Was wäre wenn bei VASIMR Energie keine Rolle spielte?

Vielleicht habt ihr schon von VASIMR gehört.

Das ist ein neuartiger Raumantrieb, der unbegrenzt nach oben skaliert werden kann, wenn man denn den Strom dafür hat.
http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/raketen/vasmir.shtml

Problem: Der funktioniert nur im Vakuum. Wie "rein" dieses Vakuum sein muss, konnte ich nicht herausfinden, der Erfinder sagte nur kanz klar, das der Antrieb mit Athmosphäre nicht zurechtkommt.

Seit ich das gehört habe, möchte ich das System mit dem DFR verheiraten, das ist ein neuartiger Atomreaktor, der vermutlich leicht genug und effektiv genug sein müsste, um das Ding zum laufen zu bekommen.
http://festkoerper-kernphysik.de/dfr

Problem: Es dürfte extrem schwierig sein, den DFR im All auf Betriebstemperatur zu bringen. Ausserdem muss der ja auch noch zumammengebaut werden.

Allerdings kann der DFR auf kleinstem Raum relativ hohe Energiemengen produzieren und das ist, was ich von euch wissen möchte.

Wenn Energie keine Rolle spielt, wie komme ich 500 KM in die Höhe, um VASIMR starten zu können ?
Behaupten wir einfach mal, das komplette Raumschiff wäre ca 50-80 Tonnen schwer.

Am einfachsten könnte ich natürlich einen A380 entkernen und umbauen.
Ich habe aber so eine Ahnung, das mir die Tragflächen in grosser Höhe nicht mehr weiterhelfen.
Gleiches gilt für Propellerlösungen, wie sie z.B. bei den neuen Drohnen funktionieren.

Selbst bei einer Kombi Lösung mit der ich erst ungefähr 100-200 KM steige (bis dahin sollte es noch mit der Umgebungsluft gehen) muss ich noch rund 300 KM überbrücken.
Die Schwerkraft ist dort zwar schon geringer, aber das ist da noch vernachlässigbar.

Optimal wäre natürlich eine Lösung, mit der man auch landen kann.
Das Problem mit der Hitze ist ja die Geschwindigkeit bei Widereintritt.  Die sollte man mit VASIMR durchaus in zivile Bereiche abbremsen können.

Auch mit relativ viel verfügbarer elektrischer Leistung bleibt VASIMR immer noch sehr leistungsschwach. Man müßte ein System also in den Orbit bringen. 200 km Höhe sollten reichen. Von da könnte ein VASIMR System beschleunigen. Allerdings immer noch mit dem Problem, daß man nur sehr langsam durch den VanAllen Gürtel kommt und also eine Menge Strahlung abbekommt. Bemannt oder mit strahlungsempfindlichen Komponenten geht das also auch nicht. Deshalb wird gerne für solche Systeme ein Startpunkt oberhalb des VanAllen Gürtels angenommen. Z.B. die Erde-Mond L-Punkte.

Hauptproblem bei allen Reaktorsystemen ist die Abwärme, die abgestrahlt werden muß. Man hat ja keine Wasserkühlung zur Verfügung. Außerdem brauchen kompakte Systeme mit hoher Leistung aus geringem Gewicht  hochangereicherte Brennstoffe, die waffenfähig sind. Das macht die Genehmigung schwierig. Ob das auch für DFR zutrifft, weiß ich nicht, ich kenne das System nicht, aber es ist wahrscheinlich. Was ich bei kurzem googeln gefunden habe, war nicht sehr aussagekräftig.

Hallo Harrass,

willkommen bei uns. Fragen "was wäre wenn" beantworten/diskutieren wir, so gut es geht, im Fragenbereich. Ich habe deinen Thread zur Frage umbenannt und werde ihn zu den Fragen verschieben.

Zur eigentlichen Frage: wie bekommst du 80t in den Erdorbit? --> mit einer großen Rakete. Flugzeuge helfen dir da nicht mehr.

Bei "Randbedingungen à la "wenn x keine Rolle spielt" verkrampft sich aber immer mein Magen und ich runzle die Stirn. Damit lässt sich nicht ordentlich diskutieren und arbeiten, auf der Suche nach einer echten Lösung. Das ist höchstens beim Geschichtenschreiben zulässig ...

Auch mit relativ viel verfügbarer elektrischer Leistung bleibt VASIMR immer noch sehr leistungsschwach. Man müßte ein System also in den Orbit bringen. 200 km Höhe sollten reichen. Von da könnte ein VASIMR System beschleunigen. Allerdings immer noch mit dem Problem, daß man nur sehr langsam durch den VanAllen Gürtel kommt und also eine Menge Strahlung abbekommt. Bemannt oder mit strahlungsempfindlichen Komponenten geht das also auch nicht. Deshalb wird gerne für solche Systeme ein Startpunkt oberhalb des VanAllen Gürtels angenommen. Z.B. die Erde-Mond L-Punkte.

Hauptproblem bei allen Reaktorsystemen ist die Abwärme, die abgestrahlt werden muß. Man hat ja keine Wasserkühlung zur Verfügung. Außerdem brauchen kompakte Systeme mit hoher Leistung aus geringem Gewicht  hochangereicherte Brennstoffe, die waffenfähig sind. Das macht die Genehmigung schwierig. Ob das auch für DFR zutrifft, weiß ich nicht, ich kenne das System nicht, aber es ist wahrscheinlich. Was ich bei kurzem googeln gefunden habe, war nicht sehr aussagekräftig.

Danke für die Antwort, aber 200 KM Orbit ? Der van Allen Gürtel liegt bei ca 700-6000KM. Ausserdem steht ja schon in meiner Frage, wie ich auf die 500KM komme, weil VASIMR bei 200KM nicht geht.
Hier im WIKI gibts die Graphic, wann die luft ausgeht:
http://de.wikipedia.org/wiki/Erdatmosph%C3%A4re#mediaviewer/File:Atmosph%C3%A4re_Temperatur_600km.png

Der Link zum DFR zeigt eigentlich alles, das Ding kann so ziemlich jeden Uranbrennstoff verwenden, weils das Spaltmaterial selber erbrütet.

Zur eigentlichen Frage: wie bekommst du 80t in den Erdorbit? --> mit einer großen Rakete. Flugzeuge helfen dir da nicht mehr.

Das ist ja was ich wissen möchte. Ob es nicht irgendeine andere Möglichkeit gibt.
Ich muss ja nur deshalb in den Orbit, weil ich luftleeren Raum brauche. Würde VASIMR in Athmosphäre gehen, dann gäbs das Problem nicht.

Bei "Randbedingungen à la "wenn x keine Rolle spielt" verkrampft sich aber immer mein Magen und ich runzle die Stirn. Damit lässt sich nicht ordentlich diskutieren und arbeiten, auf der Suche nach einer echten Lösung. Das ist höchstens beim Geschichtenschreiben zulässig ...

Der DFR kann auf kleinstem Raum auf mehrere 100 MW skaliert werden. Damit kann man schon einiges Antreiben. Das Problem ist ja, das ich viel Energie, aber keine Strahlmasse habe.

Wenn es nur (ist ja unabhängig von der Anwendung) darum geht 100t "am Stück" in den Orbit zu bekommen: eine Schwerlastrakete. Die gab es schon (Saturn 5, N-1, Energija, STS) oder sind derzeit in der Entwicklung (SLS).

Gute Idee, dann könnte man schonmal den Raum erkunden.
Diese Kombination könnte einige ganz interressante Sachen machen, wenn sie denn mal frei fliegt.

Aber das ist so unelegant
Ich hatte eigentlich gehofft, das es eine Moglichkeit gibt, mit Sternenschiffen zu starten und zu landen.
Dann wäre die Marsmission ein Klacks

Wenn Energie keine Rolle spielt, wie komme ich 500 KM in die Höhe, um VASIMR starten zu können ?
Behaupten wir einfach mal, das komplette Raumschiff wäre ca 50-80 Tonnen schwer.

Am einfachsten könnte ich natürlich einen A380 entkernen und umbauen.
Ich habe aber so eine Ahnung, das mir die Tragflächen in grosser Höhe nicht mehr weiterhelfen.
Gleiches gilt für Propellerlösungen, wie sie z.B. bei den neuen Drohnen funktionieren.

Willkommen im Forum.

Die "große Höhe" ist ziemlich klein. Recherchiere mal die Einsatzhöhe eines Hubschraubers.

Das Problem ist auch nicht die Höhe, sondern die Geschwindigkeit.
Und auch nicht die Atmosphäre, sondern die Gravitation.

Bloße Höhe geht mit einem Ballon, was aber passiert, wenn man ein VASIMR in 100km Höhe einschaltet?

das beruht auf alten konzept
https://de.wikipedia.org/wiki/Flüssigsalzreaktor

da ist auch dfr kurz behandelt
 

Ein VASIMR Antrieb hat sicher relativ viel Schub bei hoher Austrittsgeschwindigkeit ist aber ziemlich Aufwendig mit relativ hoher Masse.
Ich hab lange gedacht das dies die Zukunft ist, aber ich denke er wird es nicht machen weil es in zwischen Laborversuche mit besseren, weil masseärmeren und weniger aufwendigen Antrieben gibt, suche einfach hier oder im Web mal nach DS4G. Die haben ähnliche Wirkungsgrade, aber die Antriebe sind sehr viel kleiner als ein vergleichbarer VASIMR es wäre. Das kann man auch gut ableiten von den Missionszenarien die AstraRocket dazu macht.

Das wir uns nicht falsch verstehen, VASIMR wäre gerade für Tiefraumeinsätze, z.B. zum Mars sehr viel besser als chemische Antriebe ab einem hohen Orbit heraus geeignet und in Summe wäre man auch schneller am Ziel, oder je mach Gweichtung der Missionsziel mit höherer Nutzlast.
Ich hab die Firma AstraRocket schon ein paar Jahre beobachtet und gesehen das sie sich jetzt nicht nur mit ihrem Antrieb beschäftigt, sondern auch mit andern Dingen. Ich denke das wird vor allem mit neueren Antriebskonzepten der Konkurenz zusammenhängen, wobei ich hier derzeit vor allem DS4G als ganz heißem Kandidaten sehe.
Aus den Dingen die ich im Web ausgegraben habe, schätze ich das ein DS4G im Verhältniss zu VASIMR eine zehnmal besseres Schub/Masseverhältnis hat und das wie mir das aussieht bei viel kleinerem Aufwand.
Daras leite ich ein erheblich höheres Potential ab als mit VASIMR jemals erzeilt werden könnte und diese Systeme durch ihre Bauart geradezu nach einer vier höheren Betriebssicherheit aussehen, weil man etliche relativ kleine Geräte zu einem gemeinsamen Antrieb zusammenschalten würde.
Die sehr hohe Massespezifische Antriebsleistung, lässt dann weitere Verbesserungen zu indem man Sollasysteme entwickelt die immer leichter werden.
Das würde zum einen auch Missionen ermöglichen wie z.B. 500t Nutzlast mit einem zukünftigem SpaceX Superschwerlastträger mit nur 100t Treibstoff komplett in einem Stück zum Mars zu bringen und den Antriebskörper ohne die 500t Nutzlast und ohne nachzutanken zurück zur Erde zu bringen. Sowas wird mit VASIMR immer schlechter machbar sein, wenn überhaupt.
Hätte man wirklich eine sehr leistungsfähigen Kernreaktor, wären alle Ziel im äuseren Sonnensystem damit erreichbar. Selbst Ziel hinter dem Pluto und Robotersonden bis in 1000AE.
Damit kommt mann zwar nicht innerhalb der Lebenszeit eines Menschen zu anderen Sternen, aber zumindest i Vorgarten unserer Sonne ist alles drin.   

Das kann man auch gut ableiten von den Missionszenarien die AstraRocket dazu macht.

Meinst du mit AstraRocket ein vollkommen anderes Unternehmen oder tatsächlich Ad Astra?
Außerdem würde ich nicht gerade behaupten, dass ein VASIMR "relativ viel Schub" hat. Es ist und bleibt ein Ionenantrieb, ist somit eher schubarm und punktet primär mit seinem hohen spezifischen Impuls.

DS4G
extra interesant !
aus wiki
 Im Vergleich zum Ionentriebwerk der Mondsonde SMART-1 ist das Triebwerk zehnmal so leistungsfähig. Damit könnte SMART-1, bei gleichem Gasvorrat, eine geeignete Energiequelle vorausgesetzt, das Sonnensystem verlassen.

Problem ist eben, dass die Energie bei elektrischen Antrieben die Hauptrolle spielt. Schön zu wissen, dass einfachere Konzepte weiter entwickelt werden und dies noch dazu durch die ESA.

Hmmmm....

Ich habe mir den DSG4 mal angesehen.

Die Kraft die der ausbringt ist etwa 2mN bei 10KV.
Das bedeutet, das die Kraft davon und wahrscheinlich auch von VASIMR niemals reichen wird um aus dem Schwerkraftschacht zu kommen. Egal ob die überhaupt in Athmosphäre starten können oder nicht.
Schade eigentlich.

Es scheint sich bei DS4G aber nicht um ein kontinuierliches Programm zu handeln. Die Tests erfolgten 2006, danach kam eine Reihe von Veröffentlichungen und seither wird das DS4G nur noch in anderen Veröffentlichungen zitiert. Weder scheint es seitens der ESA, noch an der ANU (Australian National University) Bestrebungen zu einem Einsatz des DS4G-Konzepts zu geben. Ich weiß bis heute auch nicht bei wem der beiden Parteien überhaupt die eigentlichen IP-Rechte zu finden sind.
Letztlich erinnert mich das DS4G etwas an den XRS-2200-Aerospike: sehr vielversprechend, aber nie über einen Teststand herausgekommen, wobei das DS4G im Gegensatz zum XRS-2200 noch nicht einmal in einer Konfiguration für einen konkreten Einsatz getestet wurde

@Doc Hoschi: Ich denke du siehst etwas zu schwarz, falls es bei den Versuchen nicht noch zu Problemen gekommen ist, welche vermutlich unlösbar, oder zumindest sehr schwer lösbar erschienen, würde ich das anders Werten. Man wartet auf eine passende Gelegenheit.
So wie ich die Konstruktion begreife sieht das Verfahren sehr gut aus und ich denke es wird auch stabiler sein, weil es wohl ein Gitter des alten Verfahrens bei hoher Spannung nicht zerstört.
Die Frage ist warum es damit nicht weiter geht, da würde ich zwei Möglichkeiten sehen:
Die Technologie ist längst bei der Indurie angekommen, z.B. Thales, aber man hält das so lange es geht unter Verschluss um dadurch einen Vorteil gegenüber der Konkurenz zu erzielen. Vieleicht könnte man schauen ob da was mit Patenten läuft?
Möglichkeit zwei: Es wird nicht weiter entwickelt weil gerade kein echter Bedarf vorhanden ist.
Wenn das Teil keine prinzipellen Probleme hat, kommt der Einsatz in maximal 15 Jahren, falls man nicht noch was besseres findet.
Massemässig geht vermutlich nicht mehr sehr viel, weil schon 2006 das Ding bei 20cm Durchmesser 250kW schlucken würde. Mit dem Wirkungsgrad wird auch nichtmehr viel gehen, da der jetzt schon sehr hoch liegt und ein Großteil der Verluste durch die nötigs Ionisierung bedingt ist.
Die Schauben an denen man sicher noch recht lange drehen kann, ist sicher die Energieversorgung. Bei Solar ist da sicher noch mehr als der Faktor 3 an Leistung/kg drin, bei Kernspalltungssystemen steht man eher noch ganz am Anfang.   

Ich denke Möglichkeit zwei trifft es vermutlich ganz gut.
Auf der Webseite der ANU steht:

Under contract to ESA, the experimental ion engine was developed and manufactured at the ANU in the surprisingly short time of 4 months by a small team of experts lead by Dr Orson Sutherland of the Space Plasma Power and Propulsion Group

In welchem Zusammenhang hat die ESA den Antrieb 2006 also in Auftrag gegeben? Mit einer konkreten Mission vor Augen? Wenn ja, was wurde daraus? Man geht doch sonst nicht mal eben zu einer Gruppe von Ionenantriebsentwicklern in Down Under hin und sagt: "Schaut mal was ihr aktuell so hinkriegt". Oder war das nur ein Forschungsprojekt, mit dem die ESA etwaige Fördermittel abgegriffen hat?
Projekt fertig, aber keinen Bedarf (da keine interplanetare Mission mit genügend elektrischer On-Boardleistung zur Hand)...also Schublade zu? Das DS4G hat nun einmal auf hohe elektr. Leistungen (bis zu 250kW) abgezielt.
Vielleicht wird die Schublade erst wieder aufgezogen, sobald entsprechende erprobte (!) Energiequellen zur Verfügung stehen. Aber solange kostengünstige Alternativen mit bestehenden Low-Power-Ionentriebwerken bestehen und die Geduld der Forscher längere Missionszeiten zulässt (man schaue sich nur mal die Dauer der Rosettamission an), muss man sich fast schon fragen: Wozu das ganze? Die ESA hat eben aktuell keine bemannten Pläne zu anderen Planeten.
Selbst BepiColombo soll lieber 8 Swing-bys machen, um zum Merkur zu gelangen, statt mit vermeintlich teureren Alternativen Zeit zu sparen.

Das da schon ein Versuchsantrieb gebaut wurde wusste ich nicht.
Mit der Leistung hast du zum Teil recht, aber das Ding ist ebenso wie VASIMR in der Lage die Ausstömgeschindigkeit und vermutlich auch den Massedurchsatz in gewissen Bereichen zu regeln.
Zumindest zwischen 40km/s bis 210km/s geht das sicher. In den Berichten wurde auch genau dies untersucht.
Ich denke das zentrale Problem sind neben alten Strukturen die bezahlt werden wollen, zusätzlich noch das man sich mit leistungsfähigeren Antrieben ja nicht unbedingt selber das Wasser abgraben will. Zusätzlich sehe ich derzeit in Europa kaum Anstrenungen skallierbare und hocheffiziente Solarsysteme zu entwickeln. Das könnte ja auch der ARIANE das Wasser abgraben, wenn man auf einmal anstatt eine Teure Ariane 5 nur noch ein Sojuz, oder GOTT beware ne F9 benötigt weil man mit 4,5t den Forschungssatteliten plus DS4G Antrieben und Solarsystemen ins All bekommt.
Nichtsdestotrotz, wenn das DS4G System keine Meise hat, wird dessen Anwendung kommen, das ist einfach viel zu gut um zu versauern, für VASIMR sehe ich dann leider schwarz und für AdAstra auch. Ist nunmal immer noch so, das Bessere ist des guten Feind.