AdAstraRocket Company

Ich vermute das Hauptaugenmerk liegt darin eine Abstrahlrichtung zu haben die möglichst unkritisch ist)

Hmm, die Abstrahlrichtung zeigt zu den Solar-Arrays. 
Sehr merkwürdig!! Das kann doch nicht richtig sein, auch wenn es nur ein Test ist.

Hallo

Möglicherweise könnte der Motor quer zur Hauptachse drehbar ausgeführt sein (mit etwas gutem Willen kann man das dem Bild entnehmen), womit die Abstrahlrichtung schräg nach oben wäre. Ist aber etwas spekulativ, wie zur Zeit noch das ganze Montagethema.

Grüße, James

Hallo

In der Online-Ausgabe der New York Times befindet sich ein Artikel zum VASIMR-Antrieb.
http://www.nytimes.com/imagepages/2009/10/27/science/space/27scillo_graphic.html?ref=science
Darin diese Darstellung:

Sieht ein bißchen anders aus, vor allem befindet sich der Motor diesmal 'unter' dem Truss. Interessant auch der Radiator der nach unten weist (da wären doch noch ein paar auf "Reserve" auf der ISS   ). Ein Test auf der ISS ist für 2013 angeführt.
Der Motor ist ja seit kurzem wieder einen wichtigen Schritt weitergekommen, aber es dauert ja bekanntlich eh alles ein bißchen länger als man anfänglich glaubt - besonders in der Raumfahrt.

Gruß, Jamie

Hallo,

um keine unnötigen Momente auszuüben und Rotation anzuregen (die man wieder abbauen müsste), sollte der Schubvektor durch den Schwerpunkt gehen, oder wenigstens sehr nahe daran vorbei. Nach meinen Quellen liegt der Schwerpunkt der ISS in Truss-Nähe. Da man keinen Platz für das Triebwerk hat, um entlang der Längsachse zu wirken, versucht man möglichst entlang und nahe an der Querachse zu wirken. Das würde die seitliche Abstrahlung erklären. Für die Testphasen müsste die ISS dann natürlich auch um 90° drehen und seitlich fliegen.

Für die Testphasen müsste die ISS dann natürlich auch um 90° drehen und seitlich fliegen.

Gehe ich richtig mit der annahme, dass die Solarzellen nicht so schwenkbar sind, dass sie dann Strom liefern könnten?

Doch sind, sie. Aber für VASIMIR braucht man eh Batterien, um genug elektrische Leistung für die Test zu haben.

Ja, Batterien braucht man sowieso.
Aber wenn man nicht zurückschwenken kann - aus welchem Grund auch immer - dann hat man nur noch zum Teil leere Batterien...

Darum meine Frage

Also irgendwie kann ich mir den Wirkungsgrad von 60% nicht erklären. Wenn ich 200 KW in einen Elektromotor mir 60 % Wirkungsgrad stecke, bekomm ich 120 KW Leistung heraus. Das sind über 160 PS, also schon Sportwagen qualität. Und Vasimir hat nur 5 N Schub ? 5 Newton entsprächen bei Erdbeschleunigung (9,81) etwa 500 gramm.Meiner minung nach liegt der reale Wirkungsgrad unter 1% Prozent. Wo ist da der Denkfehler ?

Hallo,

Wirkungsgrad und Leistung haben erst mal nichts mit Schub (Kraft) zu tun, zumindest kann man sie nicht so einfach ineinander umsetzen und vergleichen. Der geg. Wirkungsgrad von 60% bezieht sich auf die Effizienz des elektrischen Leistungsinputs. Die elektrische Leistung wird nicht nur genutzt, um den Treibstoff zu beschleunigen (Schub zu erzeugen), sondern auch um das Plasma zu erzeugen und zu erhitzen. Die elektrische Leistung hat also nicht nur und nicht direkt etwas mit dem Schub zu tun.

Wenn es um die "Effizienz der Schuberzeugung" geht, ist sog. spezifische Impuls die passenden Maßzahl, die angibt wie viel Impulsänderung (also Beschleunigung) pro kg Treibstoff möglich ist. Das ist bei elektrischen Antrieben sehr hoch, da diese ihren Treibstoff (hier eher Stützmasse genannt) hoch beschleunigen, weit jenseits von Werten, die ein chemisches Triebwerk erreicht. Gleichzeitig wird aber nur wenig Masse verbraucht, was dann in einem geringen Schub resultiert. Spez. Impuls ist daher eine Effizienzangabe für den Treibstoff und der ist hoch bei elektrischen Antrieben.

Elektrische Triebwerke haben immer einen geringen Schub aber eine hohe Effizienz.

>Der geg. Wirkungsgrad von 60% bezieht sich auf die Effizienz >des elektrischen Leistungsinputs. Die elektrische Leistung >wird nicht nur genutzt, um den Treibstoff zu beschleunigen
>(Schub zu erzeugen), sondern auch um das Plasma zu >erzeugen und zu erhitzen.

Ein Wirkungsgrad bezieht sich immer auf das Verhältnis zugeführte Energie zu Abgegebener (Nutz)Energie. Genau da scheint mir der Fehler zu liegen, denn für diese Betrachtung muss man den Antrieb als "Black Box" Betrachten. 200 kw gehen rein, und ein schub mit 5 Newton (mit sehr hohen spez. Impuls) kommen Heraus.
Fragt sich also wie kann ich den schub und den Spez. Impuls in eine Leistung Umrechnen ?
Diese Leistung im verhältnis zu den 200 KW ergibt den (Gesamt) Wirkungsgrad.
Meiner meinung nach ist der Sehr weit von 60 % Entfernt.

Anderes Beispiel: Eine Diesel-Einspritzpumpe "verbraucht" 3 KW Leistung von einem 100 KW Dieselmotor. Die Pumpe sollte natürlich einen hohen Wirkungsgrad haben, aber die 3 KW fehlen am Motorausgang und deshalb darf der Wirkungsgrad der Pumpe gar nicht in den Wirkungsgrad des Motors eingerechnet werden.

Ich binn der Meinung, das das Triebwerk einen Wirkungsgrad kleiner 1% hat und min 98 % der Zugeführten Elek. Energie als Wärme verloren geht.

Trotzdem hat das Vasimir triebwerk wesentliche Vorteile, und ich hoffe das es verwirklicht wird.

Hallo

Die Tests eines möglichen Antriebs in der 100KW Klasse stehen in greifbarer Nähe (auch wenn das trotzdem noch etliche Jahre bedeutet). Natürlich muß das mal verwirklicht werden (daher möglicherweise auch 100KW und nicht was anderes, also ein bis zum Letzten ausgereizter Antrieb). Denn man muß ja auch wieder um Mittel werben, und da wäre ein vorzeigbarer Antrieb von Vorteil.
Andererseits gibt es sicherlich bei AdAstra auch Leute, die so sehr mit Enthusiasmus bei der Sache sind, und die gerne darüber nachdenken, wie weit der Antrieb ausbaubar wäre. Es ist, neben der Konsolidierung des Motors, und Überführung in ein anwendbares Produkt (was durchaus kein kleiner Schritt ist) auch Zeit darüber nachzudenken.
Daher dieses Bild von AdAstraRocketCompany:
   
Die Bereitstellung der nötigen Leistung wird damit aber auch mehr und mehr ein Thema.

Danke Martin für diesen Hinweis:

Das leistungsfaehigste Reaktormodell fuer die Raumfahrt scheint derzeit SAFE-400 zu sein, mit einer elektrischen Leistung von 100 kW bei einer Kernmasse von 512 kg.
http://world-nuclear.org/info/inf82.html

Aufbauend auf diesen Reaktor wäre möglicherweise auch die Energieversorgung denkbar.

Gruß, Jamie

5t für 1 MW??

Naja, wieviel Masse hat dann der Treibstoff?


Ich glaube, das könnte sich bei einem Marsraumschiff schon lohnen...

Ein Wirkungsgrad bezieht sich immer auf das Verhältnis zugeführte Energie zu Abgegebener (Nutz)Energie. Genau da scheint mir der Fehler zu liegen, denn für diese Betrachtung muss man den Antrieb als "Black Box" Betrachten. 200 kw gehen rein, und ein schub mit 5 Newton (mit sehr hohen spez. Impuls) kommen Heraus.
Fragt sich also wie kann ich den schub und den Spez. Impuls in eine Leistung Umrechnen ?
Diese Leistung im verhältnis zu den 200 KW ergibt den (Gesamt) Wirkungsgrad.
Meiner meinung nach ist der Sehr weit von 60 % Entfernt.

Hallo,

dann stell doch mal eine Energiebilanz auf, dann siehst du dass es stimmt, und nicht irgendwelche Vermutungen anstellen.
Das Triebwerk hat einen spezifischen Impuls (Isp) von 5000s bei einem Schub (T) von 5N. Pro Sekunde ist die zugeführte Energie 200kW*1s=200kJ. Heraus kommt eine Kraft von 5 N bei einer Geschwindigkeit (v) von 5000s*9.81m/s2=49050 m/s. Die Energie  ergibt sich zu 1/2*m*v^2. Masse m ist Massenstrom m_punkt mal eine Sekunde. Der Massenstrom ist Schub durch Austrittsgeschwindigkeit, also m_punkt = T/v. Alles eingesetzt ergibt:
E = 1/2 * T/v * 1s * v^2 = 1/2 * 1s * T * v = 122625 J = 123 kJ

Der Wirkungsgrad ist also 123kJ/200kJ = 61.5%. Der Rest ist Wärme, muss also abgestrahlt werden.

Cosmo

Der Wirkungsgrad ist also 123kJ/200kJ = 61.5%. Der Rest ist Wärme, muss also abgestrahlt werden.

Bei einem (typischen) Benzin oder Ottokraftmotor liegt der Wirkungsgrad bei 30-35%... Ich kann mir nicht vorstellen, dass eine chemische Rakete sonderlich mehr haben sollte...
Von daher.... 2*mal so effizient, rechne ich richtig?

HoiLa

Ein paar Auszüge aus der letzten Veröffentlichung von AdAstraRocket, deren Executive Summary von 2009-11-05. Darin ist unter den kurz- und längerfristigen Plänen angeführt:

In 2009, Ad Astra expects to complete the testing of the 200kW VX-200, the first VASIMR flight-like prototype. This test will pave the way for the construction of the VF-200, the first flight unit, expected to be launched into space in late 2013.

AdAstra erwartet das die Testserien mit dem VX-200 2009 fertig werden, woraufhin mit dem Bau des VF-200 begonnen werden kann. Dieser soll spät in 2013 auf der ISS getestet werden. Wobei hier zu bemerken ist, das der VX-200 ja ein einzelner 200KW Motor ist, der VF-200 jedoch aus zwei 100KW Motoren zu bestehen scheint.
Die Schritte die noch zu bewältigen sind:

The Preliminary Design Review (PDR) is planned for late 2010. The Critical Design Review (CDR) in early 2012; Certificate of Flight Readiness (COFR) in mid 2013 and Flight Readiness Review in late 2013 at the launch facility just before launch.

Bei den Anwendungen die man erfüllen möchte, hat man auch die Reboost der ISS im Sinn (alles was man kriegen könnte, möchte man halt auch mitnehmen):

Capability of maintaining the International Space Station in a stable orbit at 1/20th of the approximately $210 million/year present estimated cost.

Man erwartet sich also das die Reboosts bei signifikant geringeren Kosten (1/20 des bisherigen Wertes) durchgeführt werden können.
Etwas für die weitere Zukunft:

For robotic resupply missions to future human lunar outposts, Ad Astra is designing a 2MW solar powered VASIMR lunar tug capable of delivering more than twice the payload to the Moon (~34MT,) as compared to the all-chemical stage presently envisioned (~16MT.)

Für autarke Missionen zu einer lunaren Basis konzeptioniert AdAstra einen Versorger mit einem 2MW Motor bei dem eine solare Energieerzeugung vorgesehen ist, und über eine hohe Nutzlastkapazität verfügen soll (...also kein Wort von einer nuklearen Variante).

Grüße, James

(...also kein Wort von einer nuklearen Variante).

Ich finde das auch irrelevant.
Ob man den Strom aus der Steckdose, Solar oder Atom oder sonstwie zieht, bleibt vorerst egal.
Es sollte vorläufig mal nur darum gehen einen VASIMR in Serie zu bauen - was Anforderung genug sein sollte.

HoiLa

AdAstra hat den Webauftritt überarbeitet.
Unter anderem mit Graphiken zum VF-200.

Ein Blick lohnt sich.

The VF-200 will use electrical power from the ISS to charge a large battery pack capable of powering the thruster for approximately 15 minutes at full power.

Man will das Triebwerk immerhin bis 15Minuten am Stück bei Vollast laufen lassen können.

Grüße, Jamie

Sehr schön.

Der Satz ist mal interessant:

he magnetic field of each thruster will be oriented in opposite directions in order to make a zero-torque magnetic quadrapole, which is important when operating in low earth orbit because the magnetic field of the earth and magnet want to be aligned

Die magnetischen Momente der beiden Triebwerke sind entgegengesetzt, um sich "auszunullen", sonst würde die Wechselwirkung mit dem Erdfeld ein Moment erzeugen, welches versucht das Triebwerk (und damit die ISS) parallel zum Erdfeld ausrichten.

Und was sich auch bestätigt: Sie schieben zu Seite. Ich denke also immer noch man wir die ISS für diese Experimente entsprechend drehen.

@runner,

der vergleich mit dem Ottomotor iost nicht angebracht. Dort ist die Rechnung etwas anderes. Grundsätzlich für jede Wärmekraftmaschiene gilt zwar:

 [tex]\frac{E(Verbrennung)-E(Auspuf)}{E(Verbrennung)}[/tex]

Doch bein einem Ottomotor gibt es mehr Verluste:

• Das Beschleunigen und Abremsen des Kolben, viertakter sind da sogar schlimmer als zweitakter
• Die Energieabsorbtion des Schaldempfers

...und die Verbrennungstemperatur ist wesentlich geringer daher ist auch E(Verbrennung) kleiner.

Privet. Yevgenij

Hallo
ich finde ab dem Beitrag von James fängt der Vasimir Motor an richtig interessant zu werden.

HoiLa

Ein paar Auszüge aus der letzten Veröffentlichung von AdAstraRocket, deren Executive Summary von 2009-11-05. Darin ist unter den kurz- und längerfristigen Plänen angeführt:

Zitat

In 2009, Ad Astra expects to complete the testing of the 200kW VX-200, the first VASIMR flight-like prototype. This test will pave the way for the construction of the VF-200, the first flight unit, expected to be launched into space in late 2013.

AdAstra erwartet das die Testserien mit dem VX-200 2009 fertig werden, woraufhin mit dem Bau des VF-200 begonnen werden kann. Dieser soll spät in 2013 auf der ISS getestet werden. Wobei hier zu bemerken ist, das der VX-200 ja ein einzelner 200KW Motor ist, der VF-200 jedoch aus zwei 100KW Motoren zu bestehen scheint.
Die Schritte die noch zu bewältigen sind:

Zitat

The Preliminary Design Review (PDR) is planned for late 2010. The Critical Design Review (CDR) in early 2012; Certificate of Flight Readiness (COFR) in mid 2013 and Flight Readiness Review in late 2013 at the launch facility just before launch.

Bei den Anwendungen die man erfüllen möchte, hat man auch die Reboost der ISS im Sinn (alles was man kriegen könnte, möchte man halt auch mitnehmen):

Zitat

Capability of maintaining the International Space Station in a stable orbit at 1/20th of the approximately $210 million/year present estimated cost.

Man erwartet sich also das die Reboosts bei signifikant geringeren Kosten (1/20 des bisherigen Wertes) durchgeführt werden können.
Etwas für die weitere Zukunft:

Zitat

For robotic resupply missions to future human lunar outposts, Ad Astra is designing a 2MW solar powered VASIMR lunar tug capable of delivering more than twice the payload to the Moon (~34MT,) as compared to the all-chemical stage presently envisioned (~16MT.)

Für autarke Missionen zu einer lunaren Basis konzeptioniert AdAstra einen Versorger mit einem 2MW Motor bei dem eine solare Energieerzeugung vorgesehen ist, und über eine hohe Nutzlastkapazität verfügen soll (...also kein Wort von einer nuklearen Variante).

Grüße, James

Wenn man die Reboosts der ISS oder vllt. sogar komplette Steuerungen folgender Raumstationen tatsächlich abdecken könnte entstehen ja vollkommen neue Freiheiten.
Kurzfristig könnte man die Progressflüge entlasten.
(Dann hätten die Russen mehr Spielraum für andere Projekte z.B. Mondsojus)
Mittelfristig könnte man fast autarke Plattformen installieren.
(SolarTruss mit Antriebs-,  Steuerungsmodul und Kopplungsadaptern)
Langfristig mit einem Reaktor vielleicht doch das bemannte Raumschiff zum Mars.

Gerade fällt mir doch ein Gegenargument ein.
Kurzfristige und schnelle Bahnänderungen z.b. wegen Weltraumschrott werden mit dem Motor wohl kaum funktionieren.
Wobei ich nicht weiss wie oft das bei der ISS oder der MIR bisher überhaupt nötig war.

autarke Missionen zu einer lunaren Basis konzeptioniert AdAstra einen Versorger mit einem 2MW Motor

Genial. Der Transfer dauert mit Vasimr zwar ein paar Wochen, da aber keine Menschen an Bord sein werden ist das egal. Des Weiteren kann man ein vielfaches der Masse (Nahrung, Sauerstoff, Mondgebäude-Teile etc.) mitnehmen

Kurzfristige und schnelle Bahnänderungen z.b. wegen Weltraumschrott werden mit dem Motor wohl kaum funktionieren.

Dafür kann es ja einen - kleinen - (Hydrazin)Tank geben, der halt für 2-3 Ausweichmaneuver Sprit hat.

Hallo,

Halltet ihr das für möglich?

http://www.marspages.eu/index.php?section=news&cmd=details&newsid=309

Wenn ja könnte man die benötigte Energie doch nur durch Nuklearenergie abdenken oder?

Wenn das die Zukunpft wäre... cool 

Hallo ARES

Du bist ja eh schon im AdAstraRocket Thread des Forums. Lies dich ein wenig durch. Da findest du schon etliches an Information. Aber vor allem natürlich bei http://www.adastrarocket.com/aarc/
Mit diesen plakativen Aussagen, wie den 39 Tagen muß man natürlich sehr, sehr vorsichtig sein. Das erweckt vordergründig viel zu hohe Erwartungen. Auf der AdAstraRocket Homepage ist dieses zu finden:

More rapid transit is possible with a VASIMR® propulsion system powered by a nuclear-electric generator. A 12 MegaWatt VASIMR®-powered craft could reach Mars in less than four months. A 200 MegaWatt ship could make the trip in as few as 39 days.

Bei diesen Leistungsangaben ist die elektrische Abgabeleistung gemeint. Da kommen noch viele Probleme dazu. Allein schon der 12MWe Reaktor ist keine Kleinigkeit, an einen 200MWe raumfähigen Reaktor mit dem ganzen Drumherum an Kühlung (ist im Raum sehr aufwändig) und Zusatzeinrichtungen ist derzeit gar nicht zu denken.
AdAstra liegt derzeit bei einem 200KW Motor im Laborbetrieb.
Der ist erst in einen Motor weiterzuentwickeln der für einen Dauerbetrieb geeignet ist, was ein großer, schwerer und wichtiger Schritt sein wird.
Beginnen wird man auf alle Fälle die benötigte Leistung photovoltaisch zur Verfügung zu stellen. Da umgeht man etliche Probleme. Und schon da ist viel an Wärme abzuführen. Träumen kann man derzeit vielleicht von einer Weiterentwicklung auf 500KW. Bei einer Bündelung von 4 Motoren wären es 2MW.
Das mit diesen Zeitangaben, das sind also derzeit noch sehr hypothetische Angaben.
Aber nichtsdestoweniger ist es notwendig an nichtchemischen Antrieben zu arbeiten. Elektrische Antriebe könnten einen wichtigen Beitrag zur Geschwindigkeitssteigerung für Missionen im solaren Raum leisten.

Gruß, James

Hoila

Ein Artikel bei flightglobal über den Einsatz des VF-200 auf der ISS.

Chang Diaz will decide in early 2012 whether to use a SpaceX or Orbital Sciences launcher, and in late 2013 or early 2014 a VF-200 should be transported to the space station.

Aber im Großen und Ganzen keine besonderen Neuigkeiten zu Zeit......

Gruß, James

Hallo,

eine Meldung über VASIMR findet ihr seit kurzem in den News.

VASIMR wird derzeit in Houston getestet. Experten zufolge kann der Antrieb jetzt schon mit 6 von 10 Punkten bewertet werden. 7 Punkte würden dem tatsächlichen Einsatz entsprechen.

Der im Thread schon angesprochene Testeinsatz auf der ISS soll wenn alles gutgeht 2014 stattfinden.

lg