Die Maske, von der nie geträumt wurde: Motoren, die die Galaxie erobern werden

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Neue Ära - alte Motoren

Selbst wenn wir die romantisch-utopischen Ideale der 60er Jahre verwerfen, die die Eroberung der Milchstraße durch den Menschen implizieren, ist das "Absinken" der Geschwindigkeit des modernen Fortschritts vor dem Hintergrund der Raketen- und Raumfahrtindustrie des letzten Jahrhunderts immer noch spürbar. Der Hauptgrund ist einfach: Sowohl die Sowjetunion als auch die Vereinigten Staaten wollten sich gegenseitig und sich selbst beweisen, dass sie besser sind als sie. Dieses Rennen wurde in Hunderten von Milliarden Dollar (zum aktuellen Kurs) bezahlt. Die Menschheit wurde für ihre Zeit hervorragend Technologie, die es uns auch jetzt, mehr als ein halbes Jahrhundert nach ihrer Entwicklung, ermöglichen, uns im Rahmen der praktischen Aufgaben, vor denen wir stehen, sicher zu fühlen. Ein Beispiel: Für die russischen Sojus-Raketen verwenden sie den in den 107er Jahren entwickelten RD-50-Hauptraketenmotor (die Rakete selbst ist, um ehrlich zu sein, auch eine Version des gleichzeitig entwickelten ballistischen R-7).



Die Amerikaner arbeiten aktiv an Methanmotoren, die eine Reihe von Leistungsmerkmalen aufweisen, jedoch die gleichen Einschränkungen aufweisen wie die alten Konstruktionen, bei denen ein Kerosin / Flüssig-Sauerstoff-Kraftstoff-Schema verwendet wird. Grob gesagt haben chemische Raketentriebwerke in vielerlei Hinsicht den Höhepunkt der Evolution erreicht, aber konzeptionell haben sie eine Sackgasse erreicht. Um eine höhere Beschleunigung zu erhalten, ist es notwendig, entweder die Strömungsgeschwindigkeit des Strahlstroms zu erhöhen, die durch die Energie der Oxidationsreaktion begrenzt ist, oder die Masse des verbrannten Kraftstoffs zu erhöhen, was wiederum zu einer Zunahme der Masse des gesamten Komplexes führt. Diese Art von Widerspruch ist voll. Glücklicherweise behindert dies kaum den Start kommerzieller Kommunikationssatelliten in die Umlaufbahn. Aber die Kolonisierung entfernter Planeten ist eine andere Sache.


Nuklearraketenmotor

Elon Musk, der für den neuen Methanmotor Raptor wirbt, schlägt vor, in Zukunft viele Raumtankstellen für BFR-Schiffe zu schaffen. Wissenschaftler haben jedoch zuvor andere interessante Optionen vorgestellt. Zu den realistischsten Ideen gehört ein Atomraketenmotor. Die Profis liegen auf der Hand. Ein solches Triebwerk kann die für Langstreckenflüge erforderlichen Eigenschaften aufweisen, und der dafür benötigte Kraftstoff wird wie bisher nicht in Dutzenden und Hunderten von Tonnen gemessen, sondern in Dutzenden und Hunderten von Kilogramm.


Die Energie, die beim radioaktiven Zerfall schwerer Kerne freigesetzt wird, erwärmt das Arbeitsmedium - dann kommt das bekannte Schema des Strahlantriebs ins Spiel. Im Allgemeinen sind von allen vielversprechenden Raketentriebwerken, die keine "Chemie" verwenden, Kern- / Thermonukleartriebwerke die durchdachteste und realistischste Option. Laut Wissenschaftlern wird es ihnen möglich sein, in zwei Monaten nach Pluto zu gelangen und in vier Monaten zurückzukehren: 75 Tonnen Treibstoff müssen verbraucht werden. Das Erreichen von Alpha Centauri könnte theoretisch zwölf Jahre dauern. Der Hauptnachteil eines Kernmotors ist die hohe Strahlengefahr. Ich muss sagen, dass die moderne Sorge um die Umwelt die Chancen ihres frühen Auftretens eindeutig nicht erhöht.

Ionenmotor

Ein Ionenmotor ist eine Art elektrischer Raketentriebwerk, dessen Prinzip auf der Erzeugung eines Strahlschubs basiert, der auf ionisiertem Gas basiert, das in einem elektrischen Feld auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt wird. Den Ionenmotor als "vielversprechend" zu bezeichnen, wäre nicht sehr richtig. Er hält bereits den Rekord für die nicht-gravitative Beschleunigung eines Raumfahrzeugs im Weltraum. Zu einer Zeit erhöhte die Versuchsstation Deep Space 1 ihre Geschwindigkeit (die Masse des Geräts betrug 370 kg) um 4,3 km / s, nachdem sie 74 kg Xenon verbraucht hatte. Dieser Rekord wurde 2010 von Dawn gebrochen, während es im Herbst 2016 gelang, eine Geschwindigkeit von 11,1 km / s zu erreichen. Jetzt ist die ionische Artemis übrigens die Firma für den Dawn-Apparat, und dann wird LISA dazukommen.


Das Konzept hat definitiv eine Zukunft. Die Nachteile von Ionenraketenmotoren sind ebenfalls bekannt. Das Wichtigste unter ihnen ist der extrem schwache Schub, der höchstens 100 Millinewton erreicht. Beim gegenwärtigen Stand der technologischen Entwicklung ist es unmöglich, mit einem solchen Motor von der Erde aus zu starten. Andererseits wird geschätzt, dass das Raumfahrzeug im Weltraum auf sehr anständige Geschwindigkeiten beschleunigt werden kann, vorausgesetzt, der Ionenantrieb funktioniert lange. Mit einem solchen Gerät kann zumindest der Kurs korrigiert werden.

Antimaterie

Ein vielversprechender Motor mit Antimaterie scheint viel revolutionärer zu sein. Wie Sie wissen, erfolgt die Vernichtung mit der Freisetzung kolossaler Energie, wenn sich Antiteilchen und Partikel gewöhnlicher Materie treffen. Ein Kilogramm Antimaterie und ein Kilogramm Materie können 43 Megatonnen Energie in TNT-Äquivalenten freisetzen, was mit der Explosion des sowjetischen thermonuklearen Zaren Bomba vergleichbar ist. Sie sagen, dass ein Flug zum Mars mit einem solchen Motor ungefähr einen Monat dauern würde. Und dort und zu den nächsten Sternen wäre es vielleicht gekommen.


Es gibt leider ein "aber". Antimaterie ist die teuerste Substanz auf dem Planeten - nach Schätzungen der NASA für 2006 kostete die Produktion eines Milligramms Positronen (des Antiteilchens eines Elektrons) etwa 25 Millionen US-Dollar. Unter Berücksichtigung des aktuellen Trends, die Kosten für Raketenstarts zu senken, wirkt das Konzept utopisch. Glücklicherweise steht die Wissenschaft nicht still. Vielleicht gibt es in Zukunft Chancen, einen solchen Motor in die Praxis umzusetzen.

Emdrive

Der seltsamste und seltsamste Gast auf unserer Liste ist der mittlerweile weithin bekannte EmDrive. Wenn jemand es vergessen hat, lassen Sie sich daran erinnern: Es ist ein Versuchsaufbau, der viele Wissenschaftler auf der ganzen Welt verwirrt hat. Nach Ansicht der Schöpfer erzeugt der Motor Schub, obwohl dies nach den Gesetzen der Physik nicht der Fall sein sollte. Das Gerät besteht aus einem Magnetron und einem Resonator. Das Magnetron erzeugt Mikrowellen, die Energie ihrer Schwingungen wird in einem hochwertigen Resonator akkumuliert, und nach Angaben der Autoren dient eine stehende Welle elektromagnetischer Schwingungen in einem geschlossenen Resonator als Schubquelle. Das Problem ist, dass das Fehlen eines verbrauchbaren Arbeitsmediums in diesem Motor offenbar gegen das Gesetz der Impulserhaltung verstößt.

Im Allgemeinen ist der erzielte Effekt unbedeutend und wird von vielen Wissenschaftlern mit Fehlern in der Forschung oder offen gesagt groben Fehlern in den Berechnungen in Verbindung gebracht. Eine der neuesten Studien der Deutschen besagt, dass der im EmDrive auftretende Schub eine Folge der Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld der Kabel, dem Verstärker und den Magnetfeldern des Planeten ist. Trüb, aber immer noch eine Erklärung.


Im Allgemeinen bedroht derzeit nichts die Hegemonie chemischer Raketentriebwerke. Sie passen, wie bereits erwähnt, gut zur aktuellen Realität und erfüllen alle Anforderungen der Raketen- und Raumfahrtindustrie. Nun, Flüge zu anderen Planeten und vor allem zu anderen Planetensystemen sind nicht nur mit dem Problem neuer Triebwerke verbunden, sondern auch mit einer ganzen Liste anderer Probleme, die noch gelöst werden müssen.
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3 Kommentare
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  1. -1
    18 September 2018 21: 18
    Wir trainieren wieder Cartoons!
  2. +1
    20 September 2018 15: 11
    Der Autor weiß sogar, dass die Maske geträumt hat und was nicht ... Er ist nicht mit ihm im selben Bett, verbringt er Zeit? lol ich liebe
  3. 0
    24 September 2018 22: 21
    Wir konkurrieren mit Musk selbst. Soziologen und Journalisten werden Sie weit bringen ...