Magnetic Aeroshell Capture

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Führerschein

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Magnetic Aeroshell Capture
« am: 11. August 2014, 11:46:30 »
Hallo alle!

Ich schreibe normalerweise nicht über exotische Technik. Das hier klingt aber recht interessant und vielversprechend. Es steckt eine kleine Raumfahrtfirma dahinter, Altius Space Machines, eine Firma, die immerhin auch NASA-Aufträge hat. Also keine Spinner.

Eine Methode zur Bremsung aus orbitaler oder interplanetarer Geschwindigkeit in sehr großer Höhe bei dünner nicht ionisierter Atmosphäre ohne Hitzeschild. Das System erzeugt zunächst selbst Ionen, die in Flugrichtung abgegeben und dann durch ein Magnetfeld in Position gehalten werden. Simulationen haben ergeben, daß recht schwere Objekte damit schon in 80km Höhe über der Erde auf Unterschallgeschwindigkeit gebremst werden können. Das eröffnet ungeahnte Möglichkeiten auch für Marslandungen. Einfangen einer Sonde beim Neptun wurde auch schon durchgerechnet.

Das Ganze ist allerdings noch in einer frühen Entwicklungsphase.

http://www.parabolicarc.com/2014/05/05/altius-space-machines/

http://blog.altius-space.com/2014/06/recent-altius-contract-wins-what-do-they-mean/

Eine Suche hat hier im Forum nichts ergeben. Hoffentlich habe ich nichts übersehen.

McFire

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #1 am: 11. August 2014, 13:13:36 »
Zwei Fragen tauchen bei mir auf -

- Woher die Ionen? Stützmasse dafür mitschleppen scheidet doch wohl aus? Also aus der vorhandenen Athmosphäre? Da hat der Mars aber recht wenig. Und auch erst "weiter unten".

- Woher die Energie? Jeder weiß doch - desto ausgedehnter ein Magnetfeld sein soll, desto mehr Energie brauche ich. Und zwar nicht nur linear ansteigend. Es müßte also wohl eine Art großes Ionentriebwerk sein. Wie es mit dem Schub und der Energie schon bei kleineren Teilen steht, wissen wir. Und wenn ich "nur" bremsen will, ist da wenig Zeit für Gegenbeschleunigung.

Nun man wird sehen...

Führerschein

  • Gast
Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #2 am: 11. August 2014, 14:06:35 »
Die Frage, welche Energiemenge für das Magnetfeld gebraucht wird, habe ich mir auch gestellt. Aber es ist kein Triebwerk, die Ionen werden aus einem Gasvorrat an Bord genommen, es wird aber nicht viel gebraucht. Die ionisierte Schicht erhält sich dann aus ionisierten Luftmolekülen selber, so habe ich es verstanden. Die Technik soll insgesamt weniger wiegen als ein Hitzeschutzschild.

Ja, ich bin auch skeptisch, einfach weil es zu gut klingt, um wahr zu sein. Aber wie gesagt, der Urheber, der Gründer von Altius Space Machines, macht auf mich einen sehr seriösen Eindruck. Er baut z.B. Geräte zum absetzen von Cubesats, die demnächst zur ISS fliegen sollen. Er ist regelmäßiger Poster bei NSF unter dem Namen jongoff.

Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #3 am: 11. August 2014, 14:18:05 »
http://www.universetoday.com/46474/the-next-generation-of-heat-shield-magnetic/

EADS arbeitet scheinbar seit einigen Jahren schon an etwas ähnlichem.

Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #4 am: 11. August 2014, 14:26:22 »
Für den direkten magnetischen Hitzeschild der EADS gab es tatsächlich auch bereits einmal einen Thread:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=7261.0
Aber ein magnetisches Aerocapture bzw. das ganze auch quasi im Schlepptau einer Sonde ist da natürlich irgendwie anders, da überhaupt kein schildförmiger Aufbau mehr vorhanden ist.


Douglas Adams: "In an infinite universe, the one thing sentient life cannot afford to have is a sense of proportion."

Führerschein

  • Gast
Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #5 am: 11. August 2014, 16:40:03 »
Ich habe mir den alten Thread durchgelesen. Es ist sicher das gleiche Prinzip, aber mit einem wichtigen Unterschied. Das alte Konzept erfordert noch Ionisierung der Luft durch den Wiedereintritt, bevor das Magnetfeld seine Wirkung entfalten kann. Hier ersetzt man das durch Injektion von Ionen. Dadurch soll man überhaupt kein Hitzeschild mehr benötigen und auch nicht zwingend eine aerodynamische Form. Außerdem kann die Wirkung in dünnerer Luft früher einsetzen. Jedenfalls verstehe ich es so. Ob das korrekte Physik ist, kann ich nicht beurteilen.

McFire

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #6 am: 11. August 2014, 17:06:12 »
Injektion von Ionen - woher, wieviel, welcher Querschnitt? Das Feld dürfte ja im Bereich mehrerer Quadratmeter liegen. Alles andere hab ich oben schon gefragt (mich ;) )

Führerschein

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #7 am: 11. August 2014, 17:36:01 »
Injektion von Ionen - woher, wieviel, welcher Querschnitt? Das Feld dürfte ja im Bereich mehrerer Quadratmeter liegen. Alles andere hab ich oben schon gefragt (mich ;) )

Woher? Produktion und Injektion von Ionen ist Bestandteil des Konzepts, wie ich oben schon geschrieben habe.

Wievie, welcher Querschnitt? Tut mir leid, Konstruktionspläne haben sie noch nicht veröffentlicht. Aber offenbar ist die Fläche des Feldes mindestens so groß wie die Basis des Wiedereintrittskörpers, bei Bedarf ggf. größer, wenn die Bremsleistung erhöht werden muß. Wobei die Fläche der Schockwelle auch bei herkömmlichen Hitzeschilden größer ist als der Hitzeschild und damit die wirksame Bremsfläche.

McFire

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #8 am: 11. August 2014, 17:51:33 »
Mit Woher meinte ich nochmal von welcher Stützmasse.

Querschnitt - Tja wenn man den bunten Bilderchen glaubt, will man also einen mehrere qm großen Bereich mit Ionen versorgen, die dicht genug und schnell genug sind, daß ein ausreichender Gegenschub entsteht. Also Stützmasse dafür während der ganzen vorherigen Mission quasi nutzlos mit herumschleppen. Denn beim Abstieg (Mars sowieso nicht) warten, bis die Luft dicht genug ist - ja dann wirds verdammt spät zum Bremsen.
Und dann wird man ja Kilowatts bis zum Abwinken zur Verfügung haben, um ein ausgedehntes Magnetfeld zu erzeugen. Ich wiederhole "Ausgedehnt". Oder vlt doch hundert Ionenthruster? (Aber das steht ja nicht da)

Ach ich wart einfach mal ab und mag da nimmer drüber nachdenken....  ;)

Brok

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #9 am: 11. August 2014, 18:35:38 »
Da man ja wohl gerade anpreist das man wesentlich weniger mitschleppen muss, dürfte die nötige Masse wohl vergleichsweise gering sein.

Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #10 am: 11. August 2014, 20:54:44 »
In einem von Führerscheins Links findet sich folgende Präsentaton:
https://s3-us-west-2.amazonaws.com/pnwmsnw/Kirtley_MSNW_NIAC_12MAR_final.pdf
Interessant ist dabei die Roadmap am Ende der Präsentation. Nächstes Jahr soll es suborbital losgehen. 2017 soll dann eine erste Nutzlast von der ISS zurückgeführt werden.
Was ich nicht verstehe ist, weshalb dort auf Folie 3 gleich mal behauptet wird, dass nur Aerocapture einen bemannten Marsflug ermöglichen würde...:o Wenn andere das konventionell, gerne auch mit einem aufblasbaren Hitzeschild via direktem Eintritt hinbekommen möchten, so what?

Etwas mehr Text (nebst physikalischer Beschreibung) findet sich im Abschlussbericht zur Phase 1:
http://www.nasa.gov/sites/default/files/files/Kirtley_2012_PhI_PlasmaAerocapture.pdf
Hier steht unter anderem:
Zitat
Magnetoshell Aerocapture is a low-ß dipole plasma configuration which would initially be populated with ambient atmospheric gases (oxygen and nitrogen for Earth).
Klingt, als bräuchte man überhaupt kein Gas mitnehmen. Da zumindest für die Erde aufgrund der Sonnenstrahlung in der obersten Atmosphärenschicht ohnehin fast alles ionisiert vorliegt (siehe Thermosphäre), könnte man dort ja bereits ab einer gewissen Dichte ein eingedämmtes Plasma aufbauen. Alternativ dürften nur wenige Gramm mitgeführtes Gas ausreichen.
60 Tonnen Nutzlast für den Mars benötigen scheinbar 42m Plasmahüllendurchmesser bzw. 1400m² Fangfläche. Dabei verstehe ich zugegebenermaßen die Abbildung 75 nicht.  Ist dort mit Apogäum nicht vielmehr Perigäum gemeint??? Je höher in der Marsatmosphäre ich die Bremsung durchführen möchte, desto größer der benötigte Schild. So machen die Angaben für mich Sinn.
Man möchte das Prinzip bei einer bemannten 60t-Mission jedenfalls dann für einen Aerocapture nutzen, um im Folgenden achtzehn, insgesamt 8 Tage andauernde Aerobraking Manöver für das Einschwenken in den finalen Orbit durchzuführen. Außerdem steht dort auch einiges zur benötigten Energieversorgung, die wohl auch über Batterien (mit RTG-Versorgung) hinzubekommen ist....:o.
Irgendwie knuffig aber leicht dubios das ganze  :)
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Offline Rücksturz

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #11 am: 13. August 2014, 15:49:21 »
Geheimes ATV-Projekt von NASA, ESA und Airbus Space & Defence enthüllt!
ATV mit "Magnetic Aeroshell Capture" landefähig gemacht!
In einem von Führerscheins Links findet sich folgende Präsentaton:
https://s3-us-west-2.amazonaws.com/pnwmsnw/Kirtley_MSNW_NIAC_12MAR_final.pdf
Auf Seite 5 der verlinkte Präsentation sieht man ein ATV, welches aus dem Kopplungsadapter (!) einen 50 m langen Ausleger ausfährt, um dort ein Plasma zur Abbremsung zu erzeugen.
 ;D ;D
Vieleicht kann sich roger50 dazu äußern, ob er von dieser Verwendung des ATV etwas weiß?

Aber mal ernsthaft betrachtet klingt die ganze Technik für mich ein bisschen nach dem berühmten Schopf an dem sich Münchhausen selbst aus dem Wasser zieht.
Das klingt alles fast zu gut um wahr zu sein, wesentlich weniger Masse zum mitnehmen als mit Hitzeschild, massive Kosteneinsparungen, viele Missionen die dadurch überhaupt erst praktikabel werden, nicht zwingend aerodynamische Form erforderlich....
Ich lese auch keinen extremen Energiebedarf heraus.
Ich bin gespannt, ob sich das Prinzip wirklich umsetzen lässt.  8)

LG Rücksturz
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Offline Ruhri

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #12 am: 13. August 2014, 16:44:30 »
Ja, ist denn schon wieder der 1. April?  :o

Nee, eigentlich nicht - komisch.... ???

McFire

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #13 am: 13. August 2014, 18:24:19 »
Ja, ist denn schon wieder der 1. April?  :o

Nee, eigentlich nicht - komisch.... ???


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Offline Rücksturz

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #14 am: 13. August 2014, 18:57:56 »
Ich habe auch zuerst geguckt, von wann das pdf ist, aber die zugrunde liegende Tagung "NIAC Spring Symposium
Chicago, Il." für die die Präsentation gemacht wurde, war wohl am 12. März 2013.
Etwas zu früh für einen Aprilscherz.  ;)

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Offline Ruhri

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #15 am: 13. August 2014, 19:41:29 »
[...]

Aber mal ernsthaft betrachtet klingt die ganze Technik für mich ein bisschen nach dem berühmten Schopf an dem sich Münchhausen selbst aus dem Wasser zieht.
Das klingt alles fast zu gut um wahr zu sein, wesentlich weniger Masse zum mitnehmen als mit Hitzeschild, massive Kosteneinsparungen, viele Missionen die dadurch überhaupt erst praktikabel werden, nicht zwingend aerodynamische Form erforderlich....

[...]

Das hört sich nicht nur "fast" zu gut an, um wahr zu sein, und fast immer bedeutet so etwas: Es ist nicht wahr!

Wenn das Ganze nicht so eine Art Scherz sein soll, dann muss so schnell wie möglich eine Demo-Mission her.

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Offline Schillrich

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #16 am: 13. August 2014, 21:31:11 »
Hallo zusammen,

die grundlegenden Wirkungsweise dieses Konzepts haben wir hier offenbar noch nicht wirklich angeschnitten.

Ich verstehe das Beschriebene so:
  • man bringt Ionen in ein Magnetfeld.
  • Diese Ionen wechselwirken mit "durchkommenden" neutralen Atomen der Hochatmosphäre, indem sie mit denen die Ladung tauschen und damit selbst zu Ionen werden.
  • Diese schnellen Ionen wechselwirken jetzt magnetisch mit dem erzeugten Magnetfeld (sie bewegen sich als Ladung ja relativ zum Feld). Dadurch findet der Impulsaustausch zwischen Raumschiff und der Hochatmosphäre statt.

Wo ich noch nicht ganz durchblicke: wie bleibt, nach dem Ladungsaustausch, das Ionenplasma im Magnetfeld erhalten? Die durchfliegenden Ionen sollen es wohl auch "füttern"? Da beißt sich bei mir jetzt die Katze in den Schwanz ...
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

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McFire

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #17 am: 13. August 2014, 22:07:06 »
Bild 21 sieht so ähnlich aus wie in den hunderten Videos, wo man Antigravitation erzeugt oder Energie des Universums anzapft.
Wenn das funktionieren würde , hätte man den Superantrieb, selbst wenns nur für Zwecke in der Hochatmosphäre wäre.
Kann mal jemand ausrechnen, wieviel Kilowatt man für ein Magnetfeld von 42m Durchmesser braucht, das Ionen davon abhält, laut lachend davonzustieben?

*

Offline akku

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #18 am: 13. August 2014, 22:17:44 »
...., das Ionen davon abhält, laut lachend davonzustieben?

ROFL

Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #19 am: 14. August 2014, 11:53:58 »
100 Gauss für einen 21m-Magnetoshellradius, also 10 Millitesla, werden angegeben. Kommt mir auf den ersten Blick zwar eher nach geringer Magnetflussdichte vor, aber andererseits ist das Erdmagnetfeld um einiges schwächer (durchschnittlich 0,45 Gauss auf der Erdoberfläche) und hat bereits massive Auswirkungen auf sehr energiereiche Ionen (nicht nur die Wasserstoffprotonen des Sonnenwinds).
Auch wenn man dafür kurzzeitig 100kW bräuchte, scheinen die NASA-Jungs von MSNW und NASA darin kaum ein Problem zu sehen. Ad Astra will ihrem VSF-200 auf der ISS ja auch die 200 kW aus Batterien zuleiten (für 15 min Vollast).
Die NASA-Angabe für das Magnetfeld bezieht sich nicht zuletzt auf Simulationen und rührt von den bisherigen praktischen Messungen. Wieso sollte sich das also nicht hochskalieren lassen?

Ich verstehe die zunehmende Tendenz hier nicht, NASA-Ingenieure oder deren Projektpartner als eine Truppe hoffnungslos abgehobener Ahnungsloser darzustellen, bzw. Testaufbauten auf ihren McGyver-Grad hin zu beurteilen. Wann gab es denn einmal den peinlichen Fall, dass in einer fortgeschritteneren Projektphase plötzlich ein Versuch ergab, dass die komplette Theorie und alle bisherigen Berechnungen voll für den Eimer waren? Vielleicht kommt ja tatsächlich noch ein Showstopper, aber kategorisch zu sagen "das ist Quatsch", offenbart eine ähnlich konservative Einstellung bezüglich der Bereitschaft technologisches Neuland zu betreten, wie sie hier bereits mehrfach gewissen Unternehmen oder Agenturen angekreidet wurde.....und lässt mich in Sachen Voreingenommenheit an die Anfangszeit von SpaceX zurückdenken.
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Führerschein

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #20 am: 14. August 2014, 11:58:34 »
Es ist eine kleine Firma, nicht die NASA. Ich habe nur als Hinweis erwähnt, daß sie auch für die NASA arbeiten, also nicht einfach nur Spinner, wie es viele gibt.

Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #21 am: 14. August 2014, 12:17:24 »
Der Abschlussbericht zur Phase 1 dieses speziellen NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts)-Projekts wurde von MSNW LLC geschrieben, bei denen wohl auch die Tests stattfanden. Der Auftrag an Altius kommt von der NASA. Von wem das Konzept nun letzten Endes ist, spielt für mich keine Rolle, die NASA ist involviert, mit im Boot und gibt bei NIAC den Ton an.
Altius hatte doch bisher keinerlei Vorbelastung mit dieser Technologie.
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McFire

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #22 am: 14. August 2014, 13:59:18 »
Hier wurde, glaub ich, kein einziges mal die NASA als Hort von Unfähigkeit oder abgehobener Typen hingestellt. Es ging immer um die Technik. Man muß nicht immer gleich Gift in eine Diskussion bringen.

Ich persönlich glaube, daß die NASA da klug wie so oft vorgeht :
"Ok, da ist eine Truppe zusammen mit gut ausgebildeten Leuten. Das Thema Ionen-Handling ist auch nicht schlecht. Wir werden da etwas Geld hineintun und mal abwarten. Es könnte sein, daß die zwar ihr ?ß%#/$§*§"/§ Ziel nicht erreichen, aber vlt kommt da doch diese und jene gute Idee zutage. Die haben wir dann auch im Kasten. Und sparen Personalkosten/verpflichtungen."

Ansonsten - ok, Jungs. Macht mal. Bremst mal 8 Tonnen bei ca. 8 km/s mit ein paar Ionen und Batteriestrom. Ich hab dann keine Probleme, meinen Irrtum zuzugeben. Im Gegenteil, ich freue mich über den neuen Superantrieb. Denn was so bremst, kann "andersrum" auch beschleunigen.

Führerschein

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #23 am: 14. August 2014, 14:16:48 »
Ich persönlich glaube, daß die NASA da klug wie so oft vorgeht :
...............

Ansonsten - ok, Jungs. Macht mal. Bremst mal 8 Tonnen bei ca. 8 km/s mit ein paar Ionen und Batteriestrom. Ich hab dann keine Probleme, meinen Irrtum zuzugeben. Im Gegenteil, ich freue mich über den neuen Superantrieb. Denn was so bremst, kann "andersrum" auch beschleunigen.

So kanns sein. Ich bin ja selbst skeptisch und habe gezögert, den Thread zu eröffnen. Aber zum letzten Satz, nein. Ein Hitzeschild kann nicht beschleunigen. Hier wird nicht mit beschleunigten Ionen gebremst, also kein Antrieb.

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Offline Rücksturz

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Re: Magnetic Aeroshell Capture
« Antwort #24 am: 14. August 2014, 14:39:59 »
Ich verstehe die zunehmende Tendenz hier nicht, NASA-Ingenieure oder deren Projektpartner als eine Truppe hoffnungslos abgehobener Ahnungsloser darzustellen, bzw. Testaufbauten auf ihren McGyver-Grad hin zu beurteilen. Wann gab es denn einmal den peinlichen Fall, dass in einer fortgeschritteneren Projektphase plötzlich ein Versuch ergab, dass die komplette Theorie und alle bisherigen Berechnungen voll für den Eimer waren? Vielleicht kommt ja tatsächlich noch ein Showstopper, aber kategorisch zu sagen "das ist Quatsch", offenbart eine ähnlich konservative Einstellung bezüglich der Bereitschaft technologisches Neuland zu betreten, wie sie hier bereits mehrfach gewissen Unternehmen oder Agenturen angekreidet wurde.....und lässt mich in Sachen Voreingenommenheit an die Anfangszeit von SpaceX zurückdenken.

Hallo DocHoshi,

wenn deine Kritik sich auch auf meinen Beitrag bezieht, dann möchte ich zu meiner Verteidigung sagen, dass mich vor allem die Verwendung des ATV in einer NASA/NIAC-Präsentation über Aerobraking/Aerocapturing zum lachen gebracht hat.
Für mich grenzt das schon an Realsatire; gerade das Raumfahrzeug das ausgemustert wird und bei dem man frühere Pläne es evtl. rückkehrfähig zu machen längst aufgegeben hat, wird symbolhaft für die Abbremsung in der Atmosphäre eines Planeten verwendet.
Da hat jemand ein Raumfahrzeug gebraucht und mit dem High-Tec-Allerwelts-Software-Tool "Copy & Past" ein ATV in seine Präsentation kopiert.  8)
So ganz professionell kommt mir das nicht vor.
Ich muss aber zugeben, dass ich bei der Beschreibung der zugrundeliegenden Physik relativ schnell ausgestiegen bin, weil mir das zu hoch ist.
Wie andere schon geschrieben haben braucht es ein Demonstrationsprojekt, damit man überprüfen kann, wie realistisch die Vorhersagen sind.
Insoweit halte ich eben auch die gemachten Versprechungen/In-Aussicht-Stellungen von Kosten- und Gewichtseinsparungen zum jetzigen Zeitpunkt für ziemlich vollmundig.

Nichts für ungut!
Rücksturz
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