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Raumfahrt => Fragen und Antworten: Raumfahrt => Thema gestartet von: Düse2020 am 29. März 2020, 17:32:28
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Bei einem Elektrostatische Triebwerke werden elektrisch geladene Teilchen in einem elektrostatischen Feld beschleunigt. Z.B. bei einem Ionentriebwerk werden Ionen (Xe+) genutzt.
Meine Frage, warum macht man so einem Aufwand über einem Plasma? Man könnte doch auch ein Gas- Aerosolegemisch elektrisch Aufladen und dieses in einem elektrostatischen Feld Beschleunigen?
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Das System ist immer das gleiche, du nimmst ein Gas, ionisierst dies damit es in einem Magnetfeld beschleunigt werden kann. Das Problem ist das die Inonisataion Energie kostet, aber deswegen kein Rückstoss entsteht, erst die Beschleunigung in einem elektrischen oder magnetischen Feld beschleunigt die geladenen Teilschen. Das kosstet zwar auch energie, bringt aber schon.
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In einem kalten Gas oder einem Aerosolgemisch hat man pro Masse viel weniger freie Ladungsträger und kann viel geringere elektrostatische Aufladungen erreichen womit es viel schwieriger ist den Treibstoff elektrostatisch zu beschleunigen.
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Das System ist immer das gleiche, du nimmst ein Gas, ionisierst dies damit es in einem Magnetfeld beschleunigt werden kann.
In einem elektrischen Feld. In einem Magnetfeld kann ich nur bereits bewegte Ladungen ablenken.
Dominic hat die Frage gut beantwortet, warum man die gesamte Stützmasse ionisiert.
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Danke für die Antworten.
Jetzt habe leider doch noch eine Frage.
Auf einigen Zeichnungen von Ionenantriebe sieht man, das ein teil des "Treibstoffes" (meist Xenon) nicht nur zur Ionisationskammer geht, sondern auch zum Neutralisator.
Der Neutralisator Emittiert doch nur Elektronen, aus einer Glühkatode?
Warum muss dort auch einteil des Treibstoffes zugeführt werden?
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Bei einem Ionentriebwerk muss der ganze Treibstoff vom Neutralisator neutralisiert werden.
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Das ist notwendig, weil sonst sich das Raumschiff sonst entgegengesetzt elektrisch aufladen würde (Also, wenn es positiv geladene Ionen ausstößt, dann negativ). Dies hätte zur Folge, dass das Raumschiff die ausgestoßenen Ionen anziehen und wieder abbremsen würden, nachdem sie das Raumschiff verlassen haben und bei genügend hoher Ladung sogar zum Raumschiff zurückkehren. Der Effekt würde also praktisch den durch die Beschleunigung der Ionen gewonnenen Impuls wieder rückgängig machen, sodass man effektiv mit dem Triebwerk 0 Schub produzieren würde.
Nur wenn das was hinten rauskommt am Ende neutral ist, kann es sich kräftefrei vom Raumschiff wegbewegen (und den entgegengesetzten Impuls zur Schubrichtung dabei mitnehmen).
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An Düse2020
Die erwähnst Zeichnungen, in denen der Neutralisator mit Treibstoff versorgt wird.
Kannst Du die Zeichnungen mal posten. Macht für mich auch wenig Sinn. Aus dem
Triebwerk kommen positiv geladene Ionen (Xenon z.B.), die neutralisiert werden müssen.
Dazu dient der Neutralisator, der nur Elektronen emittiert.
Matjes
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@Hugo, wulf 21
Danke für die Antwort! Das ist Korrekt. Ich meinte jedoch etwas anderes.
@Matjes
Hier (https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/026556034/publication/DE69026337T2?q=Ionenantrieb%20für%20Weltraumflüge) ist eine Zeichnung davon zu Finden.
Ich habe meine Frage vielleicht nicht ganz Richtig Formuliert.
Der Neutralisator ist ab 0025 Beschrieben. Dort wird ein teil des Neutral-Gas zugeführt, um damit ein Lichtbogen zu Zünden. Die Frage ist daher warum wird beim Neutralisator ein Lichtbogen benötigt? Eigentlich müsste doch eine einfache Glühkathode ausreichen...
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Hallo Düse2020, der von dir verlinkte Artikel ist eine Patentschrift aus 1990, bei der es nicht um die grundlegende Funktion eines Ionenantriebes geht, sondern darum, durch eine Konstruktion aus drei hintereinander geschalteten Kammern einen Plasmastrom zu erzeugen, bei dem es zu einer Schonung der Elektroden kommen soll, von einem Lichtbogen habe ich auch nichts gefunden.
Abgesehen davon, dass solche Patentschriften sowieso ziemlich speziell sind, mag sich evtl. ein Ionenantriebsspezialist damit auskennen, mir ist das zu hoch.
Ach ja, zum Thema des Xenon-"Nebenstroms" in der Patentschrift: Ein kleiner Teil des Gases wird nicht zur Beschleunigung verwendet, sondern läuft durch einen anderen Neutralisator und soll den Plasmastrom hinter der Antriebsdüse neutralisieren, bzw. die Gesamtbilanz des Antriebs auf neutral halten. Sorry, das ist natürlich Unfug, durch diese Vorichtung wird der Aufbau eines elektrischen Potentials zwischen dem Triebwerk und dem ausgestoßenen Plasma verhindert. Aber wie das funktioniert? k.A. ;)