bemannte Raumfahrt mittles Ionentriebwerk ???

Weis jemand warum es diesbezüglich keine Planungen gibt? Sind elektrische Antriebe dafür zu schwach? Wenn die NASA zu einem Asteroiden fliegen will oder Elon Musk zum Mars, würde sich ein solches Triebwerk doch anbieten. Klar, man kann damit nicht auf dem Mond oder Mars landen, aber für die An- und Abreise würde sich das doch anbieten. Eine Schiff mit elektrischem Antrieb ist doch deutlich weniger wartungsintensiv, dachte ich. Einmal im All, muss man nur noch Verbrauchsstoffe schicken, anstatt ein ganzes Schiff. Der geringe Schub dieses Antriebs lies sich doch mittels eines Arrays an Triebwerken ausgleichen, oder liege ich da Falsch?

Der Schub von Ionentriebwerken ist schwach und daran wird sich auf absehbare Zeit nichts ändern. Ausgehend vom LEO gibt es ein Problem. Mit Ionentriebwerk dauert es ewig, durch den VanAllen Gürtel zu kommen. Viel zu lange für Menschen.

Es gibt den Vorschlag von Erde-Mond L-Punkten zu starten. Aber bis dahin kostet es schon einen erheblichen Anteil des Treibstoffes bis zum Mars. Man könnte den Großteil der Masse langsam per Ionentriebwerk vom LEO da hinschaffen und die Crew dann schnell mit einer Kapsel. Das geht im Prinzip, ist aber kompliziert und auch teuer.

Unterm Strich sehe ich inzwischen rein chemisch als die effizienteste Methode. Es erfordert "nur" viel billigeren Start von der Erde.

Also mit anderen Worten, es macht keinen Sinn den Schub zu erhöhen, in dem man statt einem Triebwerk z.B. Hundert betreibt? Dann würde das Schiff vermutlich gigantisch, also sein Antrieb. Schade

Das Hauptproblem ist nicht das Ionentriebwerk, sondern die Energiequelle. Man braucht eine starke Energiequelle für viel Schub. Eine starke Energiequelle kann nur ein Atomreaktor sein, der wiegt aber auch viel und es gibt immense politische Probleme einen in den Orbit zu transportieren.

Nur bei Ländern wie China und Russland, wo man es mit der Sicherheit nicht so ernst nimmt, kann ich mir vorstellen, dass ein Reaktor ins All kommt. Allerdings sind diese Länder in letzter Zeit nicht für schnelle Entwicklungsprogramme bekannt.

Fazit: es wird zum Mars auch bemannt erstmal nur chemisch gehen.

Ich habe die nuklearen (und eher grundsätzlichen) Beiträge in den Konzeptthread zur nuklearen Raumfahrt verschoben:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4178.msg287582#msg287582

1) Der Schub von Ionentriebwerken ist schwach und daran wird sich auf absehbare Zeit nichts ändern. Ausgehend vom LEO gibt es ein Problem. Mit Ionentriebwerk dauert es ewig, durch den VanAllen Gürtel zu kommen. Viel zu lange für Menschen.

Es gibt den Vorschlag von Erde-Mond L-Punkten zu starten. Aber bis dahin kostet es schon einen erheblichen Anteil des Treibstoffes bis zum Mars. Man könnte den Großteil der Masse langsam per Ionentriebwerk vom LEO da hinschaffen und die Crew dann schnell mit einer Kapsel. Das geht im Prinzip, ist aber kompliziert und auch teuer.

Unterm Strich sehe ich inzwischen rein chemisch als die effizienteste Methode. Es erfordert "nur" viel billigeren Start von der Erde.

Hallo Führerschein:
zu 1)
Das stimmt offensichtlich so nicht mehr:
Such mal nach: IAC-06-C4.4.7 und IEPC 2009-157 lese dir mal die Ergebnisse durch.
Vor allem das Dokument von 2009 ist sehr interessant.
Das Dokument wurde 2009 auf der 31^st Internationale Konferenz über elektrische Antriebe erstellt oder vorgestellt.
Das ist nicht gerade ein Debattierklub, vielleicht schaust du mal wer dort alles dabei war.

Auf der Seite 5, findest du das Diagramm: Figure 5: GIE2-3 Thrust for three different diameters of grid and ....
Diese Triebwerke sind sehr kompakt und lassen sich offensichtlich leicht größer herstellen und das obwohl die Triebwerksmasse nicht mit der dritten Potenz des Durchmessers steigt.
DS4G_80cm hätte bei einem ISP=5000s, >10N Schub bei 280kW, das ist mehr als sich mit jeder anderen Technik erreichen lässt.

Zur Energieversorgung schau hier:
http://www.nasa.gov/offices/oct/home/feature_sas.html#.U2oRRyhqsoJ

Die Runden Kollektoren an der Raumkapsel haben 4,5kg/kW und die sind für 3G ausgelegt.
Die rechteckigen sollen nur noch 2,5kg/kW haben, ich halte für 0,01G unter 1kg/kW für machbar, wenn auch nicht billig.
Damit ließen selbst 2x 60.000qm Kollektoren mit 60MW_LEO bauen.

Hat man sowas mal im Orbit, kann man mit 100t Xenon 500t Fracht in einem Jahr in ein Marsorbit bringen und in deutlich weniger Zeit die Antriebseinheit ohne Nachtanken, zur Erde zurück für den nächsten Einsatz.
Will man nur Leute mit einem 50t Schiff dort hinbringen, geht das vermutlich in drei Monaten.
Der wesentliche Unterschied ist das man mit solchen Systemen nicht nur 20% Nutzlast und 80% Treibstoff hat, sondern über 70% im Marsorbit ankommen.
Ich denke es wird Zeit neu zu denken, es gibt mit dem DS4G ein Antriebssystem mit hohem Schub, variablem und hohem maximalen ISP und sehr hohem Schub/m².
Das was noch fehlt, ist im wesentlichen aus den technologischen Forschungsergebnissen und ersten Mustern, große Systeme zu bauen und natürlich fehlt derzeit noch ein Schwerlastträger.

In deinem Thread hast du folgendes geschrieben:

Solarpanels für 50MW im LEO : 50t

Sollte man, auch gerade in Bezug auf dein Beispiel, nicht eher auf Nukleartechnik setzten? Das Gewicht eines kleinen Reactors ist mir zwar unbekannt, aber mit 50t dürfte man doch einiges mehr als 50MW erzeugen. Dann wäre meine Idee ja nicht soo verkehrt.

Wie hoch damit das Leistungsgewicht wäre ist mir auch nicht bekannt, aber wenn man es schafft Solarsysteme mit 1kW/kg herzustellen, sehe ich erst jenseits von 100MW (elektrisch) einen Sinn drin, aber sicher bin ich mir da auch nicht. Wenn dann geht das aber nur mittels Hochtemperaturkernreaktoren, vielleicht "Molton Fluid Salt", sonst bekommt man nur schlechte Wirkungsgrade und braucht große und teure Kühlflächen weil man die Abwärme ja nur mittels Abstrahlung los wird.
Ein anderer Punkt ist die Systemredundanz, Solaranlagen sind aus vielen Modulen aufgebaut und lassen sich so aufbauen und verschalten, das Ausfälle von Modulen nur zu einer Reduktion der Gesamtleistung führt. Sowas ist mit einem Kernreaktor und z.B. mittels Gasturbinen deutlich schwerer realisierbar.
Wünschenswert wäre das schon, zum einen wäre das als Energieversorgung für jedweder Station sehr sinnvoll, weil man mit genug Energie einfach viel mit vorhandenem Material machen kann, zum zweiten ließen sich damit auch Raumschlepper bauen, mit denen man keine Eisasteroiden oder kleine Monde, z.B. in ein Erd- oder Marsorbit bringen kann um damit Treibstoff herzustellen.
Sowas geht nur nuklear. Solange man das Eis zu Gas zerlegen kann und dies als Treibstoff für DS4G Triebwerke einsetzbar ist, braucht man nur gerade soviel Schub das man einen Brocken langsam aus seiner Bahn um einen Planeten rausschieben kann. In dem Fall würde ich aber nicht von 500t reden, sondern eher von 5-50kT. Falls man Glück hat, sind da noch ein paar hundert Tonnen Metalle drin, die man zur Konstruktion im All einsetzen kann.

Ich hätte Rückfragen zu dem Thema:

Wohin soll die Reise gehen?
Wie hoch soll die Endgeschwindigkeit sein?
Wieviel Zeit halten die Astronauten im Raumschiff aus?

Gruß,
Jens

Der zentrale Punkt ist das sinnvoll erziellbare delta-V. Chemisch macht schon oberhalb von den 7,4km/s (7,8-0,4 start USA süd) nicht mehr viel Sinn weil von der Nutzlast einfach immer weniger übrig bleibt.
Elektrisch sind zumindest ISP von 50km leicht erreichbar. Das bedeutet man hat mindesten 12x mehr Beschleunigungsmöglichkeiten.