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Neue Antriebssysteme sollen Missionen ins All ermöglichen - Kernkraftwerk an Bord

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  • Neue Antriebssysteme sollen Missionen ins All ermöglichen - Kernkraftwerk an Bord

    Was haltet ihr davon(?):

    Langer Ritt auf dem Ionenstrahl
    Im Weltall gibt es keine Steckdosen. Ein Problem, das John Mankins, Cheftechnologe des Advance System Program der Nasa zu schaffen macht. Denn eine solche einfache Energiequelle würde bemannte Missionen ins Weltall entscheidend vereinfachen. Energie ist das A und O, ohne welches bemannte Raumfahrt in entfernte Welten nicht gelingen kann. Der Betrieb der Systeme an Bord, der Raumschiffantrieb, die lebenserhaltenden Systeme - alles braucht Saft. Und zwar eine ganze Menge davon.

    Ritt auf dem chemischen Strahl
    Seit Robert Goddards erstem Raketentest 1916 machen die Raumfahrer sich mit chemischen Treibstoffen auf ins All. Fünf bis fünfzehn Minuten lang machen die Triebwerke der Raumfähre buchstäblich Feuer unterm Hintern und bringen sie auf den Weg. Danach ist der Treibstoff aufgebraucht und die Fähre gleitet den Rest des Weges, wenn sie nicht die Gravitation anderer Planeten ausnutzt, um Schwung zu holen. Leider sind chemische Raketen wahre "Treibstoff-Fresser". Für längere Weltraumabenteuer müssten riesige Tanks mitgeschleift werden. Dies ist aber nicht umsetzbar.

    Ionenantriebe sollen's richten
    Bei der Nasa setzt man deshalb auf neue Technologien. Die Avantgarde der neuen Antriebe sind dabei elektrische Triebwerke, etwa die berühmten Ionenantriebe. Dabei werden Atome eines Stoffes ionsisiert und anschließend durch ein starkes elektrisches Feld beschleunigt und ausgestoßen: die Raumsonde nimmt Geschwindigkeit auf. Die Energie für den Prozess der Ionisierung kam bisher meist von Sonnenkollektoren. Mit dem Schub von chemischen Triebwerken können sie allerdings nicht konkurrieren. Auch in Zukunft werden diese nötig sein, um dem Gravitationsfeld der Erde zu entfliehen. Einmal im All angekommen sind die Ionenantriebe aber viel effizienter.

    Kernkraftwert an Bord
    Für bemannte Missionen reicht allerdings selbst die Kraft der Sonne nicht aus. Eine neue Generation von nuklear-elektrischen Antrieben soll daher die nötige Leistung bringen, um höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, mit denen man etwa den Mars in akzeptabler Zeit erreichen könnte. So könnten durch Kernspaltung elektrische Antriebe mit hoher Leistung gespeist und auch der sonst anfallende Energiebedarf gedeckt werden." Ein Kernspaltungsreaktor an Bord wäre wie ein eigenes kleines Kernkraftwerk", erklärt Les Johnson vom Advanced Space Transportation Program der Nasa.

    Mit Kernfusion?
    Für John Cole, Manager des Revolutionary Propulsion Research Project Office ist selbst Kernspaltung noch nicht gut genug. Er möchte ein System, das es erlaubt, Raumfahrer innerhalb eines Jahres bis an die Grenzen des Sonnensystems und zurück zu schicken. Dafür reicht die auf diese Weise zu erreichende Geschwindigkeit nicht aus. Kernfusion heißt das Zauberwort, das die nötige Beschleunigung bringen soll. Bei der Verschmelzung von Atomen werden riesige Energiemengen freigesetzt. Die Sache hat nur einen Haken: Mit dem heutigen Stand der Technik hätten die Kernfusions-Antriebe riesige Ausmaße. Ein Gebilde von der Größe des Kampfsterns Galaktika wäre erforderlich.

    Von der Nukleartechnik hat nicht nur der Antrieb etwas", macht Colleen Hartman, Direktor für die Erforschung des Sonnensystems bei der Nasa, andere Vorzüge der Systeme deutlich. "Auch die anderen Systeme an Bord einer Raumsonde profitieren. Die überschüssige Energie ist so als ob man statt einer einzelnen Glühbirne die Lichter von Las Vegas bekommt. Das führt zu größerer Flexibilität."

    Hoffen auf Antimaterie
    Ohnehin ist die Kernfusion nicht das Nonplusultra. Eine andere Zukunftstechnologie verweist sie im Reich der Visionen locker auf den zweiten Platz. Ein Antimaterie-Antrieb soll noch einmal doppelt so effizient sein, wie sein Kernfusions-Konkurrent. Und Forscher arbeiten emsig daran, dass er nicht für ewig ins Reich der Science Fiction verbannt bleibt. So ist es Wissenschaftlern am europäischen Kernforschungszentrum Cern erst vor kurzem gelungen, eine relativ große Menge von Anti-Wasserstoffatomen herzustellen.

    weiter im Plan
    Der neue Nasa-Chef O'Keefe hat sich bislang vor allem durch Sparmaßnahmen einen Namen gemacht. So wurde erst kürzlich eine geplante Pluto-Mission gestrichen, die Mittel für die Internationale Raumstation ISS stark gekürzt. Doch bei der Schilderung neuer Antriebsmöglichkeiten in der Raumfahrt kommt selbst der eiskalte Sparmanager ins Schwärmen: Atomantriebe könnten der Menschheit endlich helfen, "die Probleme von Zeit und Raum" bei der Erkundung des Weltalls zu lösen. In aller Stille sind im neuen Haushalt der Bush-Regierung 125 Millionen Dollar (143,2 Millionen Euro) für die Entwicklung der Nukleartechnologie eingeplant worden. Insgesamt eine MIlliarde Dollar hat die US-Raumfahrtbehörde Nasa für die Entwicklung vorgesehen.

    Raum und Zeit überwinden
    Die Vorstellung klingt verlockend: Raumschiffe und Sonden mit Atomantrieb könnten das Sonnensystem mit noch nie da gewesener Geschwindigkeit durchqueren und damit die Reisezeiten drastisch verkürzen. So könnte sich ein bemannter Flug zum Mars von zwei Jahren auf unter ein Jahr verkürzen. Befürworter der neuen Antriebstechnik weisen ferner darauf hin, dass sich die gesundheitlichen Strapazen für die Astronauten auf diese Weise deutlich verringern lassen. Der Vorteil eines Atomantriebs besteht darin, dass auf kleinstem Raum genügend Brennstoff erzeugt werde, um etwa eine Sonde über einen langen Zeitraum anzutreiben. Bislang werden Sonden stets mit einem kurzen Schub ihrer konventionellen Antriebsraketen auf ihre lange Reise gebracht und holen sich dann Schwung, indem sie die Anziehungskraft anderer Planeten ausnutzen - ein kompliziertes Verfahren. Kein Wunder also, dass viele in der Nasa und nicht zuletzt die Astronauten das neue Programm begrüßen.

    Neues Raumfahrtprogramm in der Kritik
    Auch die "Planetary Soceity", die sich als größter Interessensverband der Weltrauminteressierten bezeichnet, lobte die Atompläne. Diese Entwicklung werde die Weltraumforschung ähnlich revolutionieren, wie die Möglichkeiten der US-Marine durch den Einsatz von Atom-U-Booten revolutioniert wurden. Erste Kritik an dem Programm kam von Atom- und Rüstungsgegnern. Sie sehen die Gefahr einer atomaren Verseuchung, falls es beim Start ein Unglück geben sollte. Außerdem fürchten sie, dass die Nasa damit Forschungshilfe für Sternenkriegspläne des Verteidigungsministeriums leisten soll. Beide Kritikpunkte weist die Nasa entschieden zurück. So sollen die Atomantriebe nicht beim Start von Raketen eingesetzt werden, sondern erst in der Umlaufbahn. Einige Wissenschaftler favorisieren sogar die Idee, die Raumschiffe erst dort zusammenzusetzen. Nasa-Sprecher Donals Savage erklärte, es handele sich um ein rein wissenschaftliches Programm, das allein der Erforschung des Sonnensystems diene.

    --- Dies stand alles kürzlich bei www.t-online.de ---




    Ich finde die Vorstellung ganz angenehm ein Raumschiff im All zu konstruieren und ein Kernkraftwerk einzubauen und mit Ionenantrieben auszustatten. Zumindest jetzt könnte die Erkundung des eigenen Sonnensystems mit solch einem "bemannten Raumschifft" gut aufnehmen.

    Was meint ihr?
    Wird auch Antimaterie Zukunft haben?
    "Ich habe einen ganz einfachen Geschmack: Ich bin immer mit dem Besten zufrieden." - Oscar Wilde

  • #2

    Hi,
    nun, der technologische Fortschritt läßt sich nicht aufhalten. Aber auch ich habe Bedenken für einen atomar angetrieben Antrieb, auch wenn der Weltraum mit Strahlung überflutet ist, sollten wir nicht vergessen Umweltschutz zu betreiben, nicht nur wegen Unfall Möglichkeit auf der Erde. Schon jetzt ist unsere Umlaufbahn voll mit Schrott gestopft, sollte diese "Verschmutzung" weitere 50 Jahre anhalten, dann könnten wir keine Sonden, geschweige denn Astronauten hinaufschicken. Ende mit "where no one has gone before...".

    Klingt vielversprechend mit Cern, hoffentlich können wir bald auch Möglichkeiten finden eine Antimaterie Reaktion zu kontrollieren, den 3 g Antimaterie könnte ein Radius von der Größe Hamburg ausradieren, wenn wir nicht aufpassen...

    Lt. Cmdr Lin
    Die Wahrheit ist das Licht, das uns zum Pfad der Weisheit führt...

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    • #3
      Auf jeden Fall müssen wir ein System verwenden, bei dem nicht nochmehr Schrott in den Orbit gelangt.

      Es gibt schon Einrichtungen, die den ganzen Müll daoben überwachen. Weil wenn du gemütlich mit deinem Space Shuttle im Orbit rumfliegst und dir kommt so kleines Teilchen Schrott entgegen, dann hast du ganz schnell ein schönes Loch in deinem Shuttle. Das wäre nicht so gut.

      Nicht schlecht wäre natürlich wirklich, wenn wir eine Werft im Orbit hätten. Dann würde sich das Problem mit dem überwinden der Erdgravitation erledigen. Dann stellt sich aber das Problem, wie man das ganze Material kostengünstig und umweltfreundlich nach oben kriegt.

      Ein Anti-Materie-Antrieb wäre natürlich spitze. Aber auch Kernfusionstechnologie würde mich im Moment schon zufrieden stellen. Hauptsache es geht mal etwas schneller vorran als jetzt. Das kann man doch keinem Astronauten zumuten, ewig in seinem kleinen Raumschiff zu sitzen, bis er z.B. am Mars ankommt.
      Uncle Arm wants YOU for Omega Command

      www.omega-command.de

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      • #4
        Auf jeden Fall müssen wir ein System verwenden, bei dem nicht nochmehr Schrott in den Orbit gelangt.

        Es gibt schon Einrichtungen, die den ganzen Müll daoben überwachen. Weil wenn du gemütlich mit deinem Space Shuttle im Orbit rumfliegst und dir kommt so kleines Teilchen Schrott entgegen, dann hast du ganz schnell ein schönes Loch in deinem Shuttle. Das wäre nicht so gut.

        Nicht schlecht wäre natürlich wirklich, wenn wir eine Werft im Orbit hätten. Dann würde sich das Problem mit dem überwinden der Erdgravitation erledigen. Dann stellt sich aber das Problem, wie man das ganze Material kostengünstig und umweltfreundlich nach oben kriegt.
        Ist das nicht ein wenig selbst die Antwort auf die Frage?

        Wenn man den Schrott nicht verglühen liesse, sondern in einer Orbitalwerft zu Trägerstrukturen für ein Raumfahrzeug umschmilzt, würde doch sowohl Schrott eingefangen/gespart als auch Neues material bereitgestellt. Und so teuer wie ein Ofen für die Werft ist ein Shuttle/Raketenflug bis zum Orbit schon lange.

        Danach - also wenn der Orbit quasi sauber ist - wäre vielleicht überlegenswert ob man nicht eisenhaltige Asteroiden zur Werft schaffen könne. Dann spart man sich jedenfalls die Verschmutzung der Erdatmosphäre und die Ressourcen die nur für den Transport draufgingen.

        Wie lange es aber dauern würde bis man diese Techniken alle beherrscht, da weiß ich noch nicht Bescheid
        »We do sincerely hope you'll all enjoy the show, and please remember people, that no matter who you are, and what you do to live, thrive and survive, there are still some things that make us all the same. You, me, them, everybody!«

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        • #5
          Also im Prinzip Recycling. Ne interssante Idee. Ist nur die Frage ob sich ein Schmelzofen im Orbit umsetzen läßt, z.B. könnte die fehlende Gravitation ein Problem werden, oder?
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          • #6
            Ich würde eher sagen, das Hauptproblem für solch einen Schmelzofen wäre die Weite des Weltraums. Die Teilchen sind hauptsächlich extrem klein, ein paar Millimeter und kleiner. Ihre Bahnen liegen aber z.T. hunderte bis tausende von Metern auseinander, und nun sagt mal, wie ihr solche Teilchen wieder einsammeln möchtet.

            Das beste wäre ein Orbitalseil. Also ein Seil, das vom Boden bis in die geostationäre Umlaufbahn und darüber hinaus geht. Am oberen Ende muss ein Gewicht befestigt werden, zum Beispiel eine Raumstation. Diese Konstruktion kann theoretisch funktionieren:
            Da die Raumstation jenseits des geostationären Punktes liegt, überwiegt bei ihr die Fliehkraft gegenüber der Anziehungskraft der Erde, sie zieht also das Seil nach oben. Das Seil dagegen zieht aufgrund seines eigenen Gewichtes nach unten. Es gibt somit einen Gleichgewichtspunkt, an dem die STation befestigt werden muss, damit das ganze stabil bleibt. Danach könnten Lifte am Seil entlang fahren, immer einer rauf und gleichzeitig einer runter, und man hätte den perfekten Zugang zum Weltraum.
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            • #7
              Hat man ja in irgend einer Voyager Folge gesehen. Hätte nicht gedacht das sowas geht, aber deine Erklärung klingt physikalisch plausibel. Das wäre bestimmt die einfachste, günstigste und praktikabelste Lösung.
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              • #8
                Aber währe dieses Seil nicht enormen Belastungen ausgesetzt, selbst wenn es eine Weile hebt ist ja noch immer nicht gewährleistet das es auch rentabel ist. Denn es währe enorm teuer so ein Seil monatlich auszuwechseln, also haben wir überhaupt die Materialien die solchen Belastungen stand halten?

                Was den Weltraumschrott angeht, so ist dieser ja nicht gleichmäßig verteilt, sondern ist verstärkt auf typischen Satellitenbahnen zu fínden z.b. im geostationähren Orbit. Aber ob dieser sich trotzdem kostengünstig einsammeln lässt frag ich mich trotzdem noch, zumal ja irgendwann der Großteil eingesammelt ist, also als Rohstoff kommen da schon eher kleinere Himmelskörper wie Meteoriten in Frage.
                Es gibt immer Möglichkeiten - Cpt. Kirk

                Dann und wann begegnen wir der Realität und sind überhaupt nicht auf sie vorbereitet.
                John Le Caree

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                • #9
                  Ja, natürlich, das Seil ist gewaltigen Belastungen ausgesetzt. Es gibt heute kein Material, das diesen Gewachsen wäre, das ist ja das Hauptproblem daran. Da die Erde doch ziemlich gross ist, wird ein Orbitalseil bei der Erde wohl noch länger auf sich warten lassen. Aber beim Mond oder beim Mars wäre es durchaus denkbar, wahrscheinlich würde sich ein solches aus Buckytubes (Nanoröhrchen aus Kohlenstoff) herstellen lassen.
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                  • #10
                    Eine Raumstation befestigt an einem Orbitalseil im Orbit des Mondes. Klingt gut, wobei man dann allerdings alles über eine größere Strecke transportiert werden müsste was zu einem Kostenanstieg führen würde. Aber Weltraumforschung ist eben nicht billig, trotzdem oder vor allem deshalb sollte an der Raumfahrt nicht gespart werden. Ich denke der Mond ist ein ganz guter Kompromiss.
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                    John Le Caree

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                    • #11
                      Man müsste sowieso einen Raumhafen auf dem Mond einrichten. Der könnte dann als Stüzpunkt und Versorgungsbasis für schon gebaute Raumschiffe dienen. Die könnten von da aus aufgrund der viel kleineren Gravitation auch viel einfacher starten, ohne die gigantischen Mengen von chemischen Treibstoffen zu verbrauchen.
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                      • #12
                        Ja, das stimmt. Allerdings bleibt dann doch ein kleine Problem: wie kommt die Crew auf den Mond? :-)
                        Planeten.ch - Acht und mehr Planeten (neu wieder aktiv!)
                        Final-frontier.ch - Kommentare vom Rand des Universums

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                        • #13
                          Original geschrieben von Bynaus
                          Ja, das stimmt. Allerdings bleibt dann doch ein kleine Problem: wie kommt die Crew auf den Mond? :-)
                          Mit einem neues Spaceshuttle mit Termodeskjetantrieb (oder wie das hieß) welches in mehreren Stufen auf mach 9 oder höher beschleunigen kann. Der Modellversuch ist ja schon gelungen.
                          Ein wenig modifizert und schwubdiewub, kann es auch auf dem Mond landen. Ist doch einfach, oder?

                          Naja, aber ich denke wir müssen irgendwie diese Raketenstarts abschaffen.
                          "Ich habe einen ganz einfachen Geschmack: Ich bin immer mit dem Besten zufrieden." - Oscar Wilde

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                          • #14
                            Der Thermodeskjet? Ist das nicht eine Art Drucker? :-)

                            Nein, was du meinst ist wahrscheinlich der Ram- und später Scramjet Antrieb. Ram-Jets (bis Mach 9) wurden schon getestet, Scramjets sind AFAIR noch reine Theorie, aber sie würden die Beschleunigung bis auf Mach 20 zulassen. Dann ist es nur noch ein kleiner Raketenschub bis in die Umlaufbahn.

                            Von dort aus könnte man das Raumschiff mit sogenannten "Spaceborne Theathers" zum Mond schleudern. Sie funktionieren ähnlich wie das Orbitalseil, sind jedoch kleiner und erhalten ihre Energie vom Magnetfeld der Erde. Durch Strominduktion können sie sich selber auf grössere Höhen bringen.
                            Im Prinzip also nichts anderes als die Steinschleuder des Raumfahrtzeitalters...
                            Planeten.ch - Acht und mehr Planeten (neu wieder aktiv!)
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                            • #15
                              Original geschrieben von Lt. Cmdr Lin

                              Hi,
                              nun, der technologische Fortschritt läßt sich nicht aufhalten. Aber auch ich habe Bedenken für einen atomar angetrieben Antrieb, auch wenn der Weltraum mit Strahlung überflutet ist, sollten wir nicht vergessen Umweltschutz zu betreiben, nicht nur wegen Unfall Möglichkeit auf der Erde.
                              Mal was zu der atomaren Strahlung und der "Überflutung" damit:
                              Es ist ja nicht so, dass sich diese Strahlung vom Menschen erzeugen liese. Das einzige, was man kann ist das ganze zu konzentrieren. Das macht auf der Erde viel aus, aber im Weltraum selbst schon nicht mehr. Das Zeug zerfällt ja auch nicht schneller, nur weil sich die Konzentration erhöht. Von der Erde selbst tritt ja auch reichlich Radioaktivität ins All. Durch den geringen Druck dort, wird das ganze aber sehr rasch verteilt und ist dann nicht mehr so hochschädlich, wie z.B. auf der Erde.
                              Zuletzt geändert von Spocky; 09.10.2002, 15:35.
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