Weltraumdisketten - günstig und sehr schnell
Das derzeit schnellste vom Menschen ins All geschossene Objekt ist die Voyager-Sonde, die dank der Verwendung von Gravitationsraketen von Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun auf 17 km/s beschleunigen konnte. Dies ist mehrere tausend Mal langsamer als Licht, das vier Jahre braucht, um den sonnennächsten Stern zu erreichen.
Der obige Vergleich zeigt, dass wir bei den Antriebstechnologien in der Raumfahrt noch viel Arbeit vor uns haben, wenn wir irgendwohin über die nächstgelegenen Körper des Sonnensystems hinaus wollen. Und diese scheinbar nahen Reisen sind definitiv zu lang. 1500 Flugtage zum Mars und zurück und selbst bei günstiger Planetenausrichtung klingen nicht sehr vielversprechend.
Auf langen Fahrten kommen neben zu schwachen Antrieben noch weitere Probleme hinzu, beispielsweise mit der Versorgung, der Kommunikation und den Energieressourcen. Sonnenkollektoren laden sich nicht auf, wenn die Sonne oder andere Sterne weit entfernt sind. Kernreaktoren laufen nur wenige Jahre lang mit voller Leistung.
Welche Möglichkeiten und Perspektiven gibt es für die Entwicklung von Technologien zur Erhöhung und Verleihung höherer Geschwindigkeiten an unsere Raumfahrzeuge? Schauen wir uns die vorhandenen Lösungen an und diejenigen, die theoretisch und wissenschaftlich möglich sind, obwohl sie eher im Bereich der Science-Fiction liegen.
Gegenwart: Chemie- und Ionenraketen
Derzeit werden chemische Antriebe noch in großem Umfang eingesetzt, beispielsweise Flüssigwasserstoff- und Sauerstoffraketen. Die damit erreichbare Höchstgeschwindigkeit beträgt ca. 10 km/s. Wenn wir die Gravitationseffekte im Sonnensystem, einschließlich der Sonne selbst, optimal nutzen könnten, könnte ein Schiff mit einem chemischen Raketenantrieb sogar mehr als 100 km/s erreichen. Die relativ niedrigere Geschwindigkeit der Voyager ist darauf zurückzuführen, dass ihr Ziel nicht darin bestand, die Höchstgeschwindigkeit zu erreichen. Er verwendete auch keinen "Nachbrenner" mit Motoren während planetarischer Schwerkraftassistenten.
Der Ionenantrieb ist ein Raketentriebwerk, bei dem der Antriebsfaktor durch durch elektromagnetische Wechselwirkung beschleunigte Ionen ist. Es ist etwa zehnmal effizienter als chemische Raketentriebwerke. Die Arbeiten am Motor begannen Mitte des letzten Jahrhunderts. Die ersten Versionen nutzten Quecksilberdampf für den Antrieb. Derzeit ist das Edelgas Xenon weit verbreitet.
Die Energie, die das Gas aus dem Motor treibt, kommt von einer externen Quelle (Sonnenkollektoren, Reaktor, der Strom erzeugt). Die Gasatome verwandeln sich in positive Ionen. Anschließend werden sie durch ein elektrisches oder magnetisches Feld beschleunigt und erreichen Geschwindigkeiten von bis zu 36 km/s.
Die hohe Geschwindigkeit des ausgestoßenen Faktors führt zu einer hohen Schubkraft pro Masseneinheit der ausgestoßenen Substanz. Aufgrund der geringen Leistung des Zuführsystems ist jedoch die Masse des ausgeworfenen Trägers gering, was den Schub der Rakete verringert. Ein mit einem solchen Motor ausgestattetes Schiff bewegt sich mit leichter Beschleunigung.
Sie finden die Fortsetzung des Artikels in der Mai-Ausgabe des Magazins
VASIMR mit voller Leistung
