Magnetic Aeroshell Capture

Aber zum letzten Satz, nein. Ein Hitzeschild kann nicht beschleunigen. Hier wird nicht mit beschleunigten Ionen gebremst, also kein Antrieb.

Ja , ich hab das in der Tat nur relativ lax gesagt. Was ich aus dem Bremsen ableite ist daß, wenn man das "Umgehen mit Ionen in großem Maßstab" beherrscht, auch das Know How für einen Antrieb hätte. Aber da kann ich mich freilich total irren. Warten wirs ab ...

@ Rücksturz: Auf dein Kommentar habe ich mich nicht bezogen. Über so etwas wie das ATV in der Präsentation hätte auch ich mir einen Seitenhieb nicht verkneifen können....nur hatte ich es nicht entdeckt.

Ich finde es wie gesagt nicht richtig, dass in der Diskussion zu einem neuen, schwer fassbaren Konzept, da unmittelbar auf Träumerei (in einem anderen Thread) oder Aprilscherz hingewiesen wird, ohne die techn. Details zu diskutieren. Und ja, auch den Vergleich von Testaufbauten mit dubiosen Basteleien zur Antigravitation, finde ich da etwas unangebracht. Wurde der Zweck des Aufbaus denn nicht erfüllt bzw. das Plasma nicht gezündet?

Es ging immer um die Technik. Man muß nicht immer gleich Gift in eine Diskussion bringen.

 
Warum bringe ich Gift in eine Diskussion, wenn ich von mir behaupte, dass ich gewisse Kommentare in ihrer Form nicht verstehen kann? Nichts liegt mir ferner als irgendwo Gift reinzubringen. Vielmehr liegt mir an einer konstruktiven Diskussion.
Möglich, dass ich in meiner Kritik über das Ziel hinausgeschossen bin. Du hast dahingehend natürlich auch Recht, dass die NASA in keinem Post direkt angegriffen wurde, zu diesem Eindruck bin ich vielmehr zwischen den Zeilen dieses und eines anderen Threads gelangt. Die NASA sitzt hinter NIAC und evaluiert die Aktivitäten. Wenn z.B. SNC als CCDev-Vorschlag einen Tachyonenantrieb zur ISS eingebracht hätten, hätte die NASA denen wohl schnell den Stecker gezogen. Es lässt sich aber aus der Tatsache, dass die NASA einen Demonstrator von Altius haben möchte, folgern, dass deren Experten sich a) das ganze mal angeschaut haben und b) hinter diesem Konzept zu stehen scheinen....gerne auch mit "noch" am Ende.
Vermutlich übersehe ich den technischen Aspekt bei deinem Daumen hoch, bzw. deinem "gutmütigen Spott" in erwähntem anderen Thread.

Ich selbst bin neuen Konzepten - ok, nicht allen - gegenüber prinzipiell aufgeschlossen und vermute auch gerne einmal, dass sich Ingenieursteams bei ihren Theorien/Veröffentlichungen etwas gedacht haben mögen, gerade wenn es auf den ersten Blick nicht so aussehen mag. 
Jede Theorie muss letztlich an der Erfahrung scheitern können.

Dann lasst uns doch endlich über die Wirkungsweise dieses Modells diskutieren. Dann kommen wir den Prinzipien und Ideen dahinter näher ...

Ich hatte es hier schon mal probiert ...

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 ...

Also mein eigenes lückenhaftes Verständnis ist wie folgt:
Ich habe ein induktiv gekoppeltes Plasma, d.h. durch hohe Stromflüsse wird ein Magnetfeld generiert, welches gemäß der "Dreifingerregel" ein orthogonal verlaufende elektrische Feldlinien (in der Grafik gelb) aufbaut, mit denen ich bereits vohandene geladene Teilchen (Ionen) zur Stoßionisation mit Neutralteilchen ausnutzen kann. Konsequenterweise entsteht eine elektrisch neutrale Plasmawolke aus geladenen/ionisierten Teilchen.



Für die Stoßionisation brauche ich erst einmal eine gewisse Gasdichte, aber gut, die ist in der oberen Atmosphäre ab einer gewissen Höhe automatisch gegeben. Als Stromleiter dienen also die beiden kreisförmigen Antennen des Aufbaus. Die Ionen geben dann ihren Moment an den großen Diplomagneten ab (was mir auch nicht so ganz klar ist). Diese Momentenübertragung nutzt man als Verzögerung.
Wie der Ladungsaustausch nun genau funktionieren soll, da fehlen mir auch noch die Puzzlesteine. Ich dachte ja zuerst damit wäre der elastische Stoß gemeint, der von Neutralteilchen mit einer gewissen Geschwindigkeit auf die vorhandenen Plasmaionen abgegeben wird, womit erstere selbst ionisiert werden und letztere unter Umständen aus dem Magnetfeld geschleudert werden. Aber scheinbar ist dieser Effekt nur der sekundäre und schwächere Effekt. Damit, also besagter Stoßionisation durch die kinetische Energie der Atmosphäreneneutralteilchen, würde aber jedenfalls ein ständiger Austausch an ionisierten Teilchen ermöglicht und das Plasma wäre somit mehr oder weniger selbststützend oder wie du meintest: "gefüttert".

Was mich allerdings  interessieren würde: Was dann??? Wie komme ich aus einer kreisrunden Umlaufbahn auf die Oberfläche? Doch nur:

a) mit (kleinerem) konventionellem Hitzeschild? Damit würde ich aber den Vorteil verlieren einen Hitzeschild komplett einzusparen? Zumindest könnte man so einen gewissen Teil der Gesamtmasse ganz ohne Hitzeschild abbremsen und im Orbit parken.

b) mit dem gleichen System? Das hieße dann: Batterien durch RTG wieder vollaufladen lassen und das ganze noch einmal, nur etwas heftiger. Darüber steht in den Missionsbeschreibungen des Abschlussberichts leider nichts.....

Die Bremsung (das mit dem Magneten) scheint über magnetische Wechselwirkung zu erfolgen. Die durch Stoßionisation erzeugten Ionen strömen durch das Magnetfeld des Elektromagneten. Als bewegte Ladungen besitzen sie selber (relativ zum Raumschiff) ein magnetisches Moment. Das scheint man auszunutzen, um Impuls zwischen Raumschiff/Magnet und (ionisierter) Atmosphäre auszutauschen.

Deine letzte Frage verstehe ich nicht so ganz. Das System sollte doch "die ganze Zeit" laufen, solange es durch die Hochatmosphäre streift.

Ein RTG als Energiequelle dürfte wohl auch kaum in Frage kommen. Das ist teuer, schwer und liefert eine geringe Leistung. Batterien kann man im Orbit sicher mit Solarzellen effizienter aufladen.

In der Zeichnung von Doc Hoschi sieht es nun aber doch wieder wie ein (ja ok) bremsendes Triebwerk aus.
Bitte bitte kann mal jemand ganz neutral erklären : Wird nun über die ganzen 3 Dutzend Quadratmeter ein gegengerichteter (ich wiederhole : gerichteter) Ionenstrom erzeugt. Oder doch mit einem kompakteren Spuleaufbau o.ä.
Die Bunten Bildchen, die hier mal waren, zeigen ja sowas wie eine Hülle. Ok, die hält vlt. die Hitze ab vom Raumschiff. Aber das flattert ja mehr nach hinten,  wo ist die Bremswirkung?
Kann man das nun eindeutig herauslesen aus den "Werksunterlagen" , wie es geht?
Auch wenn ich hier bis jetzt zweifle - ich habe durchaus Interesse an einem Novum, sei es auch nur unterstützend.

In der Zeichnung von Doc Hoschi sieht es nun aber doch wieder wie ein (ja ok) bremsendes Triebwerk aus.
Bitte bitte kann mal jemand ganz neutral erklären : Wird nun über die ganzen 3 Dutzend Quadratmeter ein gegengerichteter (ich wiederhole : gerichteter) Ionenstrom erzeugt.

Genau das Gegenteil soll der Fall sein: Der gerichtet hereinkommende Strom von Neutralteilchen wird ionisiert und in ungerichtete Bewegung, sprich Wärme, umgewandelt. Also ein mit der Reibung vergleichbarer völlig irreversibler Vorgang.

Ok ich geh nochmal an den Abfang :

Zitat Führerschein:

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

Also zwei Sachen gleichzeitig :
- Hitzeschutz und
- Bremsen von Tonnen
mittels in Flugrichtung abgegebener und in Position gehaltener Ionen.
Das darf man doch mal festhalten.
Also wie nun ?

Ok ich geh nochmal an den Abfang :

Also zwei Sachen gleichzeitig :
- Hitzeschutz und
- Bremsen von Tonnen
mittels in Flugrichtung abgegebener und in Position gehaltener Ionen.
Das darf man doch mal festhalten.
Also wie nun ?

Ich verstehe die Frage nicht!

Ein Hitzeschild ist eine Vorrichtung zum bremsen und zum abhalten der dabei entstehenden Hitze vom Flugkörper. Egal ob nun als Hitzeschutz-Kacheln, als abschmelzender Schild oder hier eben als magnetisches System, das eine ionisierte Schicht vor dem eintretenden Körper erhält.

Dabei behaupte ich nicht zu wissen, wie das genau funktioniert. Jedenfalls nicht durch hohe Beschleunigung von Ionen.

Naja weil hier doch immer (im Wechsel ?) auftaucht Hitzeschutz und Bremsung - genau wie am Anfang diese Doppelfunktion propagiert wurde -
Am besten ich klinke mich aus und warte einfach ab, was draus wird, ich wills immer viel zu genau wissen

Naja weil hier doch immer (im Wechsel ?) auftaucht Hitzeschutz und Bremsung - genau wie am Anfang diese Doppelfunktion propagiert wurde -
Am besten ich klinke mich aus und warte einfach ab, was draus wird, ich wills immer viel zu genau wissen

Ist  doch eigentlich ganz einfach:  Es soll in einer Atmosphäre gebremst werden. Das erzeugt Reibungswärme, dagegen braucht man eine Hitzeschild.

Im Prinzip muss auch bei einer magnetischen Abbremsung Bewegungs-Energie vernichtet werden, sprich umgewandelt werden. Zumindest ein Teil davon wird wohl in Wärme-Energie umgewandelt, also braucht man auch hier eine Hitzeschild.

In vielen Konzepten wird ein aerodynamischer Bremsschild vorgesehen., der auch gleich den Schutz des Raumfahrzeugs vor der erzeugten Wärme übernimmt. Dadurch erhält man dann die Doppelfunktion. Aber eigentlich ist die Abbremsung die eigentliche Funktion. Die Wärme-Erzeugung und der Schutz davor ist also eher ein Kollateralschaden.

Ist  doch eigentlich ganz einfach:  Es soll in einer Atmosphäre gebremst werden. Das erzeugt Reibungswärme, dagegen braucht man eine Hitzeschild.

Nein, eigentlich nicht. Die Wärme entsteht überwiegend nicht durch Reibung, sondern durch Kompression der Luft in der Schockfront. Ein großer Teil der Wärme geht dabei am Flugkörper vorbei in Form heißer Luft, ohne auch nur den Hitzeschild zu erreichen.

Glaub ich gerne, aber wenn die nicht durch Reibung  erzeugte Wärme den Hitzeschild nicht erreicht, dann braucht man ihn auch nicht dagegen. Es gibt aber  trotzdem soviel Wärme aufgrund des Bremsvorgangs, daß (bisher) ein Hitzeschild unumgänglich war.
Wir können den Begriff "Reibung" gerne weglassen und nur von der Wärme reden, welche ein ungeschütztes Raumfahrzeug erreichen kann.

Deine letzte Frage verstehe ich nicht so ganz. Das System sollte doch "die ganze Zeit" laufen, solange es durch die Hochatmosphäre streift.

Das meinte ich auch nicht. Wie bremst man abschließend von orbitaler Geschwindigkeit zur Landung ab? Beschrieben wird ja nur wie man über die Hochatmosphäre in den Oribit einschwenken möchte, eben Atmosphäreneinfang. Ich dachte der eigentliche Eintritt mit Landung ist eine höhere Belastung als der Atmosphäreneinfang. Wenn das System bei allen Szenarien so gut funktionieren würde, warum verwendet man hinterher x-mal Aerobraking, statt von Anfang an tief genug in die Atmosphäre einzutauchen um direkt einen kreisrunden Orbit zu erreichen?
Ich kann mir einfach nicht vorstellen, dass sich das System bei voller Atmosphärendichte nicht zu sehr aufwärmt.

In der Zeichnung von Doc Hoschi sieht es nun aber doch wieder wie ein (ja ok) bremsendes Triebwerk aus.

Mein Fehler...
Wollte nur eine Zeichnung einfügen, die zeigt, wie ein induktiv gekoppeltes Plasma aufgebaut wird. Die Zeichnung hat nichts mit dem Magnetoshell gemeinsam.

Was die Verwendung eines RTG angeht, kann ich auch nur mutmaßen, dass man dem Geamtsystem immer noch so wenig wie möglich Gesamtquerschnitt gebe möchte, die in der Hochatmosphäre im Teilchenwind stehen. Ansonsten wären Solarzellen in der Tat wohl effektiver.

Ein paar Bilder gepostet von Altius Space Machines Gründer jongoff bei NSF.

Sie haben einen 6U Cubesat mit dem System gebaut und es wurde in einer Vakuum-Kammer getestet.





Erstes Bild nur die Argon-Injektion
Zweites Bild mit eingeschaltetem Magnetfeld

Die Bremsfläche ist viel größer als der Satellit.

Fragen über die Bremsung an sich, wie weit in der Hochatmosphäre gebremst werden kann, ob genug für zerstörungsfreies deorbit oder eher nur für aerocapture ohne Hitzeschild und aerodynamisch angepasste Form, bleiben offen.

In der Kammer wurde nur die Argon-Injektion und der Aufbau des Magnetfeldes mit einfangen der Argon-Ionen getestet.

Ich hätt gern bei jedem Testbericht eine Energiebilanz 

Ich hätt gern bei jedem Testbericht eine Energiebilanz 

Ich auch.

Ich habe einen Thread bei NSF gefunden, der mir bisher entgangen war. Da sind hochinteressante Daten drin.

http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=29912.msg956876#msg956876

Die Firma Altius Space Machines hat einen Auftrag von der NASA bekommen, ein Testobjekt zu bauen. Einen Cubesat, der von der ISS ausgesetzt werden soll.

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

Technische Daten dazu. Der Satellit soll eine Batterie für 250Wh bekommen, die 1kW abgeben, für Erzeugung der Ionen und hauptsächlich das Magnetfeld. Also für eine Viertelstunde. Es soll ein Magnetfeld erzeugt werden von 5m Durchmesser.

Der Effekt soll lohnend wirksam sein ab ca. 150km Höhe bis runter auf 90 oder 80km Höhe. Dann bricht der Effekt zusammen wegen zu hoher Atmosphärendichte. Je länger es nach unten funktioniert, desto besser die gesamte Bremswirkung.

Das Magnetfeld wird wie ein Fallschirm hinter dem Satelliten aufgebaut. Kein Problem bei der Atmosphärendichte in großer Höhe.

Ein großer Vorteil des Systems wäre, daß man die Größe nach Bedarf variieren kann. Beim Eintritt in die Marsatmosphäre hat man noch keine so genauen Modelle der Dichte. Das Feld kann dann verkleinert werden, wenn die Atmosphäre dichter ist als angesetzt.

Der Gründer von Altius Space Machines hat mal mit den Daten der Falcon 9 Oberstufe gerechnet. Wenn der Effekt bis auf 80km Höhe wirksam bleibt, könnte sie so auf weniger als Schallgeschwindigkeit gebremst werden. Er sagt aber selbst, daß er den Kalkulationen nicht traut. Man braucht erst Daten von einem Flug mit dem geplanten Testsatelliten.

Spekulativ könnte das Feld zukünftig so geformt werden, daß es nicht nur bremst, sondern auch eine aerodynamische Funktion hat und man so länger im wirksamen Bereich bleibt.

Hier steckt ein interessanter Satz drin, den ich so zum ersten Mal lese :

Das Magnetfeld wird wie ein Fallschirm hinter dem Satelliten aufgebaut. Kein Problem bei der Atmosphärendichte in großer Höhe.

D.h. also, die Reibungshitze wird überhaupt nicht magnetisch bekämpft.
Will man nun also vlt die sowieso durch die unvermeidliche Hitze entstandenen Ionen einfangen und als "Fallschirmseide" nutzen ?
Denn nach der Münchhausen-Methode den CubeSat mit dem eigenen Magnetfeld bremsen, wird man uns doch wohl nicht anbieten ? 

Allerdings - mit 1 kW ein 5 Meter Ø Magnetfeld zu erzeugen wollen, das für Ionen größerer Menge und Geschwindigkeit ein Hindernis darstellt, halt ich für 'nen Witz.

Allerdings - mit 1 kW ein 5 Meter Ø Magnetfeld zu erzeugen wollen, das für Ionen größerer Menge und Geschwindigkeit ein Hindernis darstellt, halt ich für 'nen Witz.

Ich will nicht so tun, als ob ich das Prinzip verstehe. Aber es steckt doch offenbar eine Theorie dahinter, die plausibel genug klingt, daß die NASA einen Test-Satelliten in Auftrag gibt.

Die Firma Altius Space Machines ist auch eine seriöse kleine Firma, die Entwicklung für Raumfahrtanwendungen betreibt. Wir werden sehen, was dabei rauskommt. Der Bau wird nicht ewig dauern. Und bei NASA Projekten hört man, was dabei rauskommt.

Könnte es nicht so sein, dass es ähnlich wie eine Wirbelstrombremse funktionieren soll?

Auf die Ladungsträger in der Ionosphäre wirkt F = Q ^. v ^. B. Die für die Beschleunigung aufgewendete Energie wird der Bewegungsenergie des Satelliten/der Stufe entzogen.

Bei einer Geschwindigkeit von 8.000 m/s und einer magnetischen Flussdichte von 1 T könnte man in oberen Atmosphärenschichten vielleicht schon eine signifikante Bremswirkung erzielen, ohne den Raketenkörper aufheizen zu müssen. Die Ionosphäre beginnt in 80 km Höhe. Tagsüber gibt es dort durch die Sonneneinstrahlung eine vergleichsweise hohe Anzahl von freien Elektronen (und Ionen). Die Elektronenkonzentration liegt bei etwa 100.000 pro Kubikzentimeter (https://de.wikipedia.org/wiki/Ionosph%C3%A4re#Die_D-Schicht). Da sollte es dann ähnlich viele Ionen geben. In einem kugelförmigen Magnetfeld von 5 m Durchmesser (wobei man das nicht so genau abgrenzen kann), wären das 65 Millionen cm³, also 13 Billionen Ladungsträger. Die Ladung wäre damit etwa 2^.10^-6 As. Das wäre noch zu wenig.

Heute hat der Gründer von Altius Space Machines, Jon Geoff, bei The Space Show gesprochen.

Nur zur Information über die Firma. Sie haben im Auftrag der NASA eines der konkurrierenden Konzepte für die Bergung von Asteroidenmaterial entwickelt, für die Asteroid Retrieval Mission.

Ich habe nur so weit reingehört, daß ich etwa mitgekriegt habe, was er über Magnetic Aeroshell Capture gesagt hat. Finanzierung des Konzepts hat offenbar aufgehört, weil die NASA dafür kein Budget mehr hat. Er hat aber angegeben, daß ein System zum Bremsen eines 30t Habitats für die NASA Mars Architektur in den Mars Orbit etwa eine Tonne wiegen würde. Das System könnte ein Habitat komplett mit ausgefahrenen Solar Panels bremsen. Es wäre keine aerodynamisch angepasste Form nötig, weil die Bremsung in ausreichender Höhe bei sehr dünner Atmosphäre erfolgen könnte. Es wäre also einer Triebwerksbremsung weit überlegen. Es wäre auch leichter als eine Hitzeschild-Lösung, mit dem weiteren Vorteil, daß eine Hitzeschildlösung eine aerodynamische Form erfordern würde. Er ist offenbar sehr von dem System überzeugt, kann die weitere Entwicklung aber nicht selbst finanzieren.

SpaceX?

SpaceX?

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