Neue Antriebe der NASA
10.10.2005 um 20:25Die NASA arbeitet schon seit einiger Zeit nicht nur an neuere Antriebstechniken, sondern auch an ein moderneres Nachfolgemodell des inzwischen immerhin schon 20 Jahre alten Space Shuttle. Die neuen Techniken müssen kleiner, leichter, schneller, sparsamer und vor allem billiger werden. Baut man leichtere und kleinere Antriebsaggregate, hat man mehr Platz für die Crew und mehr freie Gewichtsreserven für den Transport ins All.
Um effektivere Transporte ins All in der nahen Zukunft durchführen zu können, bedarf es intensiver Forschung. Deshalb unterschrieb Präsident Bill Clinton 1994 die National Space Transportation Policy, die Ausgangsbasis für die Gründung des ASTP. Die Aufgabe wurde gestellt, in den nächsten 25 Jahren die Kosten der Raumfahrt und des Transportes ins Weltall drastisch zu senken: von momentan 10.000 Dollar pro Pfund auf 100 Dollar pro Pfund, und in den nächsten 40 Jahren gar auf 10 Dollar pro Pfund.
Experimentelle Fluggeräte werden derzeit entwickelt, wie die X-Serie: X-33 Venture Star (von der NASA allerdings inzwischen aus Kostengründen aufgegeben), die X-34 der Firma Orbital Science, die X-37 von Boing oder der Spaceliner 100.
Das Ziel ist eine Geschwindigkeit von 6 bis 12 Mach zu erreichen. Allerdings sind bislang alle Forschungen in die Bereiche von Mach 6 bis 12 an zwei Punkten gescheitert: die immergrößeren thermischen Belastungen (die Hülle wird mehrere 100 °C heiß, schon Mach 3 erzeugt Temperaturen von 200 bis 300 °C) und der aerodynamischen Belastung (Mach 12 entspricht einer Geschwindigkeit von über 14.000 km/h). Folglich sollten zukünftige Raumfahrzeuge mit Materialien bestückt sein, die an der Außenhülle eine Kühlung bewirken. Materialien, die Temperaturen von über 2200 °C standhalten, sind schon verfügbar.
Auch leichtere Antriebsmaterialien sollen das Gewicht verringern. In Zukunft setzt man mehr auf einen Antrieb mit elektrisch geladen Teilchen (Ionen). Der Ionenantrieb setzt sich aus einer Ionenquelle zusammen, in der neutrale Atome, vorwiegend Cäsium, Quecksilber oder Xenon, durch Abstreifen eines Elektrons oder mehrerer Elektronen aus der Atomhülle in Ionen verwandelt werden. Diese werden durch ein Elektrodensystem beschleunigt und können auf diese Weise eine Endgeschwindigkeit von 69 km/s erreichen.
Auf einem ganz anderen Prinzip basieren die Sonnensegel. Sie sollen sich durch den Wind, der von der Sonne erzeugt wird, im Weltall fortbewegen.
Die Sonne schickt zwei Arten von Wind auf den Weg: zum einen das Licht selbst, das sich als Photonendruck bemerkbar macht, und zum anderen den Sonnenwind, der aus einem anhaltenden Teilchenstrom besteht, (nach neuesten Erkenntnissen soll dieser Sonnenwind vor ca. 4 Milliarden Jahren die einstige Atmosphäre des Mars weggepustet haben). Dieser Sonnenwind verlässt die Sonne mit rund 400 km/s und streicht durch das gesamte Planetensystem. Einfangen wollen die Experten den Sonnenwind mit einem hauchdünnen Segel, das aus einer aluminisierten Kaptonfolie bespannten Leichtbaukonstruktion besteht. Damit will man später kleine Sonden aus miniaturisierten Subsystemen durch das All gleiten lassen.
Eine andere Technologie steckt hinter dem sogenannten "Microwave Lightcraft", ein unkonventionelles diskusförmiges Vehikel, dessen Antrieb auf Mikrowellenenergie beruht, die das Objekt wie von Geisterhand himmelwärts schweben lässt. Die Mikrowellen, die beispielsweise von einem Satellitennetzwerk abgestrahlt werden, bilden dabei vor dem Flugobjekt eine Schockwelle, wodurch die umliegende Luft ionisiert und zum Leuchten gebracht wird. Wie die NASA mitteilte, sollen diese Ufo-ähnlichen Raumfahrzeuge ab dem Jahre 2040 ganze 10.000 Mal pro Jahr abheben.
Noch eine andere Technologie beinhaltet die "Laser Lightcraft". Hierbei soll das Licht eines gewaltigen im Weltraum oder auf der Erde stationierten Lasers auf eine Sonde Druck ausüben und diese antreiben. Bei ausreichend großen Anlagen sei angeblich eine Reise zu den nächsten Sternen wie Alpha Centauri möglich. Spitzengeschwindigkeiten von 50.000 km/s seien hier bereits vorstellbar. Mikrosonden könnten innerhalb von 25 Jahren bei unserem Nachbarstern sein.
Laser Lighrtcraft Microwave Lighter
Bereits im Oktober 1997 gelang es, auf dem "High Energy Laser System Test Facility" - HELSTF (Hochenergiesystem-Testgelände) im White Sands Missile Range unter Einsaqtz eines leistungsstarken Kohlenstoffdioxid-Lasers ein ultraleichtes Testobjekt in die Luft zu schleudern. Die gepulsten Laserstrahlen wurden dabei durch das parabolisch geformte Heck des Lightrcraft in einer Ringförmigen Kammer gebündelt. Von außen strömte Luft in die Kammer, die durch das Laserlicht zu einem bläulich leuchtenden Plasma mit einer Temperatur bis zu 30.000 °C erhitzt wurde. Dieser Vorgang geschah in einem Bruchteil einer Sekunde, so dass die erhitzte Luft explosionsartig entwich.
Es soll bereits Konzepte zum Bau von Laser-Startanlagen auf dem Mond und Mars geben.
Noch einen anderen Weg gehen Wissenschaftler der israelischen Ben Gurion Universität of the Negev. Sie sind nämlich auf einen Kernbrennstoff gestoßen, der Reisen zu entfernten Planeten deutlich verkürzen könnte, wie der Nukleartechniker Yigal Ronen in der Fachzeitschrift "Nuclear Instruments and Methods in Physics Research" schrieb.
Kernstück eines möglicherweise revolutionären Raketenantriebs könnte demnach das seltene Isotop Americium 242m sein, das selbst als extrem dünner Film von nur einem Mikrometer Dicke die Kernspaltung aufrechterhalten kann. Zudem erreicht Americium seine kritische Masse, ab der eine stationäre Kernspaltung möglich ist, bereits bei einem Gewicht, das einen Faktor 100 unter dem von Uran oder Plutonium liegt - den derzeit gebräuchlichsten Kernbrennstoffen. Ein Americium-Reaktor würde damit, so Ronen, eine wichtige Voraussetzung für einen effizienten Flug ins All erfüllen: Er wäre deutlich leichter als alle bislang bekannten Kernreaktoren.
Den israelischen Forschern nach, könnte Americium - zumindest in der Theorie - als dünner Film hochenergetische Spaltprodukte freisetzen, die ihrerseits das Raumschiff antreiben. Die Produkte der Kernspaltung könnten auch dazu benutzt werden, ein Antriebsgas zu erhitzen oder über einen speziellen Generator Strom zu erzeugen.
Allerdings, so Ronen in seinem Artikel, stellt es derzeit noch ein Problem dar, das seltene Isotop aus Plutonium 241 und Americium 241 zu erzeugen - ein aufwendiger und teurer Prozess, der bislang nur zu kleinen Mengen Americium 242m geführt hat.
Der Vorteil in der Dummheit liegt darin das man sich dumm stellen kann denn das gegenteil ist schon schwer genug.(General Kater)
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Um effektivere Transporte ins All in der nahen Zukunft durchführen zu können, bedarf es intensiver Forschung. Deshalb unterschrieb Präsident Bill Clinton 1994 die National Space Transportation Policy, die Ausgangsbasis für die Gründung des ASTP. Die Aufgabe wurde gestellt, in den nächsten 25 Jahren die Kosten der Raumfahrt und des Transportes ins Weltall drastisch zu senken: von momentan 10.000 Dollar pro Pfund auf 100 Dollar pro Pfund, und in den nächsten 40 Jahren gar auf 10 Dollar pro Pfund.
Experimentelle Fluggeräte werden derzeit entwickelt, wie die X-Serie: X-33 Venture Star (von der NASA allerdings inzwischen aus Kostengründen aufgegeben), die X-34 der Firma Orbital Science, die X-37 von Boing oder der Spaceliner 100.
Das Ziel ist eine Geschwindigkeit von 6 bis 12 Mach zu erreichen. Allerdings sind bislang alle Forschungen in die Bereiche von Mach 6 bis 12 an zwei Punkten gescheitert: die immergrößeren thermischen Belastungen (die Hülle wird mehrere 100 °C heiß, schon Mach 3 erzeugt Temperaturen von 200 bis 300 °C) und der aerodynamischen Belastung (Mach 12 entspricht einer Geschwindigkeit von über 14.000 km/h). Folglich sollten zukünftige Raumfahrzeuge mit Materialien bestückt sein, die an der Außenhülle eine Kühlung bewirken. Materialien, die Temperaturen von über 2200 °C standhalten, sind schon verfügbar.
Auch leichtere Antriebsmaterialien sollen das Gewicht verringern. In Zukunft setzt man mehr auf einen Antrieb mit elektrisch geladen Teilchen (Ionen). Der Ionenantrieb setzt sich aus einer Ionenquelle zusammen, in der neutrale Atome, vorwiegend Cäsium, Quecksilber oder Xenon, durch Abstreifen eines Elektrons oder mehrerer Elektronen aus der Atomhülle in Ionen verwandelt werden. Diese werden durch ein Elektrodensystem beschleunigt und können auf diese Weise eine Endgeschwindigkeit von 69 km/s erreichen.
Auf einem ganz anderen Prinzip basieren die Sonnensegel. Sie sollen sich durch den Wind, der von der Sonne erzeugt wird, im Weltall fortbewegen.
Die Sonne schickt zwei Arten von Wind auf den Weg: zum einen das Licht selbst, das sich als Photonendruck bemerkbar macht, und zum anderen den Sonnenwind, der aus einem anhaltenden Teilchenstrom besteht, (nach neuesten Erkenntnissen soll dieser Sonnenwind vor ca. 4 Milliarden Jahren die einstige Atmosphäre des Mars weggepustet haben). Dieser Sonnenwind verlässt die Sonne mit rund 400 km/s und streicht durch das gesamte Planetensystem. Einfangen wollen die Experten den Sonnenwind mit einem hauchdünnen Segel, das aus einer aluminisierten Kaptonfolie bespannten Leichtbaukonstruktion besteht. Damit will man später kleine Sonden aus miniaturisierten Subsystemen durch das All gleiten lassen.
Eine andere Technologie steckt hinter dem sogenannten "Microwave Lightcraft", ein unkonventionelles diskusförmiges Vehikel, dessen Antrieb auf Mikrowellenenergie beruht, die das Objekt wie von Geisterhand himmelwärts schweben lässt. Die Mikrowellen, die beispielsweise von einem Satellitennetzwerk abgestrahlt werden, bilden dabei vor dem Flugobjekt eine Schockwelle, wodurch die umliegende Luft ionisiert und zum Leuchten gebracht wird. Wie die NASA mitteilte, sollen diese Ufo-ähnlichen Raumfahrzeuge ab dem Jahre 2040 ganze 10.000 Mal pro Jahr abheben.
Noch eine andere Technologie beinhaltet die "Laser Lightcraft". Hierbei soll das Licht eines gewaltigen im Weltraum oder auf der Erde stationierten Lasers auf eine Sonde Druck ausüben und diese antreiben. Bei ausreichend großen Anlagen sei angeblich eine Reise zu den nächsten Sternen wie Alpha Centauri möglich. Spitzengeschwindigkeiten von 50.000 km/s seien hier bereits vorstellbar. Mikrosonden könnten innerhalb von 25 Jahren bei unserem Nachbarstern sein.
Laser Lighrtcraft Microwave Lighter
Bereits im Oktober 1997 gelang es, auf dem "High Energy Laser System Test Facility" - HELSTF (Hochenergiesystem-Testgelände) im White Sands Missile Range unter Einsaqtz eines leistungsstarken Kohlenstoffdioxid-Lasers ein ultraleichtes Testobjekt in die Luft zu schleudern. Die gepulsten Laserstrahlen wurden dabei durch das parabolisch geformte Heck des Lightrcraft in einer Ringförmigen Kammer gebündelt. Von außen strömte Luft in die Kammer, die durch das Laserlicht zu einem bläulich leuchtenden Plasma mit einer Temperatur bis zu 30.000 °C erhitzt wurde. Dieser Vorgang geschah in einem Bruchteil einer Sekunde, so dass die erhitzte Luft explosionsartig entwich.
Es soll bereits Konzepte zum Bau von Laser-Startanlagen auf dem Mond und Mars geben.
Noch einen anderen Weg gehen Wissenschaftler der israelischen Ben Gurion Universität of the Negev. Sie sind nämlich auf einen Kernbrennstoff gestoßen, der Reisen zu entfernten Planeten deutlich verkürzen könnte, wie der Nukleartechniker Yigal Ronen in der Fachzeitschrift "Nuclear Instruments and Methods in Physics Research" schrieb.
Kernstück eines möglicherweise revolutionären Raketenantriebs könnte demnach das seltene Isotop Americium 242m sein, das selbst als extrem dünner Film von nur einem Mikrometer Dicke die Kernspaltung aufrechterhalten kann. Zudem erreicht Americium seine kritische Masse, ab der eine stationäre Kernspaltung möglich ist, bereits bei einem Gewicht, das einen Faktor 100 unter dem von Uran oder Plutonium liegt - den derzeit gebräuchlichsten Kernbrennstoffen. Ein Americium-Reaktor würde damit, so Ronen, eine wichtige Voraussetzung für einen effizienten Flug ins All erfüllen: Er wäre deutlich leichter als alle bislang bekannten Kernreaktoren.
Den israelischen Forschern nach, könnte Americium - zumindest in der Theorie - als dünner Film hochenergetische Spaltprodukte freisetzen, die ihrerseits das Raumschiff antreiben. Die Produkte der Kernspaltung könnten auch dazu benutzt werden, ein Antriebsgas zu erhitzen oder über einen speziellen Generator Strom zu erzeugen.
Allerdings, so Ronen in seinem Artikel, stellt es derzeit noch ein Problem dar, das seltene Isotop aus Plutonium 241 und Americium 241 zu erzeugen - ein aufwendiger und teurer Prozess, der bislang nur zu kleinen Mengen Americium 242m geführt hat.
Der Vorteil in der Dummheit liegt darin das man sich dumm stellen kann denn das gegenteil ist schon schwer genug.(General Kater)
