Sonnensegel

Raumfahrtgrundlagen für Dummys – Alternative Antriebskonzepte

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Seit Anbeginn der Raumfahrt wird der chemische Antrieb eingesetzt. Er wurde deutlich verbessert, aber er hat physikalische Grenzen. Mehr als rund 5000 m/s wird man mit dem chemischen Antrieb nicht erreichen. Es gibt aber auch Antriebe, die 8000 m/s, 200 000 m/s oder sogar (im Prinzip) unendliche Ausström-Geschwindigkeiten erreichen. Als ich mich mit der Raumfahrt erstmals beschäftigte, waren dies „Antriebe der Zukunft“ (wir reden von den Achtzigerjahren des letzten Jahrhunderts). Als ich vor über 20 Jahren anfing, die Website aufzubauen, habe ich das entsprechende Kapitel auch über „zukünftige Antriebe“ betitelt – und ratet mal, was sie heute sind? Ja genau, Antriebe der Zukunft. Sie teilen das Schicksal mit dem Fusionsreaktor, der genauso lange immer in 10 Jahren einsatzbereit ist …

Ich lasse mal alle utopischen Konzepte weg und beschränke mich auf das, was heute technisch umsetzbar ist, und da sind es dann nur noch drei Technologien: (mehr …)

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Die Lösung für ein überflüssiges Problem – Wie nahe kann ein Sonnensegel an die Sonne?

Sonnensegel sind in den letzten Jahrzehnten als alternativer Antrieb etwas ins Hintertreffen geraten. Ionenantriebe werden dagegen verstärkt eingesetzt. Das hat durchaus Gründe. Zum einen wurden die Ionenantriebe durch Fortschritte in der Energieversorgung (durch Solarzellen) attraktiver. Zum anderen fehlt es an Projekten, die die sinnvolle Anwendung von Sonnensegeln zeigen. (mehr …)

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Mit dem Sonnensegel zu Merkur

Bei der Renovierung meines Berechungsprogramms habe ich mir nun auch das Modul für Sonnensegel vorgenommen und damit wieder experimentiert. Ein Ergebnis will ich euch heute vorstellen. Aber fangen wir mal mit den Basics an. (mehr …)

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Noch eine Berechnung: Sonnensegel vs. Ionenantrieb ins äußere Sonnensystem

Nachdem ich mich letztes Mal mit dem Vergleich ins innere Sonnensystem beschäftigt hat heute ein Vergleich der beiden Systeme beim Flug ins äußere Sonnensystem. Ziel soll es sein 2000 kg auf eine Fluchtbahn aus dem Sonnensystem zu befördern. Startmasse ist wie beim letzten Mal 5.500 kg, die Nutzlast einer Ariane 5 ECA auf eine Fluchtbahn (theoretisch noch höher, doch ich lasse etwas Luft, warum, das zeigt sich noch).

Weitere Nebenbedingungen: Die Fluchtgeschwindigkeit ist lokal zu berechnen – In der Erdumlaufbahn sind es 42,1 km/s (12,3 km/s über der Geschwindigkeit der Erde) aber sie nimmt ab, wenn man nach außen geht, und nimmt zu, wenn man weiter innen im Sonnensystem ist.

  • Für Sonnensegel soll wieder gelten: Flächenmasse Segel 10 g/m², Strebenmasse: 70 g/m. 90 % Segelanteil an der Gesamtmasse (Rest Behälter und entfaltmechnaismus).
  • Bei Ionentriebwerken soll gelten: Tankmasse 20% des Inhalts, Solargenerator mit 85 W/kg Leistungsdichte (konservative Annahme – Werte von Dawn). Bei den Triebwerken probiere ich vorhandene aus. Die Strukturmasse soll 340 kg betragen – die gleiche wie beim Sonnensegel. (mehr …)

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Die Lösung für ein überflüssiges Problem: Wie hoch ist die Mindesthöhe, in der man ein Sonnensegel entfalten kann?

Eine Frage, die sich mir beim Schreiben meines vorletzten Blogs stellte, wie hoch die Mindesthöhe wohl sein muss, in der man ein Sonnensegel entfalten kann. Auch in großer Höhe ist die Atmosphäre der Erde noch vorhanden, nur eben erheblich dünner. Satelliten sinken ab und verglühen irgendwann. Sehr deutlich wurde das bei den beiden Ballonsatelliten Echo 1 und Echo 2. Sie wurden in den Sechziger Jahren als experimentelle, passive Kommunikationssatelliten gestartet.

Echo 1 wurde am 12.8.1960 in einen 1.517 x 1.683 km hohen Orbit gestartet. Er verglühte schon am 24.5.1968 wieder – nach weniger als 8 Jahren, das würde man normalerweise von einem Körper erwarten, der erdnäher ist. (mehr …)

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