Raumcon
Raumfahrt => Konzepte und Perspektiven: Raumfahrt => Thema gestartet von: Führerschein am 11. August 2014, 11:46:30
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Hallo alle!
Ich schreibe normalerweise nicht über exotische Technik. Das hier klingt aber recht interessant und vielversprechend. Es steckt eine kleine Raumfahrtfirma dahinter, Altius Space Machines, eine Firma, die immerhin auch NASA-Aufträge hat. Also keine Spinner.
Eine Methode zur Bremsung aus orbitaler oder interplanetarer Geschwindigkeit in sehr großer Höhe bei dünner nicht ionisierter Atmosphäre ohne Hitzeschild. Das System erzeugt zunächst selbst Ionen, die in Flugrichtung abgegeben und dann durch ein Magnetfeld in Position gehalten werden. Simulationen haben ergeben, daß recht schwere Objekte damit schon in 80km Höhe über der Erde auf Unterschallgeschwindigkeit gebremst werden können. Das eröffnet ungeahnte Möglichkeiten auch für Marslandungen. Einfangen einer Sonde beim Neptun wurde auch schon durchgerechnet.
Das Ganze ist allerdings noch in einer frühen Entwicklungsphase.
http://www.parabolicarc.com/2014/05/05/altius-space-machines/ (http://www.parabolicarc.com/2014/05/05/altius-space-machines/)
http://blog.altius-space.com/2014/06/recent-altius-contract-wins-what-do-they-mean/ (http://blog.altius-space.com/2014/06/recent-altius-contract-wins-what-do-they-mean/)
Eine Suche hat hier im Forum nichts ergeben. Hoffentlich habe ich nichts übersehen.
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Zwei Fragen tauchen bei mir auf -
- Woher die Ionen? Stützmasse dafür mitschleppen scheidet doch wohl aus? Also aus der vorhandenen Athmosphäre? Da hat der Mars aber recht wenig. Und auch erst "weiter unten".
- Woher die Energie? Jeder weiß doch - desto ausgedehnter ein Magnetfeld sein soll, desto mehr Energie brauche ich. Und zwar nicht nur linear ansteigend. Es müßte also wohl eine Art großes Ionentriebwerk sein. Wie es mit dem Schub und der Energie schon bei kleineren Teilen steht, wissen wir. Und wenn ich "nur" bremsen will, ist da wenig Zeit für Gegenbeschleunigung.
Nun man wird sehen...
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Die Frage, welche Energiemenge für das Magnetfeld gebraucht wird, habe ich mir auch gestellt. Aber es ist kein Triebwerk, die Ionen werden aus einem Gasvorrat an Bord genommen, es wird aber nicht viel gebraucht. Die ionisierte Schicht erhält sich dann aus ionisierten Luftmolekülen selber, so habe ich es verstanden. Die Technik soll insgesamt weniger wiegen als ein Hitzeschutzschild.
Ja, ich bin auch skeptisch, einfach weil es zu gut klingt, um wahr zu sein. Aber wie gesagt, der Urheber, der Gründer von Altius Space Machines, macht auf mich einen sehr seriösen Eindruck. Er baut z.B. Geräte zum absetzen von Cubesats, die demnächst zur ISS fliegen sollen. Er ist regelmäßiger Poster bei NSF unter dem Namen jongoff.
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http://www.universetoday.com/46474/the-next-generation-of-heat-shield-magnetic/ (http://www.universetoday.com/46474/the-next-generation-of-heat-shield-magnetic/)
EADS arbeitet scheinbar seit einigen Jahren schon an etwas ähnlichem.
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Für den direkten magnetischen Hitzeschild der EADS gab es tatsächlich auch bereits einmal einen Thread:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=7261.0 (https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=7261.0)
Aber ein magnetisches Aerocapture bzw. das ganze auch quasi im Schlepptau einer Sonde ist da natürlich irgendwie anders, da überhaupt kein schildförmiger Aufbau mehr vorhanden ist.
(https://images.raumfahrer.net/up047724.png)
(https://images.raumfahrer.net/up047725.jpg)
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Ich habe mir den alten Thread durchgelesen. Es ist sicher das gleiche Prinzip, aber mit einem wichtigen Unterschied. Das alte Konzept erfordert noch Ionisierung der Luft durch den Wiedereintritt, bevor das Magnetfeld seine Wirkung entfalten kann. Hier ersetzt man das durch Injektion von Ionen. Dadurch soll man überhaupt kein Hitzeschild mehr benötigen und auch nicht zwingend eine aerodynamische Form. Außerdem kann die Wirkung in dünnerer Luft früher einsetzen. Jedenfalls verstehe ich es so. Ob das korrekte Physik ist, kann ich nicht beurteilen.
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Injektion von Ionen - woher, wieviel, welcher Querschnitt? Das Feld dürfte ja im Bereich mehrerer Quadratmeter liegen. Alles andere hab ich oben schon gefragt (mich ;) )
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Injektion von Ionen - woher, wieviel, welcher Querschnitt? Das Feld dürfte ja im Bereich mehrerer Quadratmeter liegen. Alles andere hab ich oben schon gefragt (mich ;) )
Woher? Produktion und Injektion von Ionen ist Bestandteil des Konzepts, wie ich oben schon geschrieben habe.
Wievie, welcher Querschnitt? Tut mir leid, Konstruktionspläne haben sie noch nicht veröffentlicht. Aber offenbar ist die Fläche des Feldes mindestens so groß wie die Basis des Wiedereintrittskörpers, bei Bedarf ggf. größer, wenn die Bremsleistung erhöht werden muß. Wobei die Fläche der Schockwelle auch bei herkömmlichen Hitzeschilden größer ist als der Hitzeschild und damit die wirksame Bremsfläche.
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Mit Woher meinte ich nochmal von welcher Stützmasse.
Querschnitt - Tja wenn man den bunten Bilderchen glaubt, will man also einen mehrere qm großen Bereich mit Ionen versorgen, die dicht genug und schnell genug sind, daß ein ausreichender Gegenschub entsteht. Also Stützmasse dafür während der ganzen vorherigen Mission quasi nutzlos mit herumschleppen. Denn beim Abstieg (Mars sowieso nicht) warten, bis die Luft dicht genug ist - ja dann wirds verdammt spät zum Bremsen.
Und dann wird man ja Kilowatts bis zum Abwinken zur Verfügung haben, um ein ausgedehntes Magnetfeld zu erzeugen. Ich wiederhole "Ausgedehnt". Oder vlt doch hundert Ionenthruster? (Aber das steht ja nicht da)
Ach ich wart einfach mal ab und mag da nimmer drüber nachdenken.... ;)
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Da man ja wohl gerade anpreist das man wesentlich weniger mitschleppen muss, dürfte die nötige Masse wohl vergleichsweise gering sein.
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In einem von Führerscheins Links findet sich folgende Präsentaton:
https://s3-us-west-2.amazonaws.com/pnwmsnw/Kirtley_MSNW_NIAC_12MAR_final.pdf (https://s3-us-west-2.amazonaws.com/pnwmsnw/Kirtley_MSNW_NIAC_12MAR_final.pdf)
Interessant ist dabei die Roadmap am Ende der Präsentation. Nächstes Jahr soll es suborbital losgehen. 2017 soll dann eine erste Nutzlast von der ISS zurückgeführt werden.
Was ich nicht verstehe ist, weshalb dort auf Folie 3 gleich mal behauptet wird, dass nur Aerocapture einen bemannten Marsflug ermöglichen würde...:o Wenn andere das konventionell, gerne auch mit einem aufblasbaren Hitzeschild via direktem Eintritt hinbekommen möchten, so what?
Etwas mehr Text (nebst physikalischer Beschreibung) findet sich im Abschlussbericht zur Phase 1:
http://www.nasa.gov/sites/default/files/files/Kirtley_2012_PhI_PlasmaAerocapture.pdf (http://www.nasa.gov/sites/default/files/files/Kirtley_2012_PhI_PlasmaAerocapture.pdf)
Hier steht unter anderem:
Magnetoshell Aerocapture is a low-ß dipole plasma configuration which would initially be populated with ambient atmospheric gases (oxygen and nitrogen for Earth).
Klingt, als bräuchte man überhaupt kein Gas mitnehmen. Da zumindest für die Erde aufgrund der Sonnenstrahlung in der obersten Atmosphärenschicht ohnehin fast alles ionisiert vorliegt (siehe Thermosphäre), könnte man dort ja bereits ab einer gewissen Dichte ein eingedämmtes Plasma aufbauen. Alternativ dürften nur wenige Gramm mitgeführtes Gas ausreichen.
60 Tonnen Nutzlast für den Mars benötigen scheinbar 42m Plasmahüllendurchmesser bzw. 1400m² Fangfläche. Dabei verstehe ich zugegebenermaßen die Abbildung 75 nicht. Ist dort mit Apogäum nicht vielmehr Perigäum gemeint??? Je höher in der Marsatmosphäre ich die Bremsung durchführen möchte, desto größer der benötigte Schild. So machen die Angaben für mich Sinn.
Man möchte das Prinzip bei einer bemannten 60t-Mission jedenfalls dann für einen Aerocapture nutzen, um im Folgenden achtzehn, insgesamt 8 Tage andauernde Aerobraking Manöver für das Einschwenken in den finalen Orbit durchzuführen. Außerdem steht dort auch einiges zur benötigten Energieversorgung, die wohl auch über Batterien (mit RTG-Versorgung) hinzubekommen ist....:o.
Irgendwie knuffig aber leicht dubios das ganze :)
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Geheimes ATV-Projekt von NASA, ESA und Airbus Space & Defence enthüllt!
ATV mit "Magnetic Aeroshell Capture" landefähig gemacht!
In einem von Führerscheins Links findet sich folgende Präsentaton:
https://s3-us-west-2.amazonaws.com/pnwmsnw/Kirtley_MSNW_NIAC_12MAR_final.pdf (https://s3-us-west-2.amazonaws.com/pnwmsnw/Kirtley_MSNW_NIAC_12MAR_final.pdf)
Auf Seite 5 der verlinkte Präsentation sieht man ein ATV, welches aus dem Kopplungsadapter (!) einen 50 m langen Ausleger ausfährt, um dort ein Plasma zur Abbremsung zu erzeugen.
;D ;D
Vieleicht kann sich roger50 dazu äußern, ob er von dieser Verwendung des ATV etwas weiß?
Aber mal ernsthaft betrachtet klingt die ganze Technik für mich ein bisschen nach dem berühmten Schopf an dem sich Münchhausen selbst aus dem Wasser zieht.
Das klingt alles fast zu gut um wahr zu sein, wesentlich weniger Masse zum mitnehmen als mit Hitzeschild, massive Kosteneinsparungen, viele Missionen die dadurch überhaupt erst praktikabel werden, nicht zwingend aerodynamische Form erforderlich....
Ich lese auch keinen extremen Energiebedarf heraus.
Ich bin gespannt, ob sich das Prinzip wirklich umsetzen lässt. 8)
LG Rücksturz
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Ja, ist denn schon wieder der 1. April? :o
Nee, eigentlich nicht - komisch.... ???
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Ja, ist denn schon wieder der 1. April? :o
Nee, eigentlich nicht - komisch.... ???
(http://www.letterchip.de/kramkiste/thumbup.gif)
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Ich habe auch zuerst geguckt, von wann das pdf ist, aber die zugrunde liegende Tagung "NIAC Spring Symposium
Chicago, Il." für die die Präsentation gemacht wurde, war wohl am 12. März 2013.
Etwas zu früh für einen Aprilscherz. ;)
LG Rücksturz
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[...]
Aber mal ernsthaft betrachtet klingt die ganze Technik für mich ein bisschen nach dem berühmten Schopf an dem sich Münchhausen selbst aus dem Wasser zieht.
Das klingt alles fast zu gut um wahr zu sein, wesentlich weniger Masse zum mitnehmen als mit Hitzeschild, massive Kosteneinsparungen, viele Missionen die dadurch überhaupt erst praktikabel werden, nicht zwingend aerodynamische Form erforderlich....
[...]
Das hört sich nicht nur "fast" zu gut an, um wahr zu sein, und fast immer bedeutet so etwas: Es ist nicht wahr!
Wenn das Ganze nicht so eine Art Scherz sein soll, dann muss so schnell wie möglich eine Demo-Mission her.
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Hallo zusammen,
die grundlegenden Wirkungsweise dieses Konzepts haben wir hier offenbar noch nicht wirklich angeschnitten.
Ich verstehe das Beschriebene so:
- man bringt Ionen in ein Magnetfeld.
- Diese Ionen wechselwirken mit "durchkommenden" neutralen Atomen der Hochatmosphäre, indem sie mit denen die Ladung tauschen und damit selbst zu Ionen werden.
- Diese schnellen Ionen wechselwirken jetzt magnetisch mit dem erzeugten Magnetfeld (sie bewegen sich als Ladung ja relativ zum Feld). Dadurch findet der Impulsaustausch zwischen Raumschiff und der Hochatmosphäre statt.
Wo ich noch nicht ganz durchblicke: wie bleibt, nach dem Ladungsaustausch, das Ionenplasma im Magnetfeld erhalten? Die durchfliegenden Ionen sollen es wohl auch "füttern"? Da beißt sich bei mir jetzt die Katze in den Schwanz ...
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Bild 21 sieht so ähnlich aus wie in den hunderten Videos, wo man Antigravitation erzeugt oder Energie des Universums anzapft.
Wenn das funktionieren würde , hätte man den Superantrieb, selbst wenns nur für Zwecke in der Hochatmosphäre wäre.
Kann mal jemand ausrechnen, wieviel Kilowatt man für ein Magnetfeld von 42m Durchmesser braucht, das Ionen davon abhält, laut lachend davonzustieben?
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...., das Ionen davon abhält, laut lachend davonzustieben?
ROFL
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100 Gauss für einen 21m-Magnetoshellradius, also 10 Millitesla, werden angegeben. Kommt mir auf den ersten Blick zwar eher nach geringer Magnetflussdichte vor, aber andererseits ist das Erdmagnetfeld um einiges schwächer (durchschnittlich 0,45 Gauss auf der Erdoberfläche) und hat bereits massive Auswirkungen auf sehr energiereiche Ionen (nicht nur die Wasserstoffprotonen des Sonnenwinds).
Auch wenn man dafür kurzzeitig 100kW bräuchte, scheinen die NASA-Jungs von MSNW und NASA darin kaum ein Problem zu sehen. Ad Astra will ihrem VSF-200 auf der ISS ja auch die 200 kW aus Batterien zuleiten (für 15 min Vollast).
Die NASA-Angabe für das Magnetfeld bezieht sich nicht zuletzt auf Simulationen und rührt von den bisherigen praktischen Messungen. Wieso sollte sich das also nicht hochskalieren lassen?
Ich verstehe die zunehmende Tendenz hier nicht, NASA-Ingenieure oder deren Projektpartner als eine Truppe hoffnungslos abgehobener Ahnungsloser darzustellen, bzw. Testaufbauten auf ihren McGyver-Grad hin zu beurteilen. Wann gab es denn einmal den peinlichen Fall, dass in einer fortgeschritteneren Projektphase plötzlich ein Versuch ergab, dass die komplette Theorie und alle bisherigen Berechnungen voll für den Eimer waren? Vielleicht kommt ja tatsächlich noch ein Showstopper, aber kategorisch zu sagen "das ist Quatsch", offenbart eine ähnlich konservative Einstellung bezüglich der Bereitschaft technologisches Neuland zu betreten, wie sie hier bereits mehrfach gewissen Unternehmen oder Agenturen angekreidet wurde.....und lässt mich in Sachen Voreingenommenheit an die Anfangszeit von SpaceX zurückdenken.
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Es ist eine kleine Firma, nicht die NASA. Ich habe nur als Hinweis erwähnt, daß sie auch für die NASA arbeiten, also nicht einfach nur Spinner, wie es viele gibt.
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Der Abschlussbericht zur Phase 1 dieses speziellen NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts)-Projekts wurde von MSNW LLC geschrieben, bei denen wohl auch die Tests stattfanden. Der Auftrag an Altius kommt von der NASA. Von wem das Konzept nun letzten Endes ist, spielt für mich keine Rolle, die NASA ist involviert, mit im Boot und gibt bei NIAC den Ton an.
Altius hatte doch bisher keinerlei Vorbelastung mit dieser Technologie.
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Hier wurde, glaub ich, kein einziges mal die NASA als Hort von Unfähigkeit oder abgehobener Typen hingestellt. Es ging immer um die Technik. Man muß nicht immer gleich Gift in eine Diskussion bringen.
Ich persönlich glaube, daß die NASA da klug wie so oft vorgeht :
"Ok, da ist eine Truppe zusammen mit gut ausgebildeten Leuten. Das Thema Ionen-Handling ist auch nicht schlecht. Wir werden da etwas Geld hineintun und mal abwarten. Es könnte sein, daß die zwar ihr ?ß%#/$§*§"/§ Ziel nicht erreichen, aber vlt kommt da doch diese und jene gute Idee zutage. Die haben wir dann auch im Kasten. Und sparen Personalkosten/verpflichtungen."
Ansonsten - ok, Jungs. Macht mal. Bremst mal 8 Tonnen bei ca. 8 km/s mit ein paar Ionen und Batteriestrom. Ich hab dann keine Probleme, meinen Irrtum zuzugeben. Im Gegenteil, ich freue mich über den neuen Superantrieb. Denn was so bremst, kann "andersrum" auch beschleunigen.
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Ich persönlich glaube, daß die NASA da klug wie so oft vorgeht :
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Ansonsten - ok, Jungs. Macht mal. Bremst mal 8 Tonnen bei ca. 8 km/s mit ein paar Ionen und Batteriestrom. Ich hab dann keine Probleme, meinen Irrtum zuzugeben. Im Gegenteil, ich freue mich über den neuen Superantrieb. Denn was so bremst, kann "andersrum" auch beschleunigen.
So kanns sein. Ich bin ja selbst skeptisch und habe gezögert, den Thread zu eröffnen. Aber zum letzten Satz, nein. Ein Hitzeschild kann nicht beschleunigen. Hier wird nicht mit beschleunigten Ionen gebremst, also kein Antrieb.
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Ich verstehe die zunehmende Tendenz hier nicht, NASA-Ingenieure oder deren Projektpartner als eine Truppe hoffnungslos abgehobener Ahnungsloser darzustellen, bzw. Testaufbauten auf ihren McGyver-Grad hin zu beurteilen. Wann gab es denn einmal den peinlichen Fall, dass in einer fortgeschritteneren Projektphase plötzlich ein Versuch ergab, dass die komplette Theorie und alle bisherigen Berechnungen voll für den Eimer waren? Vielleicht kommt ja tatsächlich noch ein Showstopper, aber kategorisch zu sagen "das ist Quatsch", offenbart eine ähnlich konservative Einstellung bezüglich der Bereitschaft technologisches Neuland zu betreten, wie sie hier bereits mehrfach gewissen Unternehmen oder Agenturen angekreidet wurde.....und lässt mich in Sachen Voreingenommenheit an die Anfangszeit von SpaceX zurückdenken.
Hallo DocHoshi,
wenn deine Kritik sich auch auf meinen Beitrag bezieht, dann möchte ich zu meiner Verteidigung sagen, dass mich vor allem die Verwendung des ATV in einer NASA/NIAC-Präsentation über Aerobraking/Aerocapturing zum lachen gebracht hat.
Für mich grenzt das schon an Realsatire; gerade das Raumfahrzeug das ausgemustert wird und bei dem man frühere Pläne es evtl. rückkehrfähig zu machen längst aufgegeben hat, wird symbolhaft für die Abbremsung in der Atmosphäre eines Planeten verwendet.
Da hat jemand ein Raumfahrzeug gebraucht und mit dem High-Tec-Allerwelts-Software-Tool "Copy & Past" ein ATV in seine Präsentation kopiert. 8)
So ganz professionell kommt mir das nicht vor.
Ich muss aber zugeben, dass ich bei der Beschreibung der zugrundeliegenden Physik relativ schnell ausgestiegen bin, weil mir das zu hoch ist.
Wie andere schon geschrieben haben braucht es ein Demonstrationsprojekt, damit man überprüfen kann, wie realistisch die Vorhersagen sind.
Insoweit halte ich eben auch die gemachten Versprechungen/In-Aussicht-Stellungen von Kosten- und Gewichtseinsparungen zum jetzigen Zeitpunkt für ziemlich vollmundig.
Nichts für ungut!
Rücksturz
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Aber zum letzten Satz, nein. Ein Hitzeschild kann nicht beschleunigen. Hier wird nicht mit beschleunigten Ionen gebremst, also kein Antrieb.
Ja , ich hab das in der Tat nur relativ lax gesagt. Was ich aus dem Bremsen ableite ist daß, wenn man das "Umgehen mit Ionen in großem Maßstab" beherrscht, auch das Know How für einen Antrieb hätte. Aber da kann ich mich freilich total irren. Warten wirs ab ... :)
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@ Rücksturz: Auf dein Kommentar habe ich mich nicht bezogen. :) Über so etwas wie das ATV in der Präsentation hätte auch ich mir einen Seitenhieb nicht verkneifen können....nur hatte ich es nicht entdeckt. :(
Ich finde es wie gesagt nicht richtig, dass in der Diskussion zu einem neuen, schwer fassbaren Konzept, da unmittelbar auf Träumerei (in einem anderen Thread) oder Aprilscherz hingewiesen wird, ohne die techn. Details zu diskutieren. Und ja, auch den Vergleich von Testaufbauten mit dubiosen Basteleien zur Antigravitation, finde ich da etwas unangebracht. Wurde der Zweck des Aufbaus denn nicht erfüllt bzw. das Plasma nicht gezündet?
Es ging immer um die Technik. Man muß nicht immer gleich Gift in eine Diskussion bringen.
Warum bringe ich Gift in eine Diskussion, wenn ich von mir behaupte, dass ich gewisse Kommentare in ihrer Form nicht verstehen kann? Nichts liegt mir ferner als irgendwo Gift reinzubringen. Vielmehr liegt mir an einer konstruktiven Diskussion. :)
Möglich, dass ich in meiner Kritik über das Ziel hinausgeschossen bin. Du hast dahingehend natürlich auch Recht, dass die NASA in keinem Post direkt angegriffen wurde, zu diesem Eindruck bin ich vielmehr zwischen den Zeilen dieses und eines anderen Threads gelangt. Die NASA sitzt hinter NIAC und evaluiert die Aktivitäten. Wenn z.B. SNC als CCDev-Vorschlag einen Tachyonenantrieb zur ISS eingebracht hätten, hätte die NASA denen wohl schnell den Stecker gezogen. Es lässt sich aber aus der Tatsache, dass die NASA einen Demonstrator von Altius haben möchte, folgern, dass deren Experten sich a) das ganze mal angeschaut haben und b) hinter diesem Konzept zu stehen scheinen....gerne auch mit "noch" am Ende.
Vermutlich übersehe ich den technischen Aspekt bei deinem Daumen hoch, bzw. deinem "gutmütigen Spott" in erwähntem anderen Thread.
Ich selbst bin neuen Konzepten - ok, nicht allen - gegenüber prinzipiell aufgeschlossen und vermute auch gerne einmal, dass sich Ingenieursteams bei ihren Theorien/Veröffentlichungen etwas gedacht haben mögen, gerade wenn es auf den ersten Blick nicht so aussehen mag.
Jede Theorie muss letztlich an der Erfahrung scheitern können.
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Dann lasst uns doch endlich über die Wirkungsweise dieses Modells diskutieren. Dann kommen wir den Prinzipien und Ideen dahinter näher ...
Ich hatte es hier schon mal probiert ...
Hallo zusammen,
die grundlegenden Wirkungsweise dieses Konzepts haben wir hier offenbar noch nicht wirklich angeschnitten.
Ich verstehe das Beschriebene so:
- man bringt Ionen in ein Magnetfeld.
- Diese Ionen wechselwirken mit "durchkommenden" neutralen Atomen der Hochatmosphäre, indem sie mit denen die Ladung tauschen und damit selbst zu Ionen werden.
- Diese schnellen Ionen wechselwirken jetzt magnetisch mit dem erzeugten Magnetfeld (sie bewegen sich als Ladung ja relativ zum Feld). Dadurch findet der Impulsaustausch zwischen Raumschiff und der Hochatmosphäre statt.
Wo ich noch nicht ganz durchblicke: wie bleibt, nach dem Ladungsaustausch, das Ionenplasma im Magnetfeld erhalten? Die durchfliegenden Ionen sollen es wohl auch "füttern"? Da beißt sich bei mir jetzt die Katze in den Schwanz ...
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Also mein eigenes lückenhaftes Verständnis ist wie folgt:
Ich habe ein induktiv gekoppeltes Plasma, d.h. durch hohe Stromflüsse wird ein Magnetfeld generiert, welches gemäß der "Dreifingerregel" ein orthogonal verlaufende elektrische Feldlinien (in der Grafik gelb) aufbaut, mit denen ich bereits vohandene geladene Teilchen (Ionen) zur Stoßionisation mit Neutralteilchen ausnutzen kann. Konsequenterweise entsteht eine elektrisch neutrale Plasmawolke aus geladenen/ionisierten Teilchen.
(https://images.raumfahrer.net/up047723.gif)
Für die Stoßionisation brauche ich erst einmal eine gewisse Gasdichte, aber gut, die ist in der oberen Atmosphäre ab einer gewissen Höhe automatisch gegeben. Als Stromleiter dienen also die beiden kreisförmigen Antennen des Aufbaus. Die Ionen geben dann ihren Moment an den großen Diplomagneten ab (was mir auch nicht so ganz klar ist). Diese Momentenübertragung nutzt man als Verzögerung.
Wie der Ladungsaustausch nun genau funktionieren soll, da fehlen mir auch noch die Puzzlesteine. Ich dachte ja zuerst damit wäre der elastische Stoß gemeint, der von Neutralteilchen mit einer gewissen Geschwindigkeit auf die vorhandenen Plasmaionen abgegeben wird, womit erstere selbst ionisiert werden und letztere unter Umständen aus dem Magnetfeld geschleudert werden. Aber scheinbar ist dieser Effekt nur der sekundäre und schwächere Effekt. Damit, also besagter Stoßionisation durch die kinetische Energie der Atmosphäreneneutralteilchen, würde aber jedenfalls ein ständiger Austausch an ionisierten Teilchen ermöglicht und das Plasma wäre somit mehr oder weniger selbststützend oder wie du meintest: "gefüttert".
Was mich allerdings interessieren würde: Was dann??? Wie komme ich aus einer kreisrunden Umlaufbahn auf die Oberfläche? Doch nur:
a) mit (kleinerem) konventionellem Hitzeschild? Damit würde ich aber den Vorteil verlieren einen Hitzeschild komplett einzusparen? Zumindest könnte man so einen gewissen Teil der Gesamtmasse ganz ohne Hitzeschild abbremsen und im Orbit parken.
b) mit dem gleichen System? Das hieße dann: Batterien durch RTG wieder vollaufladen lassen und das ganze noch einmal, nur etwas heftiger. Darüber steht in den Missionsbeschreibungen des Abschlussberichts leider nichts....:(.
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Die Bremsung (das mit dem Magneten) scheint über magnetische Wechselwirkung zu erfolgen. Die durch Stoßionisation erzeugten Ionen strömen durch das Magnetfeld des Elektromagneten. Als bewegte Ladungen besitzen sie selber (relativ zum Raumschiff) ein magnetisches Moment. Das scheint man auszunutzen, um Impuls zwischen Raumschiff/Magnet und (ionisierter) Atmosphäre auszutauschen.
Deine letzte Frage verstehe ich nicht so ganz. Das System sollte doch "die ganze Zeit" laufen, solange es durch die Hochatmosphäre streift.
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Ein RTG als Energiequelle dürfte wohl auch kaum in Frage kommen. Das ist teuer, schwer und liefert eine geringe Leistung. Batterien kann man im Orbit sicher mit Solarzellen effizienter aufladen.
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In der Zeichnung von Doc Hoschi sieht es nun aber doch wieder wie ein (ja ok) bremsendes Triebwerk aus.
Bitte bitte kann mal jemand ganz neutral erklären : Wird nun über die ganzen 3 Dutzend Quadratmeter ein gegengerichteter (ich wiederhole : gerichteter) Ionenstrom erzeugt. Oder doch mit einem kompakteren Spuleaufbau o.ä.
Die Bunten Bildchen, die hier mal waren, zeigen ja sowas wie eine Hülle. Ok, die hält vlt. die Hitze ab vom Raumschiff. Aber das flattert ja mehr nach hinten, wo ist die Bremswirkung?
Kann man das nun eindeutig herauslesen aus den "Werksunterlagen" , wie es geht?
Auch wenn ich hier bis jetzt zweifle - ich habe durchaus Interesse an einem Novum, sei es auch nur unterstützend.
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In der Zeichnung von Doc Hoschi sieht es nun aber doch wieder wie ein (ja ok) bremsendes Triebwerk aus.
Bitte bitte kann mal jemand ganz neutral erklären : Wird nun über die ganzen 3 Dutzend Quadratmeter ein gegengerichteter (ich wiederhole : gerichteter) Ionenstrom erzeugt.
Genau das Gegenteil soll der Fall sein: Der gerichtet hereinkommende Strom von Neutralteilchen wird ionisiert und in ungerichtete Bewegung, sprich Wärme, umgewandelt. Also ein mit der Reibung vergleichbarer völlig irreversibler Vorgang.
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Ok ich geh nochmal an den Abfang :
Zitat Führerschein:
Eine Methode zur Bremsung aus orbitaler oder interplanetarer Geschwindigkeit in sehr großer Höhe bei dünner nicht ionisierter Atmosphäre ohne Hitzeschild. Das System erzeugt zunächst selbst Ionen, die in Flugrichtung abgegeben und dann durch ein Magnetfeld in Position gehalten werden. Simulationen haben ergeben, daß recht schwere Objekte damit schon in 80km Höhe über der Erde auf Unterschallgeschwindigkeit gebremst werden können
Also zwei Sachen gleichzeitig :
- Hitzeschutz und
- Bremsen von Tonnen
mittels in Flugrichtung abgegebener und in Position gehaltener Ionen.
Das darf man doch mal festhalten.
Also wie nun ?
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Ok ich geh nochmal an den Abfang :
Also zwei Sachen gleichzeitig :
- Hitzeschutz und
- Bremsen von Tonnen
mittels in Flugrichtung abgegebener und in Position gehaltener Ionen.
Das darf man doch mal festhalten.
Also wie nun ?
Ich verstehe die Frage nicht!
Ein Hitzeschild ist eine Vorrichtung zum bremsen und zum abhalten der dabei entstehenden Hitze vom Flugkörper. Egal ob nun als Hitzeschutz-Kacheln, als abschmelzender Schild oder hier eben als magnetisches System, das eine ionisierte Schicht vor dem eintretenden Körper erhält.
Dabei behaupte ich nicht zu wissen, wie das genau funktioniert. Jedenfalls nicht durch hohe Beschleunigung von Ionen.
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Naja weil hier doch immer (im Wechsel ?) auftaucht Hitzeschutz und Bremsung - genau wie am Anfang diese Doppelfunktion propagiert wurde -
Am besten ich klinke mich aus und warte einfach ab, was draus wird, ich wills immer viel zu genau wissen :)
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Naja weil hier doch immer (im Wechsel ?) auftaucht Hitzeschutz und Bremsung - genau wie am Anfang diese Doppelfunktion propagiert wurde -
Am besten ich klinke mich aus und warte einfach ab, was draus wird, ich wills immer viel zu genau wissen :)
Ist doch eigentlich ganz einfach: Es soll in einer Atmosphäre gebremst werden. Das erzeugt Reibungswärme, dagegen braucht man eine Hitzeschild.
Im Prinzip muss auch bei einer magnetischen Abbremsung Bewegungs-Energie vernichtet werden, sprich umgewandelt werden. Zumindest ein Teil davon wird wohl in Wärme-Energie umgewandelt, also braucht man auch hier eine Hitzeschild.
In vielen Konzepten wird ein aerodynamischer Bremsschild vorgesehen., der auch gleich den Schutz des Raumfahrzeugs vor der erzeugten Wärme übernimmt. Dadurch erhält man dann die Doppelfunktion. Aber eigentlich ist die Abbremsung die eigentliche Funktion. Die Wärme-Erzeugung und der Schutz davor ist also eher ein Kollateralschaden.
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Ist doch eigentlich ganz einfach: Es soll in einer Atmosphäre gebremst werden. Das erzeugt Reibungswärme, dagegen braucht man eine Hitzeschild.
Nein, eigentlich nicht. Die Wärme entsteht überwiegend nicht durch Reibung, sondern durch Kompression der Luft in der Schockfront. Ein großer Teil der Wärme geht dabei am Flugkörper vorbei in Form heißer Luft, ohne auch nur den Hitzeschild zu erreichen.
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Glaub ich gerne, aber wenn die nicht durch Reibung erzeugte Wärme den Hitzeschild nicht erreicht, dann braucht man ihn auch nicht dagegen. Es gibt aber trotzdem soviel Wärme aufgrund des Bremsvorgangs, daß (bisher) ein Hitzeschild unumgänglich war.
Wir können den Begriff "Reibung" gerne weglassen und nur von der Wärme reden, welche ein ungeschütztes Raumfahrzeug erreichen kann.
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Deine letzte Frage verstehe ich nicht so ganz. Das System sollte doch "die ganze Zeit" laufen, solange es durch die Hochatmosphäre streift.
Das meinte ich auch nicht. Wie bremst man abschließend von orbitaler Geschwindigkeit zur Landung ab? Beschrieben wird ja nur wie man über die Hochatmosphäre in den Oribit einschwenken möchte, eben Atmosphäreneinfang. Ich dachte der eigentliche Eintritt mit Landung ist eine höhere Belastung als der Atmosphäreneinfang. Wenn das System bei allen Szenarien so gut funktionieren würde, warum verwendet man hinterher x-mal Aerobraking, statt von Anfang an tief genug in die Atmosphäre einzutauchen um direkt einen kreisrunden Orbit zu erreichen?
Ich kann mir einfach nicht vorstellen, dass sich das System bei voller Atmosphärendichte nicht zu sehr aufwärmt.
In der Zeichnung von Doc Hoschi sieht es nun aber doch wieder wie ein (ja ok) bremsendes Triebwerk aus.
Mein Fehler... :-[
Wollte nur eine Zeichnung einfügen, die zeigt, wie ein induktiv gekoppeltes Plasma aufgebaut wird. Die Zeichnung hat nichts mit dem Magnetoshell gemeinsam.
Was die Verwendung eines RTG angeht, kann ich auch nur mutmaßen, dass man dem Geamtsystem immer noch so wenig wie möglich Gesamtquerschnitt gebe möchte, die in der Hochatmosphäre im Teilchenwind stehen. Ansonsten wären Solarzellen in der Tat wohl effektiver.
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Ein paar Bilder gepostet von Altius Space Machines Gründer jongoff bei NSF.
Sie haben einen 6U Cubesat mit dem System gebaut und es wurde in einer Vakuum-Kammer getestet.
(http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?action=dlattach;topic=22738.0;attach=609344;image)
(http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?action=dlattach;topic=22738.0;attach=609346;image)
Erstes Bild nur die Argon-Injektion
Zweites Bild mit eingeschaltetem Magnetfeld
Die Bremsfläche ist viel größer als der Satellit.
Fragen über die Bremsung an sich, wie weit in der Hochatmosphäre gebremst werden kann, ob genug für zerstörungsfreies deorbit oder eher nur für aerocapture ohne Hitzeschild und aerodynamisch angepasste Form, bleiben offen.
In der Kammer wurde nur die Argon-Injektion und der Aufbau des Magnetfeldes mit einfangen der Argon-Ionen getestet.
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Ich hätt gern bei jedem Testbericht eine Energiebilanz ;D
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Ich hätt gern bei jedem Testbericht eine Energiebilanz ;D
Ich auch.
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Ich habe einen Thread bei NSF gefunden, der mir bisher entgangen war. Da sind hochinteressante Daten drin.
http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=29912.msg956876#msg956876 (http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=29912.msg956876#msg956876)
Die Firma Altius Space Machines hat einen Auftrag von der NASA bekommen, ein Testobjekt zu bauen. Einen Cubesat, der von der ISS ausgesetzt werden soll.
http://www.parabolicarc.com/2014/05/05/altius-space-machines/ (http://www.parabolicarc.com/2014/05/05/altius-space-machines/)
Technische Daten dazu. Der Satellit soll eine Batterie für 250Wh bekommen, die 1kW abgeben, für Erzeugung der Ionen und hauptsächlich das Magnetfeld. Also für eine Viertelstunde. Es soll ein Magnetfeld erzeugt werden von 5m Durchmesser.
Der Effekt soll lohnend wirksam sein ab ca. 150km Höhe bis runter auf 90 oder 80km Höhe. Dann bricht der Effekt zusammen wegen zu hoher Atmosphärendichte. Je länger es nach unten funktioniert, desto besser die gesamte Bremswirkung.
Das Magnetfeld wird wie ein Fallschirm hinter dem Satelliten aufgebaut. Kein Problem bei der Atmosphärendichte in großer Höhe.
Ein großer Vorteil des Systems wäre, daß man die Größe nach Bedarf variieren kann. Beim Eintritt in die Marsatmosphäre hat man noch keine so genauen Modelle der Dichte. Das Feld kann dann verkleinert werden, wenn die Atmosphäre dichter ist als angesetzt.
Der Gründer von Altius Space Machines hat mal mit den Daten der Falcon 9 Oberstufe gerechnet. Wenn der Effekt bis auf 80km Höhe wirksam bleibt, könnte sie so auf weniger als Schallgeschwindigkeit gebremst werden. Er sagt aber selbst, daß er den Kalkulationen nicht traut. Man braucht erst Daten von einem Flug mit dem geplanten Testsatelliten.
Spekulativ könnte das Feld zukünftig so geformt werden, daß es nicht nur bremst, sondern auch eine aerodynamische Funktion hat und man so länger im wirksamen Bereich bleibt.
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Hier steckt ein interessanter Satz drin, den ich so zum ersten Mal lese :
Das Magnetfeld wird wie ein Fallschirm hinter dem Satelliten aufgebaut. Kein Problem bei der Atmosphärendichte in großer Höhe.
D.h. also, die Reibungshitze wird überhaupt nicht magnetisch bekämpft.
Will man nun also vlt die sowieso durch die unvermeidliche Hitze entstandenen Ionen einfangen und als "Fallschirmseide" nutzen ?
Denn nach der Münchhausen-Methode den CubeSat mit dem eigenen Magnetfeld bremsen, wird man uns doch wohl nicht anbieten ? ;)
Allerdings - mit 1 kW ein 5 Meter Ø Magnetfeld zu erzeugen wollen, das für Ionen größerer Menge und Geschwindigkeit ein Hindernis darstellt, halt ich für 'nen Witz.
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Allerdings - mit 1 kW ein 5 Meter Ø Magnetfeld zu erzeugen wollen, das für Ionen größerer Menge und Geschwindigkeit ein Hindernis darstellt, halt ich für 'nen Witz.
Ich will nicht so tun, als ob ich das Prinzip verstehe. Aber es steckt doch offenbar eine Theorie dahinter, die plausibel genug klingt, daß die NASA einen Test-Satelliten in Auftrag gibt.
Die Firma Altius Space Machines ist auch eine seriöse kleine Firma, die Entwicklung für Raumfahrtanwendungen betreibt. Wir werden sehen, was dabei rauskommt. Der Bau wird nicht ewig dauern. Und bei NASA Projekten hört man, was dabei rauskommt.
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Könnte es nicht so sein, dass es ähnlich wie eine Wirbelstrombremse funktionieren soll?
Auf die Ladungsträger in der Ionosphäre wirkt F = Q . v . B. Die für die Beschleunigung aufgewendete Energie wird der Bewegungsenergie des Satelliten/der Stufe entzogen.
Bei einer Geschwindigkeit von 8.000 m/s und einer magnetischen Flussdichte von 1 T könnte man in oberen Atmosphärenschichten vielleicht schon eine signifikante Bremswirkung erzielen, ohne den Raketenkörper aufheizen zu müssen. Die Ionosphäre beginnt in 80 km Höhe. Tagsüber gibt es dort durch die Sonneneinstrahlung eine vergleichsweise hohe Anzahl von freien Elektronen (und Ionen). Die Elektronenkonzentration liegt bei etwa 100.000 pro Kubikzentimeter (https://de.wikipedia.org/wiki/Ionosph%C3%A4re#Die_D-Schicht). Da sollte es dann ähnlich viele Ionen geben. In einem kugelförmigen Magnetfeld von 5 m Durchmesser (wobei man das nicht so genau abgrenzen kann), wären das 65 Millionen cm³, also 13 Billionen Ladungsträger. Die Ladung wäre damit etwa 2.10-6 As. Das wäre noch zu wenig.
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Heute hat der Gründer von Altius Space Machines, Jon Geoff, bei The Space Show gesprochen.
Nur zur Information über die Firma. Sie haben im Auftrag der NASA eines der konkurrierenden Konzepte für die Bergung von Asteroidenmaterial entwickelt, für die Asteroid Retrieval Mission.
Ich habe nur so weit reingehört, daß ich etwa mitgekriegt habe, was er über Magnetic Aeroshell Capture gesagt hat. Finanzierung des Konzepts hat offenbar aufgehört, weil die NASA dafür kein Budget mehr hat. Er hat aber angegeben, daß ein System zum Bremsen eines 30t Habitats für die NASA Mars Architektur in den Mars Orbit etwa eine Tonne wiegen würde. Das System könnte ein Habitat komplett mit ausgefahrenen Solar Panels bremsen. Es wäre keine aerodynamisch angepasste Form nötig, weil die Bremsung in ausreichender Höhe bei sehr dünner Atmosphäre erfolgen könnte. Es wäre also einer Triebwerksbremsung weit überlegen. Es wäre auch leichter als eine Hitzeschild-Lösung, mit dem weiteren Vorteil, daß eine Hitzeschildlösung eine aerodynamische Form erfordern würde. Er ist offenbar sehr von dem System überzeugt, kann die weitere Entwicklung aber nicht selbst finanzieren.
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SpaceX? :-\
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SpaceX? :-\
?
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Könnte SpaceX ihm das System nicht finanzieren? ::)
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Könnte SpaceX ihm das System nicht finanzieren? ::)
Ich hab etwas zu spät dran gedacht, daß das gemeint sein könnte. Ich denke, sein MCT Konzept für den 50 Millionen-Flug zum Mars ist da zu konservativ.
Aber ernsthaft, ich würde mich freuen, wenn er sich für das Konzept interessieren würde, glaube aber nicht daran.
Nachtrag: Im NSF-Forum schreibt er, daß er noch Hoffnung auf weitere Finanzierung für einen Cube-Sat als Demonstrator hat, es gibt Interessenten.
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Könnte SpaceX ihm das System nicht finanzieren? ::)
Dazu hat er jetzt geschrieben, mit SpaceX will er gerne zusammenarbeiten, aber erst wenn er besseren Patentschutz auf das System hat. Er befürchtet, daß sie es sonst ohne ihn weiter entwickeln. Aber später gerne, es wäre sehr nützlich für die Vorhaben von SpaceX.