Ionentriebwerke

Nennt mich Prophet

Seit ich mich für Raumfahrt interessiere, also so seit dreißig Jahren, bin ich davon überzeugt, das der elektrische Antrieb der Antrieb der Zukunft ist. Selbst wenn es immer Probleme zu lösen gibt (als ob es die bei normalen Raktentriebwerken nicht gäbe, man erinnere sich nur mal an die schwierige Entwicklung des RL-10 und SSME) so ist doch die Effizienz bestechend. Der Treibstoffverbrauch beträgt in normalen Szenarien ein Zehntel des chemischen Treibstoffs und kann, wenn man an Missionen denkt die eine hohe Startenergie erfordern, noch weitaus höher sein. Natürlich addiert man Mehrgewicht nicht nur für das Antriebssystem sondern auch für Hochspannungswandler und vor allem die Stromversorgung, trotzdem, das kann man leicht beweisen, wird man sobald man größere Geschwindigkeitsänderungen durchführen muss und diese nicht zeitkritisch sind, immer mehr Nutzlast mit einem Ionenantrieb transportieren.

Deswegen entwickele ich regelmäßig neue Konzepte und schaue auch immer nach wo gerade der Entwicklungsland ist, vor allem bei leichtgewichtigen Solararrays oder eben den Ionentriebwerken. Bisher war es so, dass man zuerst ein bisschen damit experimentiert hat z.B. sie als Lageregelungstriebwerke für Eureka und Artemis genutzt hat (bei letztem retteten die Triebwerke die Mission. Mehr noch: als der Satellit im Orbit ankam nahm man an durch den verbrauchten Treibstoff wäre die Lebensdauer verkürzt – nix  da Artemis hat 2011 seine Solllebensdauer erreicht und wird bis mindestens 2014 weiter betrieben). (mehr …)

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Die Regatta

Mir kamen die beiden Gastbeiträge in den letzten Tagen nicht unrecht, zum einen weil ich wieder etwas bei meinem Kunden zu tun hatte, zum anderen auch weil ich seit Monaten mir irgendwie die Themen fehlen. Alles was mich interessiert habe ich schon irgendwann im Blog abgehandelt oder mich schon mehrfach über Missstände aufgeregt, wie bei der Ariane Entwicklung, der ISS, oder dem Umgang der Medien mit SpaceX. Ich habe versucht die Lücke zu füllen, indem ich Dinge die ich für die Website oder meine Bücher recherchiert habe auch im Blog publiziert habe. Doch mit den Büchern läuft es ja nun aus. Weil ich so wies aussieht ab Januar eh wenig Zeit habe (der größte Teil meiner DHBW Vorlesungen ist von Januar bis März und mein Kunde will auch ab dem Januar die bewilligten Mittel einsetzen, bevor sich da was ändert) an der Stelle nochmals der Aufruf zu Gastblogs, wie man sieht finden sich hier ja auch dankbare Leser und sie bereichern das Spektrum. Ansonsten werdet ihr euch dran gewöhnen müssen, dass es wenig hier zu lesen gibt, so habe ich den nächsten Blog erst für den 14.12 zu einem Jubiläum vorgesehen. Aber für heute ist mir noch einer eingefallen. (mehr …)

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Zum wiederholten Male: Alternativen zur Ariane 6

Wer meinen Blog regelmäßig besucht, weiß, dass ich schon einiges zu dem Thema geschrieben habe. Über die Ariane 6 selbst weiß man noch wenig, aber in meinen Augen ist es unsinnig mit 4 Milliarden Euro eine neue Rakete zu entwickeln, die weniger kann als die alte. Wenn man Pech hat, steigen die Satellitenmassen wieder an, weil in einigen Jahren mit Angara A7, Langer Marsch 5 und Falcon Heavy auch andere Träger verfügbar sind für große Nutzlasten und die Rakete ist zu klein. Des weiteren wäre ich vorsichtig bei Preisprognosen, da lag man in Europa zweimal daneben (Ariane 1: kein Markt, Space Shuttle ist billiger, Ariane 5: wird 40% billiger als Ariane 4). Es könnte sich erweisen. dass die Ariane 6 nicht billiger als die Ariane 5 wird und dann hat man sie umsonst entwickelt. Vielmehr sollte man die Ariane 5 flexibilisieren. Hier mein Vorschlag: (mehr …)

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Gibt es eine optimale Ausströmgeschwindigkeit für Ionentriebwerke?

Die Frage klingt paradox, aber sie ist nicht unbegründet. Fangen wir aber mal mit den chemischen Antrieben an. Dort gilt recht einfach: Je höher der spezifische Impuls desto besser. Nur mit LOX/LH2 können wir überhaupt mit einer stufe einen Orbit erreichen. Bei LOX/LH2 erreicht man mit zwei Stufen rund 7-8% Nutzlast, mit LOX/RP-1 trotz günstiger Strukturfaktoren nur etwa 3,3%.

Ionentriebwerke haben einen zehnmal höheren spezifischen Impuls. Doch auch hier gilt: je höher er ist, desto weniger Treibstoff braucht man. Da durch die geringen Schubkräfte der Geschwindigkeitsbedarf aber höher ist sollte man auch hier auf eine hohe Ausströmgeschwindigkeit setzen. (mehr …)

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Gut, dass wir verglichen haben!

Eine Frage die ich als bekennender Ionentriebwerksfan immer wieder gestellt bekomme, ist warum denn trotz der Vorteile es immer bei Papierstudien bleibt. Wer mal bei NASA oder ESA nachstöbert stellt fest, dass es dort Zig innovative Konzepte gibt, bis hin zu welchen die sogar mir sehr utopisch erscheinen, wie die, nur mit dem Strom den RTG liefern, zu Saturn bis Pluto mittels Ionentriebwerken zu fliegen.

Nun unbestritten ist, das Ionentriebwerke der Kindheit entwachsen sind. Mann kann sie sicher noch optimieren wie auch heute ein Vinci Triebwerk leistungsfähiger als das RL-10A ist, doch sie haben ihre Nützlichkeit als Lagereglungsantrieb (Eureca, Artemis) und Hauptantrieb (Smart-1, DS-1, Dawn) bewiesen und Bepi-Colombo wird ebenfalls Ionentriebwerke einsetzen. Dawn wird damit die Geschwindigkeit um 11 km/s ändern, was fast so viel ist, wie die 200 t schwere Delta 2 lieferte. (mehr …)

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