Raumcon
Raumfahrt => Konzepte und Perspektiven: Raumfahrt => Thema gestartet von: rolli am 02. Oktober 2006, 10:07:37
-
Das Ergebnis des schweizer Sonnensegel-Experiment, das die Apollo Astronauten auf dem Mond aufstellten, hat mich immer schon interessiert. Endlich mal etwas Konkretes auf Deutsch:
http://www.tagesanzeiger.ch/dyn/leben/wissen/665856.html
Ja, ja:
DIE Schweizer...
Edit: Zitat entfernt.
-
Danke für die Info. Nette Geschichte.
Viele Grüße
Ho
-
Ich habe einen kurzen Artikel zu einem neuen Sonnensegelkonzept eines finnischen Forscher in "astronomie heute" gelesen.
An statt mittels reflektierender Folie den Solardruck der Lichtquanten für einen Impulsaustausch zu nutzen, arbeitet er an der Idee mit dünnen bis zu 20km langen Drähten positiv aufzuladen und so ein starkes elektrisches Feld aufzubauen. Die positiven Teilchen des Sonnenwinds würden dann mit diesem Feld wechselwirken und es käme zu einem Impulsaustausch zwischen Sonnenwind und Feld/Drähte/Raumschiff.
Vorteil des Ganzen:
Ein solches Konstrukt ließe sich leichter entfalten. Die Vielzahl der Drähte würde einfach durch Rotation abgespult und stabil gehalten. Außerdem ließe sich das Ganze einfach steuern, indem man die Feldstärke in den einzelnen Sektionen des "elektrischen Segels" ändert und somit die Schubkomponenten der Sektionen regelt.
Nachteil:
Der "Druck" des Sonnenwinds ist nur ca. 1/500. des "klassischen" Solardrucks. Durch die erreichbare Größe des Segels, könnte das aber ausgeglichen werden.
-
Hallo Daniel,
hier gibt es neue Informationen zu dem Konzept:
http://www.space.com/businesstechnology/080423-tw-finnish-solar-sail.html
Um eine Testmission in den Orbit zu bekommen, sind mindestens 8 Millionen $ Finanzierung nötig.
Tobi
-
Weiß eventuell jemand, was der derzeitige Status des GeoSail-Projektes ist?
Auf der ESA-Seite (http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=38980) steht noch immer:
The industrial pre-Phase A study is currently in preparation for ITT on EMITS in Q2/2006 (expected).
GeoSail könnte eine wichtige Rolle bei der (vor allem) technologischen Vorbereitung zukünftiger Missionen spielen (z.B. POLARIS (http://arxiv.org/abs/0805.4389)), und so wäre es sehr schade, wenn daraus nichts würde. >:(
-
Leider hat sich der Verdacht bestätigt:
Dear Mr. L.,
We have finished successfully the study in meanwhile.
Last year our directorate started the Cosmic Vision call for proposals
(see http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=41177).
Geosail was not proposed in this frame, hence no follow on activity is
foreseen.
The selected Cosmic Vision proposals for further study you can find under:
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=42437.
These are currently under study in our department.
On the council: nothing is expected concerning Geosail, but certainly other
main important decisions influencing e.g. the future missions.
Best regards,
Peter
________________________________________________________
Dr. Peter Falkner
Head of Planetary Exploration Studies Section (SCI-PAP)
Advanced Studies and Technology Preparation Division (SCI-PA)
Directorate of Science - European Space Agency (ESA)
Keplerlaan 1, 2201AZ Noordwijk (NL)
Tel: +31 (71) 565 5363 Fax: +31 (71) 565 5985
e-mail: Peter.Falkner@esa.int Office: Db015 (ESTEC)
Warum GeoSail nicht vorgeschlagen wurde, ist mir nun aber immer noch nicht klar. Schade jedenfalls. :(
-
Warum GeoSail nicht vorgeschlagen wurde, ist mir nun aber immer noch nicht klar. Schade jedenfalls. :(
Hallo,
man könnte vermuten, dass evtl. die Kombination aus wissenschaftlicher Mission + technologisches Neuland im Satellitendesign ein "Problem" für eine "Cosmic Vision"-Mission darstellen könnten. Das Satellitenkonzept müsste erst mal erprobt werden. Bisher ist noch kein Sonnensegel wirklich geflogen. Damit wäre GeoSail eher ein Technologiedemonstrator als eine wissenschaftliche Mission. Das würde nicht so ganz zu Cosmic Vision passen, vermute ich. Die LISA-Mission hat damit ja auch Probleme und soll ihr Konzept erst mit LISA-Pathfinder nachweisen, bevor sie im Rahmen von Cosmic Vision angegangen wird.
Eine andere Vermutung könnte sein, dass das Team hinter GeoSail auf reale Realisierungsprobleme für das Konzept gestoßen ist und das Konzept nicht weiter verfolgt.
-
Aber gehört LISA Pathfinder nicht auch zur Cosmic Vision?
Man hätte GeoSail ja auch in einem anderen Rahmen verwirklichen können, finde ich.
SMART-1 war ja auch so eine Tech-Demo-Mission und ein großer Erfolg für die ESA.
Wahrscheinlich hast du aber Recht und es waren vor allem technologische Probleme, deren Lösung Hölle viel Geld gekostet hätte, die dem Projekt im Wege standen.
-
JAXA hat 2004 zwei Sonnensegel (den Öffnungsmechanismus) erfolgreich mittels einer S-310 getestet. 2007 dann erfolgreich mittels eines Höhenballons. Allerdings zwei Tests 2006 als sekundäre Nutzlast sind schief gegangen. Einmal konnte sich das Sonnensegel nur halb öffnen, ein anderes Mal konnte kein Kontakt hergestellt werden.
Die Tests gehen aber weiter und JAXA würde gerne 2013 eine Mission mit Sonnensegel/Ionen Antrieb zum Jupiter schicken.
http://www.astro.isas.jaxa.jp/suzaku/workshop/hea_nextdecade/poster/yonetoku_Future_HE_Mission2006.pdf
-
Die Frage warum eine Mission/Experiment sich nicht durchsetzen konnte wird beantwortet durch die Antwort zur Frage, welche Missionen/Experimente denn als wichtiger eingestuft wurden.
-
Wirklich messerscharf analysiert, SpaceWarper! ;)
-
Die Planetary Society versucht unter dem Namen Cosmos 2 ein Sonnensegel-Experiment zu starten. Der Discovery Channel ist mit im Boot und Kooperationen mit dem Marshall Space Flight Center (Technologie) und Russland (Launch - angestrebt mit Sojus-Fregat) bestehen bereits.
Natürlich fehlt es trotzdem an Geld. Vielleicht hat hier im Forum ja jemand etwas Geld über, oder kann vielleicht sein Unternehmen dazu bringen, etwas zu spenden... Spenden kann man hier (http://www.planetary.org/programs/projects/solar_sailing/20071116_letter.html).
Das Vorgängerprojekt "Cosmos 1" (http://de.wikipedia.org/wiki/Cosmos_1) stürzte vor etwas mehr als drei Jahren dank eines Versagens der Trägerrakete ab. Gestartet wurde damals mit einer umgebauten von einem U-Boot gestarteten ICBM namens "Volna".
Sonnensegel-Experimente scheinen grunsätzlich vom Pech verfolgt zu sein... ;) und natürlich, von mangelnder Finanzierung!
Ich wünsche dem Projekt jedenfalls viel Glück! :D
(http://i31.tinypic.com/2mr61yf.jpg)
Bild:Michael Carroll, The Planetary Society
-
Dann sollte man diese/so eine Mission wohl einmal sehr forzieren und mit weiteren Pech rechnen und deshalb übergründlich nach Pannen-Quellen Ausschau halten. Sonnensegel sind eine sehr grundlegende Technologie und Unkenntnis über dessen praktischtischer Leistungsfähigkeit eine tiefe Bildungslücke. Vielleicht klappt es ja diesmal? :)
-
Dank einer anonymen eine Millionen Dollar Spende kann die Planetary Society jetzt ein neues Sonnensegelprojekt durchführen. Vergangene Projekte haben aufgrund von Trägerraketenversagen (Volna und Falcon 1) keinen Orbit erreicht. Das Geld reicht aber noch komplett nicht aus, denn es wird eine weitere Million benötigt.
LightSail-1 soll eine Sonnensegel-Fläche von 32m^2 haben und der Satellit selbst soll nur CubeSat Größe haben. Bereits Ende 2010 soll der Satellit fertig sein.
Mehr dazu hier:
http://www.space.com/missionlaunches/091110-solar-sail-donation-fly.html
-
Mal noch ein paar Infos zu IKAROS, der ja zusammen mit dem
Venus Climate Orbiter dieses Jahr auf einer H-IIA starten soll.
Der 5kg Satellit soll eine Sonnensegeldiagonale von 20 Meter haben. Nach dem Start wird er auf 20 Umdrehungen pro Minute gebracht und dann das Sonnensegel enfaltet. Er hat als erster Satellit ein Sonnensegel (7,5µm) und Dünnfilmsolarzellen (25µm) kombiniert. Außerdem besitzt er noch einen Staubzähler und Lenkklappen im Segel.
Als erstes soll die Energieproduktion mit den Solarzellen getestet werden. Wenn das klappt, soll mit dem Sonnensegel über ein halbes Jahr eine Beschleunigung erreicht werden. Wenn dies wiederum klappt, dann wird versucht mit dem Segel zu lenken.
Weiter Infos dazu (in Englisch) hier:
http://www.jspec.jaxa.jp/ikaros_cam/e/index.html
-
Mal noch ein paar Infos zu LightSail1, der ja zusammen mit dem
Venus Climate Orbiter dieses Jahr auf einer H-IIA starten soll.l
Hallo trallala,
was du beschreibst ist das japanische Projekt IKAROS. LightSail-1 ist eine andere Geschichte.
Siehe hier: http://www.jspec.jaxa.jp/e/activity/ikaros.html
und hier: http://www.planetary.org/programs/projects/solar_sailing/lightsail1.html
Wo LightSail-1 mitfliegen wird ist wohl noch unklar. IKAROS wird auf der H2-A starten und steht für Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun und wird mit AKATSUKI zusammen mit Kurs auf die Venus fliegen. Für die zweite Hälfte dieses Jahrzehnts plant die JAXA bereits richtig Ehrgeiziges:
(https://images.raumfahrer.net/up020066.jpg)
Bei dieser Jupiter- und Trojanermission soll ein Sonnensegel mit 50 Metern Durchmesser zum Einsatz kommen und ebenfalls wieder diese extrem dünnen Solarenergiebeschichtungen. Der Clou liegt hier bei einer Kombination aus Ionentriebwerken und Sonnensegel.
LightSail-1 dagegen wird im Erdorbit verbleiben und wesentlich kleiner als IKAROS sein. Die Mission soll Ende 2010, also wahrscheinlich irgendwann 2011, starten.
-
was du beschreibst ist das japanische Projekt IKAROS. LightSail-1 ist eine andere Geschichte.
Ups, ich habs korrigiert. Vielen Dank für den Hinweis.
-
Hier der Link zum entsprechenden Missionsthread:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=5639.0 (https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=5639.0)
-
IKROS hätte eigentlich einen eigenen Thread verdient, oder?
-
Demgegenüber wär ich auch nicht abgeneigt.
-
Ich habe den Thread aus "Aktuelles" in den Konzeptbereich geholt, um hier die Entwicklung dieser Technologie verfolgen zu können.
-
Ich habe den Thread aus "Aktuelles" in den Konzeptbereich geholt, um hier die Entwicklung dieser Technologie verfolgen zu können.
Es gibt aber einen IKAROS-Thread: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4061.0.
-
Das ist ein Thread, zu einer Mission. Grundlegendes und Neues passt hier rein ...
-
Ich wünsche mir noch mehr Forschung im Bereich der Lichtsegel, besonders in Verbindung mit Lasern. Man hat es vor kurzem geschafft, Material herzustellen, dass so effizient reflektiert, dass man den Laserstrahl 1000 bis 20,000 mal zwischen Segel und Laser hin und herleiten könnte, was den Energieverbrauch dramatisch reduzieren würden. Schon mit 1000 bis 2000 Reflektionen würden leichte interstellare Raumsonden (Vorbeiflug mit 10-20% der Lichtgeschwindigkeit) aus dem Bereich der Science-Fiction in den Bereich des technisch machbaren (für die nächsten 20 bis 30 Jahre) rücken.
-
Und wo genau würde sich bei deiner Idee dieser Laser befinden, welche Leistung müsste er haben und mit welcher Energie würde er betrieben werden?
-
Wenn man den Lichtstrahl zwischen Segel und Laser hin und herleitet, würde doch das Selgel nach vorne, der Laser nach hinten beschleunigt werden. Sind die am selben Schiff montiert, hebt sich die Wirkung auf, und du hast ein Lichtspiel ohne Antrieb?? ???
-
Den Laser müsste man natürlich stationär aufstellen, also auf der Erde oder wegen der fehlenden Atmosphäre vielleicht besser auf dem Mond.
-
Auf 350.000 km Entfernung fächert sich ein stark fokussierter Speziallaser etwa auf Fußballfeldgröße auf. Da kommt bei der zweiten Reflexion nicht einmal mehr ein Millionstel des ursprünglichen Lichts an. Da macht die technische Realisierung wieder mal einen Strich durch die Rechnung. ;) Zumindest heute noch.
-
http://www.rametzger.com/nonfic-mblbs.htm (http://www.rametzger.com/nonfic-mblbs.htm)
-
Und was steht da so zusammengefasst drin? ???
-
Ich habe die letzten Beiträge zu Sonnensegeln und "multi-bounce"-Lasern aus dem "NASA Space Technology Roadmaps"-Thread in den Sonnensegelthread geholt.
-
In dem Artikel wird die Anwendung von mehrfach reflektierten Lasern zwischen Quelle und Segel diskutiert. Grundannahme ist, dass ein Laser durch Beugung und Streuung nur eine bestimmte Wirkstrecke [TeX]L_{_{max}}[/TeX] hat, nach der er zu schwach und zu weit gestreut wurde. Durch mehrfache Reflexion wird diese verfügbare Strecke zwischen den Spiegeln schneller 'aufgebraucht', es wird aber auch eine höhere Beschleunigung erzielt, was den größeren Effekt erzielen soll.
Wurde da ein Fehler gemacht?
(https://images.raumfahrer.net/up011956.png)
Meine Abbildung zeigt den Weg des Lichts bei dreifacher Reflexion.
Im einfachen Fall legt das Licht den Weg [TeX]l=s[/TeX] zurück und erzeugt bei einfachem Impulsaustausch die Beschleunigung [TeX]a=a_{_1}[/TeX].
Im Fall mit dreifacher Reflexion legt das Licht den dreifachen Weg [TeX]l=3s[/TeX] (hin-her-hin) zurück und hat zweimal eine Impulswechselwirkung am Segel [TeX]a_{_2}=2a_{_1}[/TeX]. Um die doppelte Beschleunigung zu erhalten, wir das Dreifache des wirksamen Lichtwegs 'verbraucht'.
In Formeln gilt bei konstanter Beschleunigung:
[TeX]v=at[/TeX]
[TeX]s=frac{1}{2}at^{^2}[/TeX]
Zusammen ergibt sich so die Abhängigkeit der Geschwindigkeit von Beschleunigung und Weg:
[TeX]v=sqrt{2as}[/TeX]
Wenn man die obigen Faktoren für die Beziehungen der Wege und Beschleunigungen zwischen beiden Fällen einsetzt, ergibt sich:
[TeX]v_{_2}=sqrt{frac{2}{3}}v_{_1}[/TeX]
Bzw. allgemein für n Reflexionen:
[TeX]v_{_n}=sqrt{frac{n-1}{n}}v_{_1}[/TeX],
so dass man im Grenzwert n-->inf wieder beim Ausgangsfall einer Reflexion landet ...
Und dabei ist noch kein Reflexionsgrad [TeX]mu<1[/TeX] eingeflossen ...
Damit gewinnt man durch mehrfache Reflexion (Multi-Bounce) nichts, man verliert sogar. Der wirksame Lichtweg wird "schneller aufgebraucht" als man zusätzliche Beschleunigung durch die Reflexionen erhält.
Habe ich einen Denkfehler?
-
Ich glaube, du hast wirklich einen Fehler gemacht. Was ich bei dir nicht verstehe, warum v2 kleiner sein soll als v1. Das ergibt für mich erstmal keinen Sinn. v2 soll schließlich besagen, welche Geschwindigkeit das Segel nach 2 Reflexionen hat. Du berechnest aber, welche Geschwindigkeit bei der zweiten Reflexion zur schon vorhandenen Geschwindigkeit hinzukommt. Nach deiner Rechnung müsstest du v1, v2,...., vn summieren, um auf die Endgeschwindigkeit zu kommen. Diese ist dann deutlich größer als v1 (die Geschwindigkeit, die man ohne hin- und herreflektieren erreichen könnte)
mfg websquid
-
Hallo Stefan,
diese vergleichende Rechnung bezieht sich auf den Zustand am Ende der gesamten Beschleunigungsstrecke. Im zweiten Fall ist die nur noch 1/3 der des ersten Falls, bei doppelter Beschleunigung. Daher ist ist die Endgeschwindigkeit im zweiten Fall kleiner als im ersten Fall.
In Formeln:
[tex]v=\sqrt{2as}[/tex]
Fall 1:
[tex]s=s_{_1}[/tex]
[tex]a=a_{_1}[/tex]
[tex]v_{_1}=\sqrt{2a_{_1}s_{_1}}[/tex]
Fall 2:
[tex]s=s_{_2}=\frac{1}{3}s_{_1}[/tex]
[tex]a=a_{_2}=2a_{_1}[/tex]
[tex]v_{_2}=\sqrt{2a_{_2}s_{_2}}=\sqrt{2\cdot 2a_{_1}\cdot\frac{1}{3}s_{_1}}=\sqrt{\frac{2}{3}}v_{_1}[/tex]
-
Wieso soll die Strecke, die das Licht zurücklegt, denn relevant für die Beschleunigung des Segels sein? Das ist mir an deinen Formel nicht klar :-\
Ich sehe das so:
Bei jeder Reflexion wird der doppelte Impuls des Lichtstrahls auf das Segel übertragen. Dieser Lichtstrahl wird natürlich von mal zu mal schwächer (Absorption, Streuung). Wenn man z.B. davon ausgeht, dass auf dem Weg 2s 10% Verlust herrscht, gilt für den gesamt übertragenen Impuls:
2p+1,8p+1,62p+1,458p....
Hätte man nur eine Reflexion, würde insgesamt nur 2p auf das Segel übertragen werden.
mfg websquid
-
Wie ich schon sagte: Man hat aber auch eine geringere Beschleunigungsstrecke.
Aber mit kommt da noch ein Gedanke. Nach 1/3 der Strecke "bricht" die zweite Reflexion weg (ist nicht mehr effektiv), die erste bleibt aber noch erhalten und wirkt "einfach" weiter.
Damit wird die Summe über die gesamte Strecke doch wieder größer. Ich rechne das mal nach.
-
In der Summe wird es doch größer ... gut so :-).
Fall: einfache Reflexion
Nach der Strecke [tex]s_{_1}[/tex] hat das Segel mit der Beschleunigung [tex]a_{_1}[/tex] die Geschwindigkeit [tex]v_{_1}[/tex] erreicht.
Fall: dreifache Reflexion
Nach der Teilstrecke [tex]\frac{1}{3}s_{_1}[/tex] hat das Segel mit der Beschleunigung [tex]2a_{_1}[/tex] die Geschwindigkeit [tex]\sqrt{\frac{2}{3}}v_{_1}[/tex] erreicht.
Auf der restlichen Teilstrecke [tex]\frac{2}{3}s_{_1}[/tex] wirkt (vereinfacht angenommen) nur noch die eine Reflexion effektiv mit der Beschleunigung [tex]a_{_1}[/tex] und erzielt die weitere Geschwindigkeit [tex]\sqrt{2a_{_1}\cdot\frac{2}{3}s_{_1}}=\sqrt{\frac{2}{3}}v_{_1}[/tex]
In der Summe aus beiden Teilstrecken erhalten wir dann die Geschwindigkeit [tex]2\sqrt{\frac{2}{3}}v_{_1}\approx 1,63v_{_1}[/tex] gegenüber der einfachen Reflexion über die gesamte Strecke.
-
Für den Unteren Geschwindigkeitsbereich passt das.
Bei höheren Geschwindigkeiten ist der Dopplereffekt zu berücksichtigen.
D.h. Das Reflektierte Licht der Ersten Stufe ist Langwelliger und somit Energieärmer.
Bei der Zweiten und dritten durchlauf nimmt die Wellenlänge im Gleichen maße zu.
Verschiedene Wellenlängen benötigen wiederum verschieden geformte Spiegel um auf den gleichen Punkt zu fokusioeren.
Hierzu werden von der Wellenlänge abhhängige teildurchlässige Spiegel benötigt.
Dieses ist auf der Erde möglich, die Folie des Sonnensegels kann dieses aber nicht leisten.
-
Ich habe hier ein paar interessante pdf von meinem Prof.
http://www.spacesailing.net/ (http://www.spacesailing.net/)
PDF´s Solar sailing 1-3
Ich finde sie gut erklärt :D
MFG Steff
-
Hallo
Für den Unteren Geschwindigkeitsbereich passt das.
Bei höheren Geschwindigkeiten ist der Dopplereffekt zu berücksichtigen.
D.h. Das Reflektierte Licht der Ersten Stufe ist Langwelliger und somit Energieärmer.
Bei der Zweiten und dritten durchlauf nimmt die Wellenlänge im Gleichen maße zu.
Dopplereffekt, unterschiedlich auf jeder Laufstrecke der Strahlen? Von welchen Geschwindigkeiten und Entfernungen sprichst du?
Es stimmt zwar, dass beim Wechsel des Bezugssystems (Sonne --> Segel) eine Transformation geschehen muss. Je näher ich der Lichtgeschwindigkeit komme, desto weniger Impuls wird mir das nacheilende Licht liefern, um gegen Null zu konvergieren. Aber das zeigt sich in der Rechnung über die Lorentz-Transformation des Impulses, und damit der Wellenlänge. Das wird erst bei relativistischen Geschwindigkeiten wirksam.
Bei "unseren" Verhältnissen ist rotes Licht einer stationären Quelle aus Sicht der Segels immer noch rotes Licht ...
Ganz grundlegend noch: Und warum sollte dieser Effekt auf jeder weiteren Teilstrecke "stärker" sein? Die Länge der Laufstrecke für Wellenlängenverschiebungen spielt erst im astronomischen Maßstab eine Rolle, wenn das Licht so lange unterwegs ist, dass es die Raumdehnung zu spüren bekommt.
-
Hier ein interessanter podcast mit NASA Ingenieur Dean Alhorn, in dem die Grundlagen und Anwendungsmöglichkeiten von Solar Segeln beschrieben werden:
http://www.pbs.org/wgbh/nova/space/alhorn-solarsails-au.html (http://www.pbs.org/wgbh/nova/space/alhorn-solarsails-au.html)
Gruß,
KSC
p.S. Vielen Dank für den Tipp Getrud :)
-
Gibt es weiterführende Quellen zur nächsten japanischen Mission? Hab mal gelesen das Japan eine Sonde zum Jupiter plant die auf der Sonnensegel und Sonnenzellentechnologie aufbaut die Richtung Venus eingesetzt wurde.
-
Hallo,
eine hübsche Anwendung der Sonnensegel könnte auch das Positionieren und Positionshalten von "Depots" an instabilen oder semistabilen Orten im inneren Sonnensystem, oder auch "nur" in der Nähe der Erde.
-
Wie mir scheint gibt es noch gar keinen Thread zum Konzept des E-sails?!
Beim stöbern durch die Vortragsthemen der EPSC-DPS-Tagung bin ich auf diesen kleinen Übersichtsartikel gestoßen:
http://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC-DPS2011/EPSC-DPS2011-1564.pdf (http://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC-DPS2011/EPSC-DPS2011-1564.pdf)
Mit einem einzigen Raketenstart gleichzeitig 4 Sonden zu allen 4 Jovianischen Planeten schicken? Wie soll das gehen und wer soll das bezahlen?
Technisch und preislich soll das das sog. „Electric solar wind sail“ oder E-sail möglich machen.
Vom Prinzip her ähnelt es dem bekannten Solar Sail, nur dass es nicht den Impuls von Photonen ausnützt sondern die Kraft des Sonnenwinds.
Das „Segel“ besteht aus 50-100 hauchdünnen, kilometerlangen Aluminiumdrähten. Diese werden mit einer electron gun (ich glaube einfach ein Elektronenemitter wie in Kathodenstrahlröhren) positiv aufgeladen. An dem entstehenden elektrischen Feld prallen die Protonen des Sonnenwinds ab und beschleunigen so das Raumfahrzeug. Großer Vorteil gegenüber dem Solar sail soll der viel einfachere Aufbau/Entfaltungsprozess sein. Es müssen nur die Drähte abgespult werden. Das Gewicht einer typischen Antriebseinheit bestehend aus 100 Drähten à 20km Länge + electron gun soll lediglich 100kg betragen! Für leichte Nutzlasten von +/-100kg sollen Endgeschwindigkeiten von 50-100km/s möglich sein. Ein Flug zum Neptun mit 500kg Nutzlast (gleiche Masse wie New Horizons) würde mit obigem Standard-E-sail nur 4,6 Jahre benötigen. Für Missionen ins Äußere Sonnensystem sind keine Swingby-Manöver notwendig und keine strengen Startfenster einzuhalten. Durch kippen des „Segels“ kann man die Richtung des eigentlich radial nach außen wirkenden Kraftvektors innerhalb gewisser Grenzen variieren. Gegen den Wind kreuzend kann man auch ins Innere Sonnensystem gelangen.
Nächstes Jahr soll der estnische Minisatellit Estcube-1 gestartet werden welcher einen ersten (10m langen) Draht testen soll. Die ESA unterstützt jetzt mit knapp 2Mio Euro die weitere Entwicklung des E-sails.
Hauptquelle:
http://www.electric-sailing.com/ (http://www.electric-sailing.com/)
Dort gibt es auch eine Liste mit Publikationen zum Thema.
Ein vielversprechendes Konzept das -gemäß den Entwicklern- mit vorhandener Technik realisierbar ist und bei dem keine noch ungelösten großen Probleme zu erkennen sind. :)
Wenn allerdings nicht bald die Plutonium-238-Produktion wieder aufgenommen wird braucht man sich über Missionen zu den Gasriesen (und darüber hinaus) denke ich keine großen Gedanken mehr machen. Ich hatte gehofft dass man über den Sonnenwind auch gleich noch Strom produzieren könnte, aber das scheint leider nicht möglich zu sein. Die electron gun wird über Solarzellen mit Strom versorgt. :(
-
Hallo,
schön, dass das Thema wieder mal aufkommt. Wir hatten das hier schon vor ein paar Jahren. Ich gehe mal auf die Suche.
Nur zwei Anmerkungen:
Elektrische Leistung auch noch aus dem Sonnenwind zu schöpfen, wäre quasi nicht möglich und kontraproduktiv. Energie/Impuls ist nur einmal vorhanden und soll schon direkt für die Fortbewegung genutzt werden.
Wenn ich mich an die alte Diskussion richtig erinnere, dann war die Impulsdichte (Impuls/Quadratmeter) des Sonnenwinds um eine Größenordnung oder mehr kleiner als die der Lichtphotonen.
-
Eine Projektbeschreibung findet sich auch im EU-Forschungsprogramm FP7 - S. 70
http://ec.europa.eu/enterprise/policies/space/files/research/a_european_journey.pdf (http://ec.europa.eu/enterprise/policies/space/files/research/a_european_journey.pdf)
da ist aber gerade von "powered by solar wind" die Rede. Das Projekt scheint in Finnland angesiedelt zu sein.
-
Hier haben wir's:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=3308.msg25697#msg25697 (https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=3308.msg25697#msg25697)
2008 hatten wir das finnische Projekt direkt in der Sonnensegeldiskussion. Es ist ja immer noch ein Sonnensegel, nur eben ohne Licht. Sogar ich war's damals ;)
-
Lieber Besucher
da habe ich mal eine Nachfrage. So als begeisterer Segler. Wie willst Du mit einem Solar-Sail gegen den Wind segeln. Ein Segelboot schafft das, weil es mit seinem Rumpf im Wasser steckt. Dieser Rumpf verhindert ein Vertreiben nach Lee. Die Segel erzeugen eine kleine Kraft-Komponente in einem größeren Winkel als 90° zum Wind. Diese treibt das Schiff vorwärts. Die größere Kraft-Komponente kann mittels Rumpf und Schwert ins Wasser abgeleitet werden. Das Segelboot vertreibt ein wenig. Im Weltall gibt es aber kein Wasser, an dem man sich abstützen könnte.
Oder ich stell die Frage noch radikaler. Man kann die Projektion des Solar Sail zum Sonnenwind natürlich verkleinern. Das mindert dann die Kraft. Aber wenn ich ein nicht rotations-symetrisches Segel habe, führt das zur Rotation des Raumschiffs aber doch nicht zu einer Richtungsänderung. Entweder habe ich irgend etwas nicht verstanden oder man kann durch Solar Sails die Richtung der Kraft nicht beeinflussen. Sie wirkt immer von der Sonne radial weg. Wenn mir das jemand erklären könnte, wäre ich echt dankbar.
Gruß
Matjes
-
Im Weltall gibt es vielleicht kein Wasser, aber es gilt auch keine vergleichbare, einfach vorstellbare Mechanik wie auf der Erde. Es gilt Orbitmechanik. Beispiel: wenn man bremst, wird man schneller, weil der Orbit kleiner wird usw. Vielleicht ist es also doch möglich "gegen den Sonnenwind" zu segeln. Man muss nur im richtigen Moment das Segel hissen.
Angenommen das Segel lenkt die Teilchen des Sonnenwinds um, dann hast du schon auch eine Kraftkomponente von der radialen Richtung weg. Einfach Impulssatz. Teilchen trifft radial auf das Segel mit 45° Anstellwinkel, dann gehen die teilche 90° zur radialen Richtung weg und haben auch eine Kraftkomponente auf ads Segel in diese Richtung
-
An Kryo
Danke für die tolle Erklärung
Matjes
-
Nur zwei Anmerkungen:
Elektrische Leistung auch noch aus dem Sonnenwind zu schöpfen, wäre quasi nicht möglich und kontraproduktiv. Energie/Impuls ist nur einmal vorhanden und soll schon direkt für die Fortbewegung genutzt werden.
Naja, ich hatte gehofft, dass man die Elektronen des Sonnenwinds einfach irgendwie durch die Apparatur leiten könnte. Diese tragen fast nichts zur antreibenden Kraft bei. Aber man braucht gerade Energie (electron gun) um diese einfallenden Elektronen wieder loszuwerden um das positive Potential aufrechtzuerhalten. ;)
Wenn ich mich an die alte Diskussion richtig erinnere, dann war die Impulsdichte (Impuls/Quadratmeter) des Sonnenwinds um eine Größenordnung oder mehr kleiner als die der Lichtphotonen.
Der Unterschiede in Bezug auf die Kraft/Fläche liegt bei einem Faktor von 4500! Strahlungsdruck der Sonne bei 1AU: 9µPa, Sonnenwind nur 2nPa. Das wird aber mehr als ausgeglichen durch das viel niedrigere Gewicht des E-sails. Dies führt dazu, dass man mit der gegenwärtigen Technik/Materialien kein solar-sail bauen kann welches eine so hohe Beschleunigung erreichen kann wie ein E-sail. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass die auf das Segel ausgeübte Kraft in Abhängigkeit vom Sonnenabstand r beim normalen Sonnensegel mit 1/r2 abnimmt, während beim E-sail diese Kraft nur mit (näherungsweise) 1/r abnimmt.
Hier nachzulesen: http://www.electric-sailing.com/paper2.pdf (http://www.electric-sailing.com/paper2.pdf)
Bezüglich dem „gegen den Wind segeln“ habe ich leider auch noch keine näheren Erläuterungen gefunden.
-
"Gegen den Wind" segeln sollte man nicht zu wörtlich verstehen. Da zieht die irdische "Segelanalogie" nicht mehr. Man nutzt den Impuls des Sonnenwind oder -lichts einfach, um zu bremsen oder zu beschleunigen. Beim Bremsen werden die Photonen/Protonen gegen die eigene Umlaufrichtung (nach vorne) reflektiert, beim Beschleunigen nach hinten. Durch die damit erzwungene Impulsänderung des Lichts/der Protonen verändert man seinen eigenen Impuls.
-
Man nutzt den Impuls des Sonnenwind oder -lichts einfach, um zu bremsen oder zu beschleunigen. Beim Bremsen werden die Photonen/Protonen gegen die eigene Umlaufrichtung (nach vorne) reflektiert, beim Beschleunigen nach hinten.
Ja, das hat Kryo auch schön erläutert.
Der maximal einstellbare Winkel zw. Segel und auftreffenden Protonen liegt zw. 30-35° beim E-sail.
Dadurch bekommen wir in der Tat eine Kraft.- bzw. Impulskomponente die senkrecht auf den einfallenden Protonen liegt und damit (wenn das Segel auf die richtie Seite gekippt ist) eine Impulskomponente die entgegengesetzt zum Impuls der Sonde auf der Kreisbahn steht. Aber man hat ja immer noch eine (größere) Komponente die weiterhin radial nach außen gerichtete ist?! Was hat das für Auswirkungen auf die Flugbahn?
-
dafür am besten Orbiter 2010 mal spielen :D
Radiale Schubkomponenten erhöhen hauptsächlich die Exzentrizität der Bahn, aber kaum die große Halbachse.
-
Radiale Schubkomponenten erhöhen hauptsächlich die Exzentrizität der Bahn, aber kaum die große Halbachse.
Ah ja, interessant. Danke.
-
Radiale Schubkomponenten erhöhen hauptsächlich die Exzentrizität der Bahn, aber kaum die große Halbachse.
Ah ja, interessant. Danke.
Nicht unbedingt. Wenn über einen gesamten Umlauf um die Sonne diese Schubkomponente wirkt, dann wird die ganze Bahn angehoben, ohne große Änderung der Exzentrizität. Das wäre nur der Fall, wenn die Schubkraft nur kurzzeitig wirkt, also z.B. bei chemischen Antrieben
-
hast recht ^^
-
Die Threads "Sonnensegel" und "E-Sail" wurden zusammengeführt.
-
An Besucher und Kryo
Habe ich das jetzt richtig verstanden?
Der größte Impulsübertrag findet statt, wenn die Protonen bzw. Photonen direkt zurück reflektiert werden. Die Kraft wirkt dann radial von der Sonne weg. Eine von dieser radialen Richtung abweichende Kraftrichtung kann erreicht werden, wenn die Protonen bzw. Photonen seitlich abgelenkt werden. Diese Richtungsumlenkung führt zu einer nicht radialen Kraftrichtung. Aber leider wird der Kraftvektor vermindert, da nur noch die Projektion des Reflektors zur Verfügung steht. Stichwort: cos des Winkels.
Im absoluten Grenzfall wirkt die Kraft nicht mehr radial zur Sonne sondern tangential. Die Photonen bzw. Protonen werden nur sehr geringfügig abgelenkt. Leider ist diese Kraft sehr, sehr klein, da der cos von 90° Null beträgt. Es lassen sich Kräfte erzielen, die in verschiedenen Winkel von der Sonne wegzeigen. Aber nur mit Winkeln von +90° bis -90°. Kräfte, um gegen den Wind "anzukreuzen" sind nicht möglich.
Gruß Matjes
-
Na doch. Ein Raumschiff befindet sich in einem Orbit um die Sonne. Wenn man die Teilchen/Photonen gegen die eigene Orbitumlaufrichtung lenkt, bremst man ab. Dadurch spiralt man nach innen, quasi "gegen den Wind".
Es geht hier nur um Impulsgewinn und -verlust durch Wechselwirkung mit dem "Wind".
-
Hallo Schillrich
Also doch. Es geht. Ich seh es ein.
Aber nur, weil da noch das Schwerkraftzentrum Sonne ist. Die hatte ich vergessen. Danke
Gruß Matjes
-
In der späteren Praxis will man wohl erst einmal bremsen, um näher an die Sonne heranzukommen, um dann das Segel voll in den "Wind" zu drehen und zu beschleunigen. Sicher muss man da anders vorgehen als beim Bremsen.
Würde man da zuerst bremsen mit 45°-Segelstellung, so dass die Photonen entgegen der Flugrichtung reflektiert werden und dann zum Beschleunigen das Segel genau senkrecht zur Sonnenstrahlung ausrichten?
-
Hallo Zusammen,
der ESTCube-1 (http://de.wikipedia.org/wiki/ESTCube-1) segelt jetzt auch in der Erdnähe erfolgreich.
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=11500.msg255852;boardseen#new (https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=11500.msg255852;boardseen#new)
Vielleicht erhält das Projekt Electric Solar Wind Segel ( E-Segel) (http://www.electric-sailing.fi/) von Pekka Janhunen dadurch neuen Auftrieb.
http://www.electric-sailing.fi/papers/ASTRONUM2011.pdf (http://www.electric-sailing.fi/papers/ASTRONUM2011.pdf)
http://www.electric-sailing.fi/paper2.pdf (http://www.electric-sailing.fi/paper2.pdf)
http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_sail (http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_sail)
Mit den besten Grüßen
Gertrud
-
Auf Kickstarter wirbt ein neues Sonnensegel-Projekt: LunarSail
http://www.kickstarter.com/projects/aresinstituteinc/lunarsail-the-worlds-first-crowdsourced-solar-sail (http://www.kickstarter.com/projects/aresinstituteinc/lunarsail-the-worlds-first-crowdsourced-solar-sail)
-
Sie haben das Geld zusammen.
Ein wirklich faszinierendes Projekt. Das wäre glaube ich die erste private Raumsonde, und damit der erste private Cubsat der den Erdorbit verlässt. Ich denke die Missionsziele zu erreichen wird nicht einfach, da kann vieles schiefgehen. Aber wenns klappt würden sie wohl in die Geschichtsbücher eingehen.
Die Missionsseite:
http://www.lunarsail.com/ (http://www.lunarsail.com/)
-
Hallo,
wenn ich den Artikel zu den De-Orbit-Sonnensegel durchlese frage ich mich, ob das nicht auch ein kommerzielles Modell sein könnte:
Statt den teuren Treibstoff für einen De-Orbit-Burn aufzusparen und damit auch ggf. die Betriebszeit zu verkürzen könnten die Sat-Betreiber doch auch eine Firma mit dem "Einfangen" des Satelliten durch einen Sonnensegel-Satelliten und dem anschliessenden De-Orbit in einer definierten Zeit beauftragen. Da müsste man mal mit dem spitzen Bleistift rechnen, ob sich solch ein Geschäftsmodell rentieren würde.
-
Man könnte auch gleich ein entsprechendes Bremssegel nebst Auswurfvorrichtung mit nehmen.
-
Man könnte auch gleich ein entsprechendes Bremssegel nebst Auswurfvorrichtung mit nehmen.
Das ist für mich ja die Fragestellung:
Ist es für die Satellitenbetreiber günstiger
a) Treibstoff für den De-Orbit-Burn aufzusparen?
b) diese Einrichtung mitzunehmen und dann am Ende auszulösen?
c) den De-Orbit als Auftrag an Auftragnehmer zu vergeben?
-
Hallo,
vorab, "Konzepte gegen Weltraumschrott" werden unter https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=3107.420 (https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=3107.420) diskutiert. Da gibt es manchmal auch Gedankengänge zu Geschäftsmodellen.
Insgesamt bin ich aus der Space Debris Konferenz der ESA im Frühjahr 2013 ziemlich desillusioniert bezüglich kommerzieller Geschäftsmodelle herausgegangen. Der Leidensdruck scheint noch nicht groß genug zu sein, dass da, von Ausnahmen abgesehen, irgendeiner was bezahlen würde, um Altlasten zu beseitigen oder wenigsten den exponentiellen Anstieg des Weltraumschrotts bremsen wollte.
Neustarts und 25-Jahresregel: meines Wissens eine Soll-Bestimmung und kein Muss. Erst wenn es eine hart sanktionierte Muss-Bestimmung wäre (Neustart nur, wenn De-Orbit innerhalb von max. 25 Jahren garantiert), dürfte das Anschrauben von dafür zertifizierten De-Orbit-Modulen an Satelliten, Oberstufen, Adapter etc. zumindest für die Hersteller dieser Module zum Geschäft werden. Bei Nanosatelliten tut es auch ein langer Draht, um den Absturz zu beschleunigen. Preislich ist das klar im Vorteil. Aber - von nachgewiesen funktionsfähigen Segeln und Drähten sind wir ja noch ein Stück entfernt.
Grüße
Roland
-
LightSail verzögert sich.
http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/2014/lightsail-update-flight.html (http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/2014/lightsail-update-flight.html)
Bei Tests des Flugmodells hat es Probleme mit den entfaltbaren Booms gegeben. Der letzte Test des Systems ist ein paar Jahre her. Jetzt, nach mehreren "eingelagerten Jahren", wollte man das System wieder testen. In diesen Jahren hat man andere Komponenten des Cube-Sats umgerüstet.
Bei diesem Vortest sollten nur die Booms entrollt werden, ohne Segelmaterial zwischen ihnen. Während des Entfaltens sendet LightSail in Sekundenabständen Telemetrie. Immer wenn ein Datenpaket auf Reise ging, hat der Entfaltungsvorgang gestoppt. Ggf. ist der Prozessor an Bord ausgelastet. Beim Einrollen der Booms gab es dann Leistungsspitzen in der Bordelektrik.
Wahrscheinlich resultieren die Probleme aus der neuer Software oder den neuen Komponenten.
-
LightSail-1 fliegt 2016 auf Falcon Heavy:
http://www.planetary.org/press-room/releases/2014/lightsail-has-a-launch-date.html (http://www.planetary.org/press-room/releases/2014/lightsail-has-a-launch-date.html)
-
Das wär schad, wenn das wieder ad acta gelegt würde. Ist doch eine interessante Sache für Missionen ohne Zeitdruck...
-
Wie groß wäre die Staukraft an Photonen und Protonen auf ein km2 Segelfläche?
Gruß,
Jens
-
Hallo Jens,
schau mal bitte in die folgende Arbeit rein.
http://opus4.kobv.de/opus4-tuberlin/frontdoor/index/index/docId/410 (http://opus4.kobv.de/opus4-tuberlin/frontdoor/index/index/docId/410)
Darin findest du die Strahlungsdrücke in verschiedenen Sonnenabständen (auch in Erdnähe) in einer hübschen Tabelle zusammengefasst (Seite 17). Das auf die Fläche umzurechnen, dürfte dann nicht mehr sehr schwer sein.
-
In Erdnaehe waeren das dann 9,12 Newton. Also sallop gesagt etwas weniger als ein Kilo Schub.
-
LunaSail ist wirklich eine coole Idee. Hätte nie gedacht, dass der Sonnenwind genügt um den Erdorbit zu verlassen. Faszinierend. Wenn das funktioniert könnten ja bald ganze Schwärme von Cubesats Richtung Mond fliegen. Zeit hat man in der Raumfahrt ja genug...
Sehe ich das richtig, dass die einfache Einplatinenrechner nach Vorbild des Raspberry Pi als Bordcomputer verwenden möchten? Auch das ist hochinteressant, denn wenn solche "billige" Hardware über lange Zeit im Weltraum überlebt, dann wird das die Kosten für Satelliten massiv senken.
Wie weit kommt man denn theoretisch von einem niedrigen Orbit nur mit Sonnensegel in sagen wir mal 20 Jahren? Wären auch Missionen die weiter als der Mond gehen denkbar?
-
Hallo stefang,
LunaSail ist wirklich eine coole Idee. Hätte nie gedacht, dass der Sonnenwind genügt um den Erdorbit zu verlassen.
Das ist erstmal kein grundsätzliches Problem. Ein Sonnensegel bekommt ständig einen Impuls geliefert. Es muss nur so ausgerichtet werden, dass dieser sinnvoll auf die Bewegung einwirkt. Wenn man genug Zeit hat, kommt man zum Mond und weiter ...
Sehe ich das richtig, dass die einfache Einplatinenrechner nach Vorbild des Raspberry Pi als Bordcomputer verwenden möchten? Auch das ist hochinteressant, denn wenn solche "billige" Hardware über lange Zeit im Weltraum überlebt, dann wird das die Kosten für Satelliten massiv senken.
Da sage ich mal (ganz unmutig): Wird sie nicht. Einfache Rechnerelektronik bekommt da oben schnell Probleme ...
-
Hallo Schillrich,
Das ist erstmal kein grundsätzliches Problem. Ein Sonnensegel bekommt ständig einen Impuls geliefert. Es muss nur so ausgerichtet werden, dass dieser sinnvoll auf die Bewegung einwirkt. Wenn man genug Zeit hat, kommt man zum Mond und weiter ...
Ja soweit ist mir das klar, ich wusste nur nicht dass es genug Schub ist um gegen die Schwerkraft der Erde anzukommen. Aber es geht ja auch nur sehr langsam, wie dieses Bild zeigt:
(https://images.raumfahrer.net/up075728.jpg)
Das sind ja fast vier Jahre. Deswegen stört mich ja dieser Punkt:
Da sage ich mal (ganz unmutig): Wird sie nicht. Einfache Rechnerelektronik bekommt da oben schnell Probleme ...
Heißt "schnell" schneller als 1023 Tage? Wäre wirklich schade wenn es am Ende daran scheitert.
-
...
Ja soweit ist mir das klar, ich wusste nur nicht dass es genug Schub ist um gegen die Schwerkraft der Erde anzukommen. Aber es geht ja auch nur sehr langsam, wie dieses Bild zeigt:
Hallo stefang,
der Schub wirkt ja nicht gegen die Schwerkraft. Direkte Hubarbeit in unserem Gravitationsfeld lässt sich mit dem bissel Schub nicht leisten. Stattdessen wirkt der Schub als Impulsänderung des Segels (wenn es passend schräg ausgerichtet ist): es beschleunigt (mehr oder weniger) tangential zum Gravitationsfeld, wird schneller und spiralt nach außen (oder innen, wenn man so bremst).
-
Okay das habe ich jetzt nur halb verstanden. Auf dem Bild sieht man ja, dass die Flugbahn ziemlich senkrecht nach Oben geht und dann wider Runter fällt, dicht an der Erde vorbei fliegt und dann wieder steil weg. Also wird beim Fallen nach unten gesegelt/beschleunigt und beim Steigen nach oben beschleunigt? Weniger wie eine Schaukel die mit Impulsen arbeitet sondern mehr wie Fahrradfahren in einer hügeligen Gegend?
-
Hallo stefang,
kannst du mir bitte den Kontext des Bilds geben? Dort steht erstmal nichts von einem Sonnensegel, sondern von "Lunar Capture" und "Quasi Capture". Das hört sich für mich erstmal nach einem "low energy transfer" entlang einer "weak stability boundary" in einem Mehrkörpersystem an.
-
Ich hab das Bild von der Kickstarter-Seite (https://www.kickstarter.com/projects/aresinstituteinc/lunarsail-the-worlds-first-crowdsourced-solar-sail) von Lunarsail. Ich bin davon ausgegangen, dass das mit Sonnensegel berechnet wurde. Aus dem Text geht das aber nicht eindeutig so hervor.
-
Habe das Paper gefunden, in dem das Bild vorkommt:
HIGH AREA-TO-MASS RATIO HYBRID PROPULSION EARTH TO MOON TRANSFERS IN THE CR3BP (http://strathprints.strath.ac.uk/43211/1/IAC_12_Willem.pdf)
Dort wird die optimale Flugroute von einem kleinem Raumschiff, das sowohl mit einem kleinen chemischen Triebwerk als auch mit einem Sonnensegel ausgestattet ist, gesucht. Optimiert wird auf einen möglichst geringen deltaV-Bedarf für das Triebwerk.
In der Grafik ist dabei nur der Teil der Trajektorie abgebildet, der von einem hohen Erdorbit mit Perigäum auf Höhe des GEO in den Mondorbit geht. Es wird vereinfacht davon ausgegangen, dass das Raumschiff im GTO ausgesetzt wurde und sich davor mit konstantem Schub hochspiraliert. Das Bezugsystem der Grafik ist x-Achse = Achse Erde - Mond, y-Achse senkrecht darauf und Ursprung = gemeinsamer Schwerpunkt Erde - Mond. Das Koordinatensystem rotiert also mit Erde und Mond mit. Rote Punkte markieren die Zündungen des Triebwerks.
-
@wulf21
Danke, da warst du kurz vor mir an der Quelle angelangt :).
@stefang
Wo passen Bild und meine vorherigen Worte zur Beschleunigung noch nicht zusammen? Das mit dem Radfahrer auf hügeliger Strecke stimmt grundsätzlich. Auch er tauscht ständig potentielle und kinetische Energie zwischen Gipfeln (Apozentrum) und Senken (Perizentrum) aus, wie ein Satellit auf einem elliptischen (Kepler-)Orbit. Durch den Solardruck beschleunigt er zusätzlich immer weiter, gewinnt Energie/Impuls und verändert dabei seine Bahngeometrie (der Radfahrer hingegen kann durch Beschleunigen nicht Topologie der Landschaft beeinflussen).
-
Hallo,
demnächst soll zur Erforschung neuer Materialien ein Experiment auf der ISS durchgeführt werden. Es heißt "EXHAM-Solar Sail" und soll im Rahmen der Missionsnummern 41/42 durchgeführt werden. Ob es noch im Missionszeitraum von Alexander Gerst durchgeführt wird kann ich nicht finden.
Das Experiment wurde von der JAXA entwickelt und wird dann auch durch sie betreut. Untersucht wird, wie sich die Strahlung im Weltraum auf dünnschichtlige Solarzellen bzw. andere dünnschichtige Materialien/Bauteile auswirkt. Die Ergebnisse könnten auch für die zukünftgen Sonnensegel ausschlaggebend sein.
Link: http://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/1274.html (http://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/1274.html)
VG, firelion
P.S.: Der Link ist bestimmt wieder kaputt, da brauche ich nochmal etwas Hilfe, wie das dann mit diesen Links funktioniert in denen Begriffe wie ESA und NASA usw. vorkommen.
-
Habe dieses Video hier leider noch nicht entdecken können und weiß auch nicht um welche Arbeitsgruppe oder Firma es sich dabei handelt. Es zeigt die Entfaltung eines kleinen Sonnensegels bei einem Cubesat während eines Parabelflugs.
Das Video ist in diesen Artikel eingebettet: http://www.space.com/27306-space-business-startup-first-person.html (http://www.space.com/27306-space-business-startup-first-person.html)
Auf Youtube existiert es nicht, dafür aber ein anderes Video aus 2011 (wohl gleicher Flug):
Waren das Vorarbeiten zu LightSail?
-
Toll zu sehen: Drehimpuserhaltung ... am Anfang alles in Ruhe ... am Ende alles in Ruhe ... zwischendurch heftige Rotationen.
-
Also das ist im Verhältnis schon eine schöne Fläche. Man muß ja immer sehen - Entfaltungszuverlässigkeit umgekehrt proportional Quadratmeter. Wenn das dann mal noch Spiegelfolie ist....
-
Hallo
Die Mission LightSail-1 soll am 6. Mai Huckepack mit "AFSPC 5" der U.S. Air Force auf einer Atlas 501 Rakete gestartet werden.
Es ist ein erster Technologietest zum Ausprobieren des Segels. Um "richtig" zu segeln ist der geplante Orbit zu niedrig.
http://sail.planetary.org/ (http://sail.planetary.org/)
http://spacenews.com/planetary-society-sets-may-launch-for-solar-sail-experiment/ (http://spacenews.com/planetary-society-sets-may-launch-for-solar-sail-experiment/)
viele Grüße
Steffen
-
Guten Tag
Der "untere" Arm (nach Entfaltung) hinkt beim Entfalten aber schwer hinterher. Berührt sogar den folgenden Arm. Ob das nur ein Problem ist das gar keines ist, weil es nur mit dem Modell zusammenhängt? Da müßte man warscheinlich den Aufbau des Modells kennen. Ergäbe das in großer Ausführung Schwierigkeiten? Ich vermute schon, das eine recht symmetrische Entfaltung gewünscht war. Aber es geht recht schnell, das wäre in "groß" sicher nicht der Fall.
-
Man wird nochmal erinnert - natürlich auf die echt lustige anerikanische Art ::)
http://support.planetary.org/site/MessageViewer?dlv_id=13682&em_id=9181.0 (http://support.planetary.org/site/MessageViewer?dlv_id=13682&em_id=9181.0)
-
Hallo
Hier gibt es einen Zeitplan für das Lightsail-Experiment, dass am 6.Mai zusammen mit der X-37B Mission starten soll.
http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/2015/20150330-your-first-timeline-of-events.html (http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/2015/20150330-your-first-timeline-of-events.html)
viele Grüße
Steffen
-
Electric Sail Antrieb 2025 verfügbar?
Siehe hier (http://www.space.com/31063-electric-sail-solar-wind-space-exploration.html).
-
Wirklich interessant, dieser neue Antrieb, bis zu 150 km/s sollen drin sein. 10-20 Kabel mit bis zu 20km Länge sollen die geladenen Teilchen des Sonnenwinds für den Vortrieb nutzen, gespannt wohl durch Drehung.
Problematisch könnte sein, dass die Kabel mit Hochspannung positiv geladen werden müssen. Dazu braucht es eine Stromversorgung, die natürlich ein gewisses Gewicht hat - und solche "Segelschiffe" müssen Leichtgewichte sein.
-
Ist nicht so ganz neu: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=3308.msg25697#msg25697 (https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=3308.msg25697#msg25697)
2008 kam die Idee schon mal vor. Der Sonnenwind hat aber eine deutlich höhere Impulsdichte.
So ein Electric-Sail wäre wahrscheinlich besser steuerbar, indem man einzelne Zonen des Segels "abschalten" kann. Bei Sonnensegeln muss man stattdessen die Reflexion "variieren".
-
Hallo Zusammen,
das LightSail-A wird durch NASA Elana zusammen mit dem ULTRASat, ein NPSCuL ins All befördert. Anscheinend wird dadurch ULA vom Zwischenhandel ausgeschaltet.
LightSail-A applied through NASA ELaNa, which found the ride on ULTRASat, an NPSCuL. So ULA is cutting out the middleman, it would seem?
Quelle:
http://twitter.com/jasonrdavis/status/667389784789139456 (http://twitter.com/jasonrdavis/status/667389784789139456)
Mit den besten Grüßen
Gertrud
-
Das Lightsail-2-Sonnensegel der Planetary Society hat am 28. Januar 2016 erfolgreich seinen ersten Deployment-Test am Boden bestanden.
http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/2016/20160129-lightsail-b-sail-deployment.html (http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/2016/20160129-lightsail-b-sail-deployment.html)
(http://www2.pic-upload.de/img/29601817/SolarSail-2.jpg)
Bild: Justin Foley / Cal Poly / The Planetary Society
Das entfaltete Segel hat eine Fläche von 32 m2 (5,7 m x 5,7 m) und wird von einem CubeSat aufgespannt:
(http://www2.pic-upload.de/img/29601834/SolarSail-1.jpg)
Bild: Justin Foley / Cal Poly / The Planetary Society
Gruss HHg
-
Die Stromversorgung geschieht offensichtlich noch konventionell mittels der 4 aufgeklappten PV-Module. Das ist mit einem Cubesat noch nicht anders machbar.
Aber es wird Zeit, große "Solarelektrische Segel (SeS)" zu entwickeln (der "Ikaros" der JAXA war ein erster Test mit wenigen qm aktiver Fläche), um endlich auch eine ausreichende Stromversorgung für elektrische Antriebe und Instrumente im mittleren Systembereich (bis ca. zur Saturnbahn) zu erreichen.
Man würde dann endlich von diesen plumpen und massereichen "Solarauslegern" weg kommen und die Sonde würde nur eine beschichtete Folie ausbreiten, die einerseits den Sonnenwind zum Segeln nutzt, andererseits den elektrischen Strom für ein Triebwerk und die Instrumentierung erzeugt.
Dazu kommt eine sehr filigrane Trägerstruktur, die gleichzeitig als elektrischer Leiter dient.
Robert
-
Hallo Robert ,
so ganz konventionell sind die hier gezeigten Solar Panels nicht: auf dem Bild sieht man, dass bei den ausgeklappten Auslegern die Vorder- und die Rückseite mit Solarzellen belegt sind - so kann man auf der Vorderseite die direkte Sonneneinstrahlung und auf der Rückseite die vom SolarSail reflektierte Sonneneinstrahlung nutzen (der Neigungswinkel der Panels muss hierfür natürlich optimiert werden).
Folien-Solarzellenausleger werden auch schon genutzt, zB hatte PHOENIX auf dem Mars solche rosettenförmigen Ultra-Lightweight Panels (wie auch aktuell InSight), und auch auf der ISS wurden schon solche Folienarrays aus- und wieder eingerollt.
Auch die Flussdichte des Sonnenwinds fällt mit 1/r2 ab, genau wie die Intensität der Sonneneinstrahlung - weiter draußen im Sonnensystem hat man also (leider) mit beiden Konzepten Probleme...
Gruss HHg
-
"auf dem Bild sieht man, dass bei den ausgeklappten Auslegern die Vorder- und die Rückseite mit Solarzellen belegt sind"
Das ist offensichtlich aber ich bezeichne das trotzdem als konventionell. Die PV-Module sind relativ steil angestellt, da die Solarstrahlung beim Betrieb schräg auf das Segel trifft. Denn mit einer "Vorwindstellung", also quer zur Einstrahlung ist das Teil nicht lenkbar.
Beim Phönix-Lander sieht es so aus, als wenn die Solarwafer (dünne Einkristall-Scheibchen) auf eine Folie aufgeklebt sind. Dies dient der Verbesserung des Leistungsgewichtes, ist aber prinzipiell keine neue Technologie.
Ich meine hier eine Beschichtung der Folie mit solaraktivem Material, bspw. hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Organische_Solarzelle (https://de.wikipedia.org/wiki/Organische_Solarzelle)
Die Gesamtmasse des Ikaros-Segels lag bei ca. 2 kg mit einer Größe von etwa 170 qm, eine zusätzliche Beschichtung mit solaraktivem Material bedeutet demnach eine zusätzliche Masse von ca. 1 kg. Damit kann eine elektrische Leistung von über 25 kW auf der Höhe der Erdbahn erzeugt werden, am Rand unseres Systems (Uranus) würde dieses kleine Experimentalsegel immerhin noch rund 100 W liefern. Und das ist ja nur der erste Anfang dieser Technologie. Es spricht nichts dagegen, große SeS zu bauen, mit einem Durchmesser von 50 oder mehr Metern, die auch im äußeren System genug Energie für einen elektrischen Antrieb erzeugen können.
Bei Jaxa steht hier:
Next plan:
get the larger view (http://www.jspec.jaxa.jp/e/activity/images/ikaros/pic_09_l.jpg)
Future Solar Power Sail Demonstrator planned in the late 2010s will involve a large sized solar power sail with a diameter of 50m, and will have integrated ion-propulsion engines. The destinations of the spacecraft will be Jupiter and the Trojan asteroids. Though Solar sail missions are also being studied in the United States and in European countries, Japan will lead future solar system exploration using solar power sails with continuing this kind of mission.And, our missions will lead to lower cost in the solar cells market, whose growth is a key factor for global warming prevention. Those low-cost solar cells are also the foundation of future solar power satellite systems.
Es ist also geplant in den späten 2010ern ein "Powersail" von 50 m Durchmesser Richtung Jupiter bzw. dessen Trojaner zu schicken, ausgestattet mit einem Ionenantrieb. Und es wird betont, dass Japan auf diesem Gebiet führend ist/weiterhin sein soll.
Robert
-
Die Mission zu den Trojanern scheint mir eher ein Studienziel zu sein. Es gibt einige Veröffentlichungen und Vorträge in denen das genannt wird, aber in diesem: http://issfd.org/2015/files/downloads/abstracts/084_Saiki.pdf (http://issfd.org/2015/files/downloads/abstracts/084_Saiki.pdf) zB weiß von einer Sample Return Mission mit Start in den frühen 2020ern gesprochen mit Rückkehr in den späten 2050ern.
Scheint eher die Skizze einer Mission zu Sun, die das Maximum der Sonnensegeltechnologie ausreizt.
-
Als Alternative wird in dem Artikel eine one-way-Mission zu den Jupiter-L4-Asteroiden dargestellt, die ca. 12 Jahre dauern soll:
http://issfd.org/2015/files/downloads/papers/084_Saiki.pdf (http://issfd.org/2015/files/downloads/papers/084_Saiki.pdf)
Aber auch dieses Projekt ist solartechnisch noch recht konservativ, da es darauf beruht, flexible Solarmodule auf eine Folie zu kleben.
Die Technik ist "heute" (in 5/2014) eigentlich bereits weiter:
https://www.ise.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/presseinformationen/presseinformationen-2014/organische-photovoltaik-am-laufenden-meter-2013-eu-projektpartner-zeigen-sechs-meter-lange-folie-auf-lopec-in-muenchen?set_language=de (https://www.ise.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/presseinformationen/presseinformationen-2014/organische-photovoltaik-am-laufenden-meter-2013-eu-projektpartner-zeigen-sechs-meter-lange-folie-auf-lopec-in-muenchen?set_language=de)
Hier wird ein Verfahren beschrieben mit dem sich auch große und "leichte" Folienflächen in einem "Rolle-zu-Rolle-Prozess" kostengünstig bedrucken lassen.
Robert
geändert: deutsche Version eingestellt
-
Diese Technik ist zwar kein Sonnensegel aber würde auch den Sonnenwind, bzw. die darin enthaltenen Protonen nutzen:
"NASA beginnt mit Grundlagenforschung zum E-Sail
Mit Sonnenwind durchs All segeln. Von der Theorie bis zur Anwendung ist es da noch ein weiter Weg. Immerhin hat nun die NASA auf der Suche nach neuen Antrieben für Flüge an den Rand des Sonnensystems das Konzept eines E-Sails in ihr Forschungsprogramm aufgenommen."
Weiter geht es in einem Artikel von Roland Rischer:
http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/26042016203017.shtml (http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/26042016203017.shtml)
Liebe Grüße
Rücksturz
-
Die Technik ist "heute" (in 5/2014) eigentlich bereits weiter:
Hier wird ein Verfahren beschrieben mit dem sich auch große und "leichte" Folienflächen in einem "Rolle-zu-Rolle-Prozess" kostengünstig bedrucken lassen.
Jedoch hauptsächlich für Architekturanwendungen. In wie weit sich das in Weltraum-Umgebungen nutzen lässt, ist eher fraglich.
-
"DLR: Segel im Sonnenwind
In einem gemeisamen Projekt mit der NASA testete das DLR erfoglreich Masten für entfaltbare Satellitenstrukturen im Flugzeughangar in Braunschweig. Langfristiges Ziel der Kooperation ist der Test der entwickelten entfaltbaren Strukturen im Weltall. Eine Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)."
(https://media.raumfahrer.net/upload/2023/10/31/20231031080655-560fda35.jpg)
Aufgerollte Masten
(Bild: DLR (CC-BY 3.0))
Weiter in der Pressemitteilung des DLR:
https://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/24032021073433.shtml (https://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/24032021073433.shtml)
Viele Grüße
Rücksturz
-
Interssante neue Studie von Garber et al (https://arxiv.org/pdf/2106.14319.pdf (https://arxiv.org/pdf/2106.14319.pdf)) zu einer Sonnensegel-Mission zu einem eventuellen nächsten interstellaren Besucher dieses Sonnensystems - innerhalb der nächsten 10 Jahre. Das Konzept sieht dreieckige modulare Segelflächen vor, die fächerartig aufgespannt werden; dies soll die bekannten Probleme beim Entfalten großer Folienflächen vermeiden. Bilder hierzu z.B. https://twitter.com/coreyspowell/status/1411225849425170432 (https://twitter.com/coreyspowell/status/1411225849425170432)