Strahlung als Energiequelle nutzen?

man liest immer, dass sich Raumsonden vor Strahlung wie Röngten, Weltraum oder Magnetischer schützen müssen. Diese sind Hochenergetisch.

Kann man diese Strahlung z.B. bei Missionen zum Saturn/Titan nicht nutzen, indem man eine Art Strahlungskollektoren entwickelt, die daraus Strom erzeugen?

Es gibt Überlegungen, die Strahlungsgürtel (Van-Allen, bei der Erde) um die großen Planeten mit starken Magnetfeldern, also Jupiter und Saturn, zur Energiegewinnung zu nutzen.

Ansonsten benutzt man ja schon Teile des elektromagnetischen Spektrums (Solarzellen) oder dessen kinetische Energie (Sonnensegel).  

Nutzen kann man theoretisch auch die kinetische Energie der Teilchen des Sonnenwindes, indem man ein elektrisches oder magnetisches Segel hisst.

Wirklich hochenergetische Strahlung zu nutzen, ist eher unpraktisch. Kommt auch drauf an worum es geht, elektromagnetische Strahlung oder kosmische Partikelstrahlung?

Wie groß wohl die durschnittliche Gamma-Energieflussdichte im Sonnensystem in W/m² so ist?

Enorm viel höher als das sichtbare Licht zumindest. Auf der Erde kommt diese Strahlung mindestens damit an:

Energieflussdichte von 10–18 Joule pro Quadratzentimeter und Sekunde bei 0.1 T TeV, beziehungsweise von 10–19 Joule pro Quadratzentimeter und Sekunde bei 1 T TeV.

Einen hervorragenden Artikel bezüglich der neuen Forschungsbemühungen gibt es hier zu lesen.

Persönlich bestätigen kann ich zumindest den im Artikel genannten fantastischen Sternenhimmel in Namibia! Der Himmel ist dort quasi weiß. Unglaublich! Immer eine Reise Wert!  

Gruß, Klaus

Enorm viel höher als das sichtbare Licht zumindest. Auf der Erde kom ;)mt diese Strahlung mindestens damit an:

Zitat

Energieflussdichte von 10–18 Joule pro Quadratzentimeter und Sekunde bei 0.1 T TeV, beziehungsweise von 10–19 Joule pro Quadratzentimeter und Sekunde bei 1 T TeV.

Hallo Klaus,

das ist zwar interessant, aber du hast die Empfindlichkeit der HESS-Anlage zitiert. Aber immerhin kann man daraus schließen, dass die Energieflussdichte größer als 10^-14 W/m² ist. 

Das ist allerdings im Vergleich zu den einigen hundert W/m², die uns die Sonne im UV, Sichtbaren und Infraroten bringt, verschwindend wenig.   

Gruß, Timo

Yepp, dass war leider alles was ich auf die schnelle gefunden habe.

Die Frage ist ja nun auch, ob man diese Energie sinnvoll nutzen kann.
Die meiste Energie benötigen unsere Sonden um auf die Fluchtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Danach gilt es für planetare Sonden, nur um Zeit zu sparen, ein paar m/sec noch zuzulegen. Dazu kann man auch Swing By's nutzen. Prinzipiell geht es also nur darum.

Was ich mir auch noch vorstellen könnte wäre eine Umlaufbahn um einen äußeren Planeten wo diese Energie genutzt wird.

Welche Fläche müssten aber die absorbierenden Flächen haben um mit unserer Technik eine nutzbare Menge an Energie zu gewinnen, sagen wir in der Entfernung Jupiter / Neptun / Uranus?
Weil bis Mars und etwas weiter (Rosetta) reichen unsere Solarzellen bewiesenermaßen aus.

Gruß, Klaus

Was ich mir auch noch vorstellen könnte wäre eine Umlaufbahn um einen äußeren Planeten wo diese Energie genutzt wird.

Genau. Wenn überhaupt kann es um die Stromversorgung für ein paar Instrumente im äußeren Sonnensystem gehen. An Antriebszwecke ist nicht zu denken. Höchstens Station-Keeping im Saturnorbit, wenn man sich direkt in einem Strahlungsgürtel befindet.

Wie man das technisch umsetzen könnte, steht auf einem ganz anderen (und noch ziemlich unbeschriebenen Blatt). Energie, die in Form von elektromagnetischer Strahlung von außerhalb des Sonnensystems kommt, kann man glaube ich, vergessen. Das gleicht ein bißchen der Idee, mit Sternenlicht eine Solarzelle betreiben zu wollen.

Bei Partikelstrahlung bin ich mir nicht so sicher. Wenn es irgendwie gelänge relativistische Protonen oder schwerere Nukleonen zu absorbieren und deren Energie in elektrische Energie umzuwandeln... Aber auch dafür bräuchte man wohl riesige Absorber für ein paar Watt.

Was ich mir auch noch vorstellen könnte wäre eine Umlaufbahn um einen äußeren Planeten wo diese Energie genutzt wird.

Darum gings mir. z.B. der Orbiter der Tandem Raumsonde wird immer ohne Solarzellen dargestellt, also muss er einen RTG oder ähnliches nutzen.

Wenn man hierbei Strahlungsenergie nutzen könnte, würde das die Lebensdauer oder auch die Leistungsfähigkeit als Kommunikationssatellit beträchtlich erhöhen.

Es wird wohl problematisch sein wenn man sich auf eine bestimmte Energiequelle im All verlassen will. In der Nähe der Sonne kann man das Sonnenlicht mit Fotozellen nutzen. Dort braucht man keine andere Energiequelle. Mit dem Quadrat der Entfernung nimmt aber alle Strahlung ab. Das gilt aber nicht nur für Sonnen, sondern auch für andere Partikelquellen.

Ich halte es für nicht besonders realistisch Alfa oder Gammastrahlung zur Stromerzeugung zu nutzen.