrzeuge mit mehr Menschen an Bord auf Weltraummissionen geschickt werden. Das bedeutet, wir hätten ein riesen Potential für lange und weitreichende, Weltraummissionen, die wir z.b. brauchen, um Menschen und regelmäßige Versorgungsflüge zum Mars zu transportieren.
Es gibt noch keine genaue Aussage, wie viel dieses neue Design die Lebensdauer des Hall-Thruster verlängert, aber wenn es die Forscher schaffen, die 50.000-Stunden zu erreichen, könnte es die Weltraumforschung revolutionieren.
Wenn diese letzte Hürde genommen wird, ist eine Reise in 70 Tagen zum Mars kein Problem!
Quelle: http://www.sciencealert.com/this-plasma-engine-could-get-humans-to-mars-on-100-million-times-less-fuel
Bekannt als Hall-Thruster, werden diese Motoren bereits seit 1971 bei Satelliten und Raumsonden eingesetzt, um nach Bedarf ihre Umlaufbahnen zu korregieren. Diese Antriebe sind genial, und Wissenschaftler wollen sie jetzt nutzen, um Menschen zum Mars zu transportieren. Es gibt nur ein Problem: Die aktuelle Lebensdauer eines Hall-Thruster beläuft sich auf rund 10.000 Betriebsstunden, und das wäre viel zu kurz für die meisten Raumfahrt-Missionen, die mindestens 50.000 Stunden erfordern.
Hall-Thruster funktionieren wie normale Ionentriebwerke, die durch Explosion einen Strom von geladenen Ionen von einer Anode zu einer Kathode (positiv und negativ geladenen Elektroden) schicken.
Der Unterschied bei den Hall-Thruster Triebwerken ist, dass sie anstelle einer physischen Kathode ein Magnetfeld und eine eingeschlossene Elektronenwolke um eine völlig "virtuelle" Kathoden erstellen. Eine kleine Menge von Treibgas - typischerweise Xenon - wird in das Triebwerk eingespritzt, um eine geladene Ionenstrom zu erzeugen, und weil diese Ionen zu schwer sind, um in dem Magnetfeld der virtuellen Kathode zu bleiben, können sie ungehindert wie bei einem Reißverschluss neutralisiert werden. Dies schafft eine Niederdruck-Plasmaentladung, der eine Schubkraft in der entgegengesetzten Richtung des Ionenstroms erzeugt.
All das ist in Ordnung und funktioniert super, aber das Teil des Hall-Thruster, der die Anode enthält, hält auf Dauer noch nicht den ständigen Beschuss mit hochenergetischen Ionen aus. So, dass der gesamte Motor in Abständen repariert werden müsste um die Wände dieses Behälters zu erneuern.
Wissenschaftler des Französisch Nationale Zentrums für wissenschaftliche Forschung haben beschlossen, die Kanalwand ganz zu entfernen. "Ein wirksames Konzept, um die Wechselwirkung zwischen dem Plasma und der Entladungskanalwand zu vermeiden. Sie haben ein unkonventionelles Design entwickelt, dass die Ionisierung und Beschleunigung außerhalb des Hohlraums, eines quasi wandlosen Hall-Thruster ermöglicht", sagte der leitende Forscher, Julien Vaudolon.
Leider, wie Esther Inglis Arkell erklärt bei Gizmodo erklärte, (oben links im Bild) war ihre erster Prototyp ein Totalausfall. "Die rote Anode sollte an der Wand mit emittierendem Xenon ausgekleidet werden. "Das neue Design (rechts) mit einer kleinen Änderung, scheint aber zu funktionieren."
Die Forschungsarbeit wurde im Applied Physics Letters veröffentlicht.
Da der Antrieb eine ganze Menge weniger Kraftstoff als herkömmliche chemische Raketen verbraucht, können in Zukunft auch große Mengen Fracht, oder größere Raumfahrzeuge mit mehr Menschen an Bord auf Weltraummissionen geschickt werden. Das bedeutet, wir hätten ein riesen Potential für lange und weitreichende, Weltraummissionen, die wir z.b. brauchen, um Menschen und regelmäßige Versorgungsflüge zum Mars zu transportieren.
Es gibt noch keine genaue Aussage, wie viel dieses neue Design die Lebensdauer des Hall-Thruster verlängert, aber wenn es die Forscher schaffen, die 50.000-Stunden zu erreichen, könnte es die Weltraumforschung revolutionieren.
Wenn diese letzte Hürde genommen wird, ist eine Reise in 70 Tagen zum Mars kein Problem!
Quelle: http://www.sciencealert.com/this-plasma-engine-could-get-humans-to-mars-on-100-million-times-less-fuel
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