{"id":252173,"date":"2021-06-29T11:30:00","date_gmt":"2021-06-29T08:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/inform.click\/top-10-konzeptionelle-raumfahrzeugmotoren\/"},"modified":"2021-06-29T12:16:00","modified_gmt":"2021-06-29T09:16:00","slug":"top-10-konzeptionelle-raumfahrzeugmotoren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/inform.click\/de\/top-10-konzeptionelle-raumfahrzeugmotoren\/","title":{"rendered":"Top 10 konzeptionelle Raumfahrzeugmotoren"},"content":{"rendered":"

\n Das Starten eines Schiffes in den Weltraum ist ein teurer und langsamer Prozess seltsamer Wissenschaft und Technik. Grunds\u00e4tzlich brauchen wir Raketen, extreme Motoren, die Hochgeschwindigkeits-Treibstoffabgase aussto\u00dfen, um Schub zu erzeugen. Ihre Bedienung ist nach den Ma\u00dfst\u00e4ben des letzten Jahrhunderts ein technologisches Wunder, aber die Grundlagen sind ziemlich einfach. Bei erh\u00f6htem Druck l\u00f6st ein Z\u00fcnder aus, dass der Kraftstoff zusammen mit einer Sauerstoffquelle (normalerweise fl\u00fcssig) in einer Brennkammer explodiert. Das entstehende Fluid entweicht durch die Endd\u00fcse als Reaktionsmasse.\n<\/p>\n

\n Im Gegensatz zu luftatmenden Jets<\/a> k\u00f6nnen Raketen keine atmosph\u00e4rischen Gase str\u00f6men lassen, um Bewegung zu erzeugen, da die Atmosph\u00e4re in Umlaufh\u00f6hen zu d\u00fcnn wird. Ein Raketentriebwerk muss also seine eigene Abgasfl\u00fcssigkeit antreiben, um Schub zu erhalten. Sieht einfach aus, aber die technischen Probleme beim Projektieren, Bauen, Zusammenbauen und Testen von betriebsbereiten Raumfahrzeugen erh\u00f6hen das Budget eines jeden Satcom-Starts.\n<\/p>\n

\n Offensichtlich ist die \u00dcberwindung der Schwerkraft der Erde<\/a> und das Erreichen des Weltraums die Grenze f\u00fcr die derzeitigen chemischen Raketen, die eine exotherme Reaktion als Antrieb verwenden. Gl\u00fccklicherweise geht es in der angewandten Wissenschaft weniger darum, die Physik zu bek\u00e4mpfen, als herauszufinden, wie ihre Gesetze g\u00fcnstig funktionieren k\u00f6nnen. Hier kommen 10 Konzepte von Raumfahrzeugantrieben, die den Horizont der Menschheit erweitern k\u00f6nnen.\n<\/p>\n

\n 10 Synergistischer Turbojet
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\n Eine Methode zum Bau billigerer Raumfahrzeuge k\u00f6nnte der Single-Stage-to-Orbit-Ansatz (SSTO) sein, ein konzeptionelles Antriebssystem, das nicht auf Abwurfhardware angewiesen ist, um die Umlaufbahnh\u00f6he zu erreichen. W\u00e4hrend des Starts w\u00fcrde atmosph\u00e4rische Luft verwendet, um die Brennreaktion des Motors zu speisen, wodurch das Tragen von zus\u00e4tzlichem Oxidationsmittel vermieden und somit das Gewicht verringert wird.\n<\/p>\n

\n Auf diesen Vorschlag hin entwarf das britische Unternehmen Reaction Engines Limited (REL) sein Raumflugzeug Skylon<\/a> f\u00fcr den Betrieb mit SABRE, einem Konzept eines luftatmenden Motors. Um nur auf die eigene innere Hardware zu z\u00e4hlen, um Schub zu erhalten, kann SABRE zwischen zwei Betriebsarten wechseln – einem typischen Turbostrahl, der atmosph\u00e4rische Luft zur Speisung der inneren Verbrennung ben\u00f6tigt, und einem herk\u00f6mmlichen Raketentriebwerk mit Fl\u00fcssigsauerstoffversorgung.\n<\/p>\n

\n REL ver\u00f6ffentlichte einen Vorschlag f\u00fcr eine bemannte Reise zum Mars, bei der Skylon-Raumschiffe eingesetzt werden sollten, um die Missionsschiffe im Orbit zu bauen.\n<\/p>\n

\n 9 Thermische Kernrakete
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\n Rosatom, ein russisches Staatsunternehmen, das interne Nuklearangelegenheiten verwaltet, baut einen Raketentriebwerk, dessen Fahrt von der Erde zum Mars<\/a> nur 45 Tage dauern w\u00fcrde (gegen\u00fcber den derzeitigen 18 Monaten). Diese Technologie wird den w\u00e4hrend des Kalten Krieges entwickelten URSS f\u00fcr nukleare Thermoraketen (NTRs) \u00e4hneln. In einem Reaktor an Bord \u00fcberhitzt die Energie, die durch die Spaltung von Atomen freigesetzt wird, das Arbeitsfluid, um einen hohen Druck und damit einen Schub zu erzeugen, wie dies bei Treibmittelverbrennungsreaktionen in einer chemischen Rakete der Fall ist. Aufgrund der Energiedichte von Kernbrennstoffen wiegen NTR-Motoren weniger und haben einen geringen Verbrauch.\n<\/p>\n

\n Ebenso hat die NASA ihr NTR-Projekt<\/a> 40 Jahre nach Abschluss des NERVA-Programms wiederbelebt, aber die Weltraumbeh\u00f6rde pr\u00fcft auch ein h\u00f6heres Spektrum an M\u00f6glichkeiten im Zusammenhang mit Kernkraft, wie fusionsgetriebene Raketen<\/a> und nukleare Gl\u00fchbirnen<\/a>.\n<\/p>\n

\n 8 Thermischer Antimaterieantrieb
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\n Jede physikalische Substanz im Universum besteht aus Materie; Materie besteht aus Teilchen, und f\u00fcr jedes Teilchen gibt es einen dunklen Zwilling – das Antiteilchen. Ein Antiteilchen hat alle Eigenschaften seines Gegenst\u00fccks, mit Ausnahme der entgegengesetzten Ladung. Wenn beide Zwillinge interagieren, vernichten sie sich gegenseitig und geben dabei viel Energie ab. Wissenschaftler der NASA<\/a> wollen diese Kraft nutzen, um Raketentriebwerke in das interstellare Reisealter zu bringen.\n<\/p>\n

\n \u00c4hnlich wie bei NTRs w\u00fcrde die Antimaterie-Vernichtung das Arbeitsfluid erw\u00e4rmen, um Schub zu erzeugen, jedoch mit einer exponentiell h\u00f6heren Kraftstoffeffizienz. 100 Milligramm Antimaterie reichen aus, um den Mars zu erreichen, w\u00e4hrend eine chemische Rakete f\u00fcr eine bemannte Mission Tonnen Treibmittel ben\u00f6tigen w\u00fcrde. Forscher wollen sogar ein Antimaterieschiff auf Kickstarter finanzieren<\/a>.\n<\/p>\n

\n 7 Kernimpulsantrieb
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\n Was ist mit einer Reise nach Alpha Centauri, bei der Atombomben auf dem Weg zum Antrieb Ihres Raumschiffs abgeworfen werden? Der Kernimpulsantrieb<\/a> kann der am besten geeignete Weg zur interstellaren Reise sein. Project Orion wurde 1958 als DARPA-Unternehmen gegr\u00fcndet und wollte unbedingt ein echtes Raumfahrtschiff bauen – U-Boot-Bauweise, 200 Besatzungsmitglieder, Tausende Tonnen Startgewicht – und es mit nuklearem Impulsantrieb in die Umlaufbahn bringen. Theoretisch und technisch alles machbar.\n<\/p>\n

\n Ein Orion-Motor k\u00f6nnte Megatonnen Schub erzeugen, der kleine nukleare Explosionen gegen eine massive Stahlplatte lenkt, die mit Sto\u00dfd\u00e4mpfern mit dem Raumschiff verbunden ist, aber politische Probleme und das Budget erwiesen sich als Probleme, die schlimmer waren als mechanische H\u00fcrden. Das Projekt Orion wurde 1965 nach mehreren Errungenschaften geschlossen. \u00c4hnliche Konzepte wie das Medusa-Raumschiff und der Antimateriespaltungsantrieb<\/a> werden jedoch noch erforscht.\n<\/p>\n

\n 6 Nanopartikel-Mikroantrieb
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\n Das elektrische Laden von Treibmittelmolek\u00fclen und das anschlie\u00dfende Verst\u00e4rken durch Magnetfelder ist eine \u00e4u\u00dferst effektive Methode, um Raumfahrzeuge anzutreiben. Trotz der geringen Impulskraft sind Ionentriebwerke<\/a> um ein Vielfaches energieeffizienter als chemische Raketen und passen auf lange Sicht zum<\/a> exothermen Antrieb. Das war \u00fcbrigens das System, das das Raumschiff Dawn bis nach Vesta und Ceres<\/a> trieb .\n<\/p>\n

\n Die University of Michigan wird vom Air Force Office of Scientific Research finanziert und entwickelt ein experimentelles Ionenstrahlruder namens NanoFET<\/a>. Der Motor w\u00fcrde Billionen von Treibnanopartikeln durch nanoelektromechanische Systeme abfeuern und ein Thruster-on-a-Chip-Konzept er\u00f6ffnen, das die miniaturisierten Satelliten von morgen antreiben kann. Gitter von NanoFET-Modulen k\u00f6nnten flexibel angepasst und eskaliert werden, um unterschiedlichen Designs und technischen Anforderungen zu entsprechen.\n<\/p>\n

\n 5 Q-Thruster
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\n Raketen sto\u00dfen Treibmittel (Aktion) aus, um gem\u00e4\u00df Newtons drittem Gesetz Schub (Reaktion) zu erhalten, aber was w\u00e4re, wenn ein Antrieb diese Grundregel der Natur brechen k\u00f6nnte? Roger Shawyer, ein britischer Luft- und Raumfahrtingenieur, glaubte, dass dies durchaus m\u00f6glich sei, als er 1999 einen reaktionslosen Motor namens Hochfrequenz-Resonanzhohlraumstrahlruder oder einfach EmDrive<\/a> (Elektromagnetischer Antrieb) vorschlug. Ein EmDrive w\u00fcrde Mikrowellen in einem Kegel abprallen lassen, um einen Schub in Richtung des schmalen Endes zu erzeugen. Das Experiment sorgte in der wissenschaftlichen Gemeinschaft f\u00fcr Kontroversen, selbst nachdem chinesische, deutsche und NASA-Forscher Shawyers Verfahren mit positiven Ergebnissen reproduziert hatten.\n<\/p>\n

\n Wie EmDrives genau funktioniert, bleibt am Rande der Physik. Die Theorie der Quantenfluktuation besagt, dass das Vakuum mit energetischen Teilchen sprudelt, die in die Realit\u00e4t hinein- und aus ihr herausspringen. Wenn ein Schiff \u00fcber Mikrowellen mit diesen Partikeln interagiert, kann es zu einem Schub kommen.\n<\/p>\n

\n Mit dem EmDrive wurde ein v\u00f6llig neues Konzept f\u00fcr Raketentriebwerke entwickelt, die als Quantenvakuum-Triebwerke (Q-Triebwerke) bekannt sind.\n<\/p>\n

\n 4 Photonisches Laserstrahlruder
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\n Der junge K. Bae ist Ph.D. Dr. Physiker Gr\u00fcnder der YK Bae Corp – ein Unternehmen, das sich der Erforschung \u201egr\u00fcner“ Technologien in den Bereichen Energie und Raumfahrt widmet. Zu den Patenten von Bae geh\u00f6ren photonische Eisenbahnen, eine neue Molek\u00fclklasse und das Photonic Laser Thruster<\/a> (PLT). Bae studierte das PLT mit NASA-Mitteln und konnte ein Konzept f\u00fcr Raumfahrer entwickeln, das keine Kraftstofftanks tragen musste. Stattdessen erh\u00e4lt der PLT seinen Schub von Lasern, die auf das Raumschiff abgefeuert werden. Da das Vakuum reibungslos ist, w\u00fcrde ein PLT-angetriebenes Fahrzeug in wenigen Tagen stetig an Dynamik gewinnen, um die Entfernung zum Mars zur\u00fcckzulegen.\n<\/p>\n

\n Entwicklungen in der Directed Energy-Technologie werden f\u00fcr die Bereitstellung von Multi-Megawatt-Laserstrahlen von entscheidender Bedeutung sein, die ein Raumschiff durch den Weltraum schieben k\u00f6nnen und eine Architektur erm\u00f6glichen, die frei von schweren Komponenten wie Kraftstoff und Hauptstromversorgungen ist.\n<\/p>\n

\n 3 Coilgun Space Launcher
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\n Science-Fiction-Autoren wie Arthur C. Clarke und Robert Heinlein rechnen seit Jahrzehnten mit elektromagnetischen Katapulten als Handlungsinstrumenten. Noch heute magnetisch eine Nutzlast Hunderte von Meilen \u00fcber der Erde beschleunigen k\u00f6nnen reine scheinen Sci-Fi<\/a>, und doch Wissenschaftler wie Dr. James Powell und Dr. Gordon Danby denken, wird es Teil der Raumfahrt f\u00fcr die Zukunft sein. Powell und Danby haben gemeinsam das supraleitende Magnetschwebebahn (magnetische Aufh\u00e4ngung) erfunden, mit dem die aktuellen EM-Z\u00fcge entwickelt werden k\u00f6nnen. Jetzt wollen sie die Technologie im Rahmen ihres Startram-Projekts in der Raumfahrt anwenden.\n<\/p>\n

\n In Powells und Danbys Vision w\u00fcrden Spulen ein starkes Magnetfeld erzeugen, um ein Raumschiff oder eine Nutzlast mit hoher Geschwindigkeit \u00fcber kilometerlange Eisenbahnen zu schieben, \u00e4hnlich wie bei einem Projekt einer Spulenpistole. Um gen\u00fcgend Schwung zu erreichen, wird die Strecke mehrere Meilen lang sein und mehrere zehn Milliarden Dollar kosten, aber laut den Erfindern ist es ein geringer Preis f\u00fcr die Zukunft.\n<\/p>\n

\n 2 Stellar Windjammer
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