Was wirklich? Was soll denn das heißen? Nun es gibt tatsächlich eine Ausnahme, nämlich wenn die Energie nicht im Treibstoff schlummert, sondern selbst aufgebracht werden muss, also bei elektrischen Antrieben.<\/p>\n
Nun man kann das ganze ganz einfach erklären: Die Energie die man braucht, um Materie auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen berechnet sich nach E = m*v?<\/p>\n
Das bedeutet wenn ein Ionenantrieb eine erhöhte Ausströmgeschwindigkeit (v) erreichen will, so steigt der Energiebedarf quadratisch pro Masseeinheit an. Natürlich korrespondiert eine erhöhte Ausströmgeschwindigkeit mit einem geringeren Treibstoffverbrauch. Doch solange (und das ist zumeist gegeben) die Ausströmgeschwindigkeit viel größer als der Geschwindigkeitsbedarf ist, nimmt der Treibstoffbedarf eher linear ab.<\/p>\n
Es gibt auch einen Zusammenhang bei Ionentriebwerken. Es gilt:<\/p>\n
c = w * 2L \/ S<\/p>\n
c: Ausströmgeschwindigkeit in m\/s
\nw: Wirkungsgrad (0…1)
\nL: Leistung in Watt
\nS: Schub in N<\/p>\n
Sind elektrische Leistung, Wirkungsgrad bekannt und gegeben so vereinfacht sich die Gleichung auf:<\/p>\n
c = const \/ S<\/p>\n
Das bedeutet ein hoher Schub und eine hohe Ausströmgeschwindigkeit schließen sich gegenseitig aus. Das hat Folgen. Da eine gewisse Endgeschwindigkeit benötigt wird und das Raumfahrzeug auch ein gewisses Gewicht aufweist ist klar, dass bei abnehmenden Schub es immer länger dauern wird eine bestimmte Endgeschwindigkeit zu erreichen.<\/p>\n
Nun könnte man auf die Idee kommen die Sache anders anzugehen. Wenn eine doppelt so hohe Ausströmgeschwindigkeit eine doppelt so hohe Leistung erfordert, dann muss einfach die Stromversorgung stärker ausgelegt sein. Die Sache hat nur einen Haken: Heute verfügbare Systeme wiegen erheblich mehr als das ganze Triebwerk oder der Treibstoff. Ein Ionentriebwerk von EADS hat z.B. einen Stromverbrauch von 5 kW und wiegt 7 kg. Bei den leistungsfähigsten Solargeneratoren, die heute im Einsatz sind beträgt die Leistung aber maximal 80 W\/kg. Der Solargenerator der 5 kW Leistung liefert würde also mindestens? 62,5 kg wiegen, nahezu zehnmal mehr als das Triebwerk selbst. Nukleare Energieversorgung ist auch keine Lösung den deren Leistung ist noch geringer, gemessen pro Kilogramm Gewicht des Reaktors.<\/p>\n
Darum ist es nicht sinnvoll eine sehr hohe Ausströmgeschwindigkeit anzustreben. Es ist ja seit den sechziger Jahren bekannt wie eine Ausströmgeschwindigkeit von 200 km\/s erreicht werden kann, der letzte theoretische Versuch ist das ESA Triebwerk DS4G. Wahrscheinlich geht es mit noch mehr Beschleunigungsstufen (die Ausströmgeschwindigkeit ist zumeist von der erzielbaren Spannungsdifferenz auf einer Strecke begrenzt) noch höher. Doch auch die Autoren des DS4G propagieren dieses für interstellare Missionen wenn diese Ausströmgeschwindigkeit benötigt wird.<\/p>\n
Eine zweite Möglichkeit wäre bei bemannten Missionen, die ein Platzproblem haben: Der Schub eines herkömmlichen Ionentriebwerks mit einer Beschleunigungsstrecke ist begrenzt auf 0,5 mN\/cm?. Würde man also für eine Marsexpedition eine Ares V mit 10 m Durchmesser benutzen läge der maximale Schub bei ca 390 N. Die Konstruktion des DS4G mit zwei Beschleunigungsstrecken würde diese Energiedichte um den Faktor 20 erhöhen. Allerdings bleibt die Frage wo die elektrische Leistung herkommt.<\/p>\n
Es gibt also ein Optimum für die Strahlgeschwindigkeit. Sie liegt bei<\/p>\n
copt?= Sqrt(2* t \/ 1000 * a0) [km\/s]<\/p>\n
copt?: optimale Ausströmgeschwindigkeit in m\/s
\nt: gesamte Antriebsdauer in s
\na0: Koeffizient aus Sondengewicht in kg und Leistung in kW: a0?= Sondengewicht [kg]\/Leistung [kW]<\/p>\n
Für Marsrundreisen z.B. 20 – 60 km\/s für einen Orbiter im Jupitersystem 80-100 km\/s. Wenn es nicht so weit gehen soll, wie z.B. bei SMART-1 nur zum Mond so reicht auch eine Ausströmgeschwindigkeit von nur 10 km\/s. Dasselbe dürfte wohl auch für reine Lageregelungszwecke gelten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Was wirklich? Was soll denn das heißen? Nun es gibt tatsächlich eine Ausnahme, nämlich wenn die Energie nicht im Treibstoff schlummert, sondern selbst aufgebracht werden muss, also bei elektrischen Antrieben. Nun man kann das ganze ganz einfach erklären: Die Energie die man braucht, um Materie auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen berechnet sich nach E […]<\/p>\n","protected":false},"author":169,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[450,1591,921],"class_list":["post-3599","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-raumfahrt","tag-ausstroemgeschwindigkeit","tag-ds4g","tag-ionentriebwerk","entry"],"a3_pvc":{"activated":false,"total_views":432,"today_views":0},"jetpack_featured_media_url":"","jetpack-related-posts":[{"id":18430,"url":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2025\/10\/06\/treibstoffgewinnung-auf-dem-mars\/","url_meta":{"origin":3599,"position":0},"title":"Treibstoffgewinnung auf dem Mars","author":"Bernd Leitenberger","date":"6. Oktober 2025","format":false,"excerpt":"Bis es eine Kolonie auf dem Mars gibt wird es sicher noch Jahrzehnte dauern, wenn \u00fcberhaupt. Ich bin jetzt 60 und glaube nicht, das ich dies noch erleben werde. Chancen g\u00e4be es f\u00fcr eine Expedition, also einen Flug zum Mars, einen Aufenthalt dort, der aus himmelsmechanischen Gr\u00fcnden etwa eineinhalb Jahre\u2026","rel":"","context":"In "Chemie"","block_context":{"text":"Chemie","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/category\/chemie\/"},"img":{"alt_text":"","src":"https:\/\/vg01.met.vgwort.de\/na\/1098a0be1f3743bcb77eed3bd08301c5","width":350,"height":200},"classes":[]},{"id":18659,"url":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2026\/05\/14\/vor-dem-12-ten-testflug-des-starships-ift-12\/","url_meta":{"origin":3599,"position":1},"title":"Vor dem 12-ten Testflug des Starships IFT-12 – eine Analyse","author":"Bernd Leitenberger","date":"14. Mai 2026","format":false,"excerpt":"Ich habe ja schon was dazu geschrieben, nun ist der Start angek\u00fcndigt f\u00fcr den 19.5.2026 um 5:30 pm ct, das m\u00fcsste, wenn ich richtig gerechnet habe, um 0:30 am 20.5.2026 bei uns sein. Hier mal eine kurze Zusammenfassung was man bisher vom Test wei\u00df. Zuerst einmal das bekannte \u2013 der\u2026","rel":"","context":"In "SpaceX"","block_context":{"text":"SpaceX","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/category\/raumfahrt\/spacex\/"},"img":{"alt_text":"","src":"https:\/\/vg06.met.vgwort.de\/na\/f3d312214e7d4d02863261daf339c7e0","width":350,"height":200},"classes":[]},{"id":18393,"url":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2025\/09\/18\/die-falcon-9-eine-nachlese\/","url_meta":{"origin":3599,"position":2},"title":"Die Falcon 9 – eine Nachlese (1)","author":"Bernd Leitenberger","date":"18. September 2025","format":false,"excerpt":"Nachdem \"SimonVR\" mich darauf aufmerksam gemacht hat, dass mein Falcon 9 Artikel sowie der \u00fcber die Entwicklung der Falcon 9 doch etwas abgehangen ist, denke ich, mache ich mal einen Blog dazu. Zuerst mal, worum es hier NICHT geht: n\u00e4mlich eine Einsatzgeschichte der Falcon 9. Ebenso habe ich die wirtschaftliche\u2026","rel":"","context":"In "SpaceX"","block_context":{"text":"SpaceX","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/category\/raumfahrt\/spacex\/"},"img":{"alt_text":"","src":"https:\/\/vg02.met.vgwort.de\/na\/8d7fcc876a9d4ed4b27890b8d59e8e87","width":350,"height":200},"classes":[]},{"id":18603,"url":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2026\/03\/12\/politikverdruss\/","url_meta":{"origin":3599,"position":3},"title":"Politikverdruss","author":"Bernd Leitenberger","date":"12. M\u00e4rz 2026","format":false,"excerpt":"Bei uns wurde in BW gew\u00e4hlt und nat\u00fcrlich gab es jede Menge Sendungen im Radio und Fernsehen mit den Spitzenkandidaten. Ich habe mir die SWR1 Reihe \"Leute\", ein Radio-Talkformat mit den Spitzenkandidaten angeh\u00f6rt und nehme das mal als Aufh\u00e4nger etwas \u00fcber das zu schreiben was mich an der Politik in\u2026","rel":"","context":"In "Allgemein"","block_context":{"text":"Allgemein","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/category\/allgemein\/"},"img":{"alt_text":"","src":"https:\/\/vg07.met.vgwort.de\/na\/9297ac798f9047d9a27f46008ab7fa99","width":350,"height":200},"classes":[]},{"id":18605,"url":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2026\/03\/13\/artemis-berechnungen\/","url_meta":{"origin":3599,"position":4},"title":"Artemis-Berechnungen","author":"Bernd Leitenberger","date":"13. M\u00e4rz 2026","format":false,"excerpt":"Wie ihr vielleicht schon mitbekommen habt, gibt es im Artemisprogramm Neuigkeiten. Da wurde zuerst eine neue Erdorbitmission zur Erprobung der Lander eingeschoben, Artemis III wird also nicht auf dem Mond landen. Die zweite Neuerung war das die Oberstufe EUS wegf\u00e4llt. Zuerst mal dazu. Ein Bericht des OMG, so eine Art\u2026","rel":"","context":"In "Raumfahrt"","block_context":{"text":"Raumfahrt","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/category\/raumfahrt\/"},"img":{"alt_text":"","src":"https:\/\/vg07.met.vgwort.de\/na\/8003982d62154aaf9914aedb1248c232","width":350,"height":200},"classes":[]},{"id":18472,"url":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2025\/12\/16\/die-deutsche-automobilindustrie-2\/","url_meta":{"origin":3599,"position":5},"title":"Die Deutsche Automobilindustrie.","author":"Bernd Leitenberger","date":"16. Dezember 2025","format":false,"excerpt":"Ich wei\u00df, ich habe lange nichts von mir h\u00f6ren lassen. Ich lebe aber noch. Ich arbeite derzeit viel an dem neuen Buch \u00fcber die Thor- und Delta-Tr\u00e4gerraketen. Leider sto\u00dfe ich auf immer mehr Material und das nimmt sehr viel Arbeit in Anspruch, um mich einzuarbeiten und zu schreiben. Jetzt schon\u2026","rel":"","context":"In "Politik"","block_context":{"text":"Politik","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/category\/politik\/"},"img":{"alt_text":"","src":"https:\/\/vg04.met.vgwort.de\/na\/98960bbbe1644c829b9337b57667bf6c","width":350,"height":200},"classes":[]}],"jetpack_sharing_enabled":true,"amp_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3599","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/169"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3599"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3599\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3599"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3599"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3599"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}