Mars neuer Antrieb Americium

http://www.spiegel.de/wissenschaft/m...110370,00.html

Mit dem hier, einem Funktionierendem Americium-Reaktor, mit der man die Strecke Erde-Mars in 2 Wochen bewältigen könnte:
Würde das einen Mars/phobos Boom auslösen??

Denn dabei kann die Produktion auf der Erde ja 5 mal so teuer sein, trotzdem lohnt es sich - wenn der Antrieb schenner wird. Somit kostet das ganze weniger (Bodenangestellte), und ist viel sicherer (Strahlung, Schwerelosigkeit,...)
Und wie oft kann man mit so'nem Reaktor die Strecke fahren? 5mal Erde Mars? Das würde die Transportkosten eines Kilos gewaltig drücken. Ich vermute auch mal, dass die Fahrt dann nicht so an Startfenster gebunden wäre.

Also könnte jeder jederzeit, um ein vielfaches billiger und schnelller als heute einen Rover zum Mars schicken: China, Russland, Bill Gates, Nasa, US-Navy, Indien, ....

Oder glaubt ihr, wird (wie von Russland angekündigt) eine Bündleung von Ionentriewerken genommen werden, die zwar ein gutes Nutzlast-verhältnis haben, aber fast so lang wie koventionelle fahren?

Der Link geht nicht.

runner02s Link verweist auf einen uralten Artikel auf SPON: http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,110370,00.html. Datum: 3. Januar 2001!

Keine Ahnung, wie runner02 da drauf gestoßen ist.

Zum Thema: Seit 2001 hat man nicht mehr von dem Projekt gehört. Americium ist sehr teuer und nur in geringen Mengen verfügbar, was wohl eine Entwicklung entsprechender Systeme bisher behinderte.

Für die Raumfahrt gibt es bisher keine konkreten Konzepte oder Projekte, da bliebe noch viel Entwicklungsarbeit zu tun - und soweit ich weiß, beschäftigt sich zur Zeit niemand damit.

Ein Vorteil eines RTGs auf Basis von Americium anstatt Plutonium wäre die wesentlich längere Halbwertszeit und die damit länger mögliche Stromversorgung einer Raumsonde. Gerade für Missionen an die Grenzen unseres Sonnensystems wäre ein solcher A-RTG eventuell interessant.

Aktuell zu dieser Thematik gibt es einen Beitrag in der neuen Cosmos-Ausgabe in welcher diverse Antriebstechniken aufgeführt werden, siehe hier: http://www.cosmosmagazine.com/news/2406/8-deep-space-solutions-to-infinity-and-beyond

Fröhliche Weihnachten

Hansjürgen

Mal eine Frage zu dem Antrieb per Casimir-Effekt, das ist ja noch nicht so ausgelatscht:
Wie will man damit vorwärts kommen? Ich habe zwei Platten die sich anziehen oder ein Unterdruck zwischen ihnen. Aber da beide Platten zum Raumschiff gehören komme ich davon doch noch nicht vorwärts oder?
Die auftretenden Kräfte wären ja (theoretisch) groß genug um was damit zu machen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Casimir-Effekt

Was ist eigentlich das Thema dieses Threads?

Hi!

Mir scheint fraglich, wie so etwas für so "kurze" Strecken wie zum Mars eingesetzt werden soll. Einerseits muss man die Geschwindigkeit unter Kontrolle halten (bei zu hoher Beschleunigung sterben die Astronauten / wird die Sonde kaputt), andererseits wird es bei den Geschwindigkeiten dann schwierig, abzubremsen um nicht das Ziel zu verfehlen.

Muss also noch sehr oft überarbeitet werden.

Ich sähe das positiv:
da ist so viel Energie drinnen, dass man damit Landen kann, ihn als Rovr benutzten kann, und anschliessend noch 10 mal zurück zur Erde und wieder zum Mars fliegen kann.

Guten Morgen

Wie soll Americium als Raumschiff-Antrieb eingesetzt werden, so daß manche schon Angst bekommen, daß die Entfernung bis zum Mars zu Kurz sein könnte?

Americium (chem. Zeichen: Am) ist ein in der Natur nicht vorkommendes Metall und gehört zu den Transuranen (ist schwerer als Uran). Die verschiedenen Isotope von Am 237 bis 247 haben Halbwertszeiten zwischen 22 min und 7400 Jahren. Am 241 hat eine Halbwertszeit von 433 Jahren und stellt eines der Hauptprobleme bei der Endlagerung von atomaren Abfälle dar.

Bei einem atomaren Zerfall spaltet sich der Kern und es wird Energie in Form von Gamma-Strahlung, Alpha-Strahlung, Beta Strahlung, anderen Teilchen und kinetischer Energie der Bruchstücke frei. Diese Energie heizt das Material auf. Wenn ein Material schnell zerfällt, wird die Energie schell frei. Wenn ein Material langsam zerfällt, wird dieselbe Energiemenge aber langsamer frei. Ein langsam zerfallendes Material produziert also nicht mehr Energie, sondern die freiwerdende Energiemenge verteilt sich nur über einen längeren Zeitraum.

Es gibt zwei Anwendungen von nuklearen Zerfällen an Bord von Raumsonden. Die Wärme, die beim Zerfall frei wird, beheitzt kritische Systeme, die sonst zu kalt werden würden. Ein RTG (Radioactive Thermal Generator) benutzt der thermoelektrischen Effekt, um ohne bewegte Systeme elektrische Energie zu erzeugen (verkehrt herum laufendes Peltier-Element).
Ein Peltier Element erzeugt einen Temperatur Unterschied mittels elektrischer Energie (siehe Kühltasche oder Kühlung von Kamerachips). Ein PTG erzeugt elektrische Energie indem ein Temperaturunterschied (heiße Zerfallszelle und kaltes Blech im Weltall) benutzt wird.

Der Energieerhaltungssatz wird natürlich nicht verletzt. Es kann nicht beliebig viel elektrische Energie erzeugt werden, sondern maximal nur soviel Energie, wie im radioaktiven Zerfall freigesetzt wird.

Die bisherigen PTG´s wurden zur Erzeugung sehr begrenzter Mengen elektrischer Energie verwendet und kamen z.B. bei Voyager, Ulyses und Cassini zum Einsatz. Weit draußen im Sonnensystem wird die Benutzung von Solarzellen immer ineffektiver, da die Intensität des Sonnenlichts immer geringer wird. Die PTG´s sind die berühmten Plutonium-Batterien, die bei Umweltschützern immer Besorgnis auslösen.

Americium als Antrieb für Raumschiffe zu verwenden: Wie soll das denn gehen?

Matjes

Hallo Matjes,

man muss hier zwei Dinge unterscheiden:

1. Die Idee Americium als Spaltmaterial in einem Kernspaltungsreaktor einzusetzen.

2. Die Idee ²⁴¹Am anstatt ²³⁸Pl als Radionuklid in den von dir erwähnten RTGs einzusetzen.

Ersteres ist sicherlich eine Idee, bei der an eine Realisierung noch gar nicht zu denken ist. Die Wissenschaftler, die in dem SPON-Artikel von 2001 zitiert werden, meinen ein Am-Fissionsreaktor wäre wesentlich leichter und kleiner als herkömmliche Reaktoren und damit gut für Raumfahrt geeignet. Unbestritten hätte man mit einer solchen Energiequelle ganz andere Antriebsmöglichkeiten als heute. Es geht also mehr um die Energiequelle, als um die Form des Antriebs. Wie die Wissenschaftler auf die "Zwei Wochen Reisezeit zum Mars" kommen, kann ich nicht nachvollziehen. Das sieht mir eher nach einem medientauglichen Aufmacher aus, als nach einer seriösen Einschätzung. Schließlich wird in dem Artikel kein Wort über die Antriebsform selber verloren.

Die zweite Idee ist nicht ganz so weit hergeholt.  ²⁴¹Am hat eine Halbwertszeit von 432 Jahren, ²³⁸Pl nur von 87, 7 Jahren. Damit wäre Amercium als Radionuklid geeignet für längere (mehr als 50 Jahre) dauernde Deep Space-Missionen. Ein RTG mit  ²⁴¹Am bräuchte allerdings laut Wikipedia eine etwas dickere Abschirmung im Vergleich zu einer Pl-Batterie, da  ²⁴¹Am kein reiner Alphastrahler ist und erheblich mehr Beta- und Gammateilchen emittiert als Plutonium.

Hallo,

aber Matjes hat insofern Recht, dass die längere Halbwertszeit das Ganze nicht automatisch zur "besseren" Heiz- und Energiequelle macht. Eine lange Halbwertszeit heißt erst mal nur, dass bei gleicher Anzahl von Atomen weniger Zerfälle pro Zeiteinheit stattfinden. Damit sinkt dann auch die Leistungsabgabe, die man durch mehr Atome (also mehr Masse) ausgleich muss.
(Die Art der Zerfälle spielt beim Output natürlich auch noch eine Rolle.)

Hallo Daniel,

sicher, ein Americium RTG wäre etwas schwerer als ein "herkömmlicher" Plutonium RTG - mehr Radionuklidmasse, mehr Abschirmung.

Aber wie gesagt, für wirkliche Langzeitmissionen (welche zur Zeit nicht geplant sind), wäre der Am-RTG eine gangbare Möglichkeit. Bei Missionen von bis zu 40 Jahren bleibt Plutonium das Element der Wahl.

Hallo zusammen

Wenn wir uns dahin einigen könnten, daß ein Am-RTG nicht zu einem revolutionären Antrieb taugt, bin ich schon zufrieden.

RTG´s dienen dazu Raumsonden auf sonnenfernen Bahnen mit sehr geringen Mengen elektrischer Energie zu versorgen und mehr Leistung wird durch Kernzerfall auch nicht frei. Es geht dabei z.B. um die Versorgung von Radio-Sendeanlagen im niedrigen Wattbereich, aber bestimmt nicht um revolutionäre Antriebssysteme.

Genau wie alle anderen bin ich natürlich auf der Suche nach geilen Raumschiff-Antrieben. Sollten wir bei Impuls-Antrieben stecken bleiben, brauchen wir mehr Energie. Die gespeicherte Energie in Atomkernen ist wesentlich größer, als die Energie in den Elektronenhüllen. Kritisch ist bisher die Umwandlung der freiwerdenden Energie einer Nuklear-Reaktion in elektrische Energie. Da gibt es leider bisher keine für ein Raumschiff funktionierende Technologie.

Matjes

Wenn wir uns dahin einigen könnten, daß ein Am-RTG nicht zu einem revolutionären Antrieb taugt, bin ich schon zufrieden.

Unwidersprochen. Ich hatte das mit dem Am-RTG hier eingebracht, obwohl es im Eingangspost eben nicht um RTGs, sondern um Kernspaltungsreaktoren auf Americium-Basis ging. Die Behauptung, in zwei Wochen zum Mars fliegen zu können, bezog sich auf den Reaktor, nicht auf den RTG.

Kritisch ist bisher die Umwandlung der freiwerdenden Energie einer Nuklear-Reaktion in elektrische Energie. Da gibt es leider bisher keine für ein Raumschiff funktionierende Technologie.

Auch wenn es sich ebenfalls noch um eine Technologie im frühen Entwicklungsstadium handelt, könnte das bei diesem Problem weiterhelfen: http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/05042008120717.shtml

An Kreuzberga

Jetzt hast Du meine Neugier geweckt. Ist echt spannend.
Nanutubes und Americium. Es wird noch viele Probleme geben, also nicht abheben. Aber es ist spannend.

Wenn wir jemals den Raum bereisen wollen, brauchen wir bessere Antriebe. Egal, ob bemannt oder mit Sonden. Bisher betreiben wir doch keine Raumfahrt, sondern wir sind eine superlangsame Schildkröte.

Es ist aber spannend, die ersten tastenden Schritte der Menschheit in das All zu erleben. Irgendwann werden sich Historiker darüber streiten, wer als Erster einen funktionierenen Americium Energiewandler gebaut hat. Wir leben in spannenden Zeiten.

Noch eine Frage: welches Isotop ist am Besten geeignet.

matjes

Noch eine Frage: welches Isotop ist am Besten geeignet.

Welches Element meinst du? Am besten geeignet für was?

Wenn's um Americium geht, wäre das Isotop mit der Massenzahl 241 als Radionuklid zur Energiegewinnung in einem RTG geeignet. Das Isotop mit der Massenzahl 242 wäre dagegen gut als Spaltmaterial in einem Kernspaltungsreaktor geeignet. Die kritische Masse liegt bei ²⁴²Am nur bei wenigen Kilogramm.

Hi!

Na da ist ja noch viel zu arbeiten. Vor allem bei den Nanotubes gibt es ja noch viel zu tun.... Ist also überhaupt fraglich, ob *wir* das jemals erleben werden...

Wenn man nanotubes einatmet (abgerieben, durch verschleiß kommen kleine Teile in die Luft)
führt das angèblich zu einer ähnlichen Wirkung wie Aspest. Denn ein prozentsatz kommt zwar in die Lunge rein, weil sie so dünn sind, aber durch ihre Länge kommen 99% nicht mehr raus.

(Als Lösung wuren gekrümmte Nanotubes genannt...)