Das ist wohl derzeit eines der besten Solarzellensysteme:
http://www.atk.com/wp-content/uploads/2013/05/UltraFlex-2012.pdf
Das wären 33kW/150kg, also ca. 220W/kg und das für bis 3G Belastung und faltbar.
Das ist besser:
Technische Daten hier:
http://www.techbriefs.com/component/content/article/15070Mit specific power, ich nenne das SpePo 400W/kg bis, weiter unten auf der Seite, 500W/kg.
Allerdings denke ich nicht das da keine Luft mehr nach unten wäre,
ich denke das dies auch auf sehr dünnen Trägerfolien machbar ist und ich sehe nicht warum das nicht mit 0,1mm oder weniger gehen sollte.
Dünnschichtzellenbeschichtung sind nur wenige µM dick.
Macht man sowas als eine 20m eine lange Rolle, hindert einen ja niemand daran darauf 2x500m Bannen drauf zu wickeln. Davon je a drei Stück auf beiden Seiten und man hat 60.000m
2 und 30MW (LEO).
Jede Seite gebaut wie ein Segelschiff, mit einem Hauptmast, ganz außen jeweils Rahen, die am Gitterrumpf abgespannt werden um die Schubbelastung aufzunehmen.
Damit das ganze Segel leicht zur Sonne ausgerichtet werden kann, das Triebwerksmodul drehbar im Zentralrumpf gelagert. Hat man zumindest die Möglichkeit zwei Treibwerke in der Ausströmrichtung getrennt zu ändern, kann man damit auch nicht die Lagerreglung machen. Das geht zwar nicht schnell, aber mit wenig Treibstoff.
Die Energie dann über den Mast zum Schiffsrumpf, oder über die Abspannseile, zum Rumpf leiten.
Die Masse der gesamten Folie wäre bei 0,1mm weniger als 10t. Eine leichte Trägerkonstruktion vielleicht aus Carbonfassern, nochmal 3kg/m, sagen wir mal alles zusammen 5t.
Zusammen haben wir dann 15t für 30MW, also 2kW/m
2.
VASIMR wird aber zumindest auf Basis der derzeitigen Technologie weitere 2,7kg/kW beitragen.
Ich denke aber nicht das hier schon ein Optimum erreicht ist, man schaue sich dazu nur mal hier um:
http://www.adastrarocket.com/IEPC13-149_JPSquire_submit.pdfWenn man sich die Massen anschaut und was da für Materialien verwendet werden, dann geht das z.B. bei Kühlung sicher noch was,
vielleicht hier
http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffnanor%C3%B6hre#Kohlenstoff-Nanor.C3.B6hren_f.C3.BCr_mechanischen_Nutzen oder
das hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Graphen#Steifigkeit_und_Temperaturabh.C3.A4ngigkeitNicht nur das beide Materialien erheblich leichter wären, sie sind auch ca. 20x bessere Wärmeleiter, also zusammen 40x leichter.
Deshalb halte ich eine Reduktions bei großen VASIMR-Triebwerken ab 5MW auf <1kg/kW sicher für erreichbar.
Die mechanischen Anforderungen dürften eh nicht groß sein, da selbst 500N Schub, sicher zu keinen hohen Drücken im Triebwerk führen wird.
Eigentlich erwarte ich das man durch Optimierungen bei wirklich großen Einheiten von über 20MW und Solarsegeln über 200MW, auf zusammen unter 1kg/kW kommen kann.
Weiterhin halte ich eine Steigerung der Triebwerkseffizens auf über 90% für erreichbar.
Damit wären im LEO über 7kN bei 50km/s Ausströmgeschwindigkeit erreichbar und bei leichten Nutzlasten von 50t, und 100t Gesamtmasse in einem Tag ein dV von 6km/s.
Ich schätze für die Reisezeit zum Mars sind das dann keine 40 Tage mehr.
Das würde nukleare Energieerzeugung für Flüge im inneren Sonnensystem unnötig machen.