Space Tethers als elektrodynamische Antriebe

Ich bin auf ein interessantes Thema gestoßen das so weit ich sehen konnte hier noch nicht in einen eigenen Threat behandelt wurde:

Space Tethers - elektrodynamische Antriebe

Eine gute Einleitung zu diesen Thema findet sich unter:

http://de.wikipedia.org/wiki/Space_Tether

Vorteile des Space Tethers Antriebs:

• Funktioniert durch Induktion von Strom in einen Leiter
• Keine Treibstoff verbrauch
• Beim Bremsen wird Strom gewonnen

Nachteile des Space Tethers Antriebs:

• Funktioniert nur in der Ionosphäre gut (ca. 120 - 800 km über der Erde)
• Langsame Beschleunigung

Einsatzgebiete:

• Treibstoff loser Antrieb für LEO Raumschiffe / Satelliten
• elektrodynamische Bahnerhöhung für die ISS
• Erzeugung von elektrischer Energie im LEO (auf kosten der Bahnhöhe) wenn mal schnell z.B. für eine Experiment Energie benötigt.
• Deorbiten von LEO Raumschiffen / Satelliten

Derzeit ungelöstes Problem:

Je nach Länge des Kabels können hohe elektrische Spannungen auftreten. Dicke, kilometerlange Kabel und Transformatoren haben jedoch ein hohes Gewicht. Hier wird wohl erst ein Seil aus Kohlenstoff Nano Tubes den Durchbruch bringen.

Weiterführende Infos:

Space Tethers
NASA - ProSEDS - the next step in tethered satellite deployment
NASA - Spacecraft may fly on "empty" using propulsive tether concept
Tethers Unlimited Inc.

Video: http://sbir.nasa.gov/SBIR/video/tether.html

• Funktioniert nur in der Ionosphäre gut (ca. 120 - 800 km über der Erde)

Hallo,

wieso funktioniert das nur in der Ionosphäre? Die Wirkung beruht doch auf dem Magnetfeld, welches sich auch weiter erstreckt, dabei aber schwächer wird.

Es geht auch im Magnetfeld der Erde jedoch ist in der Ionosphäre wohl viel effektiver. Das Elektronen-Plasma der Ionosphäre funktioniert dabei als Rücklaufpfad für die Ladungsträger.

Bei STS-75 im Jahre 1996 konnte das Entstehen einer Spannung von 3500 Volt bei Stromstärken von mehr als 1 Ampere gezeigt werden.
Die Mission endete zwar auch mit einem technischen Versagen der Isolation des Tethers, doch sie galt dennoch als Erfolg: Neben dem Nachweis des elektrischen Effektes war nun bekannt, dass die elektrische Ausbeute wegen der Ionosphäre doppelt so hoch lag wie zuvor angenommen.

Die Idee die Ionosphäre zum "hochziehen" zu verwenden, kann ich nicht ganz nachvollziehen. Die Idee ist doch, durch das lange Kabel einen Strom zu schicken und so ein Magnetfeld zu erzeugen, welches mit dem Erdmagnetfeld interagiert und so eine Kraft auf Kabel und Raumschiff ausübt. Oder soll das Magnetfeld des Kabels mit der Ionosphäre interagieren?

Das Magnetfeld des Kabels interagiert sowohl mit dem Erdmagnetfeld als auch mit der Ionosphäre. So wie ich das verstanden habe wirkt die Ionosphäre durch das Plasma wie ein Verstärker da die Elektronen besser fließen können.

Hi,

soweit ich diese Antriebstechnologie verstanden habe, interagiert das durch Elektizität erzeugte Magnetfeld nur mit dem Erdmagnetfeld (oder anderen Magnetfeldern). Die Restatmosphäre wird lediglich zum schließen des Stromkreises benötigt.

Im Prinzip ist das ganz ein Elektromotor der anstelle eines Permanentmagneten, das Erdmagnetfeld nutzt. Leider kann bei dieser Art Motor kein mechanisch fest verbundener Stromkreis genutzt werden, da die Fliesrichtung der Elektronen, die resultierende Lorenzkraft beeinflusst. Dadurch würden sich die resultierenden Kräfte der Hin- und Rückleitung gegenseitig auslöschen.
Aufgrund dieses Sachverhaltes muss eine dieser Fliesrichtungen außerhanb des Sateliten stattfinden. Eine Lösung den Stromkreis dennoch zu schließen ist es ionisiertes Gas als Stromleiter zu verwenden. Dieses kommt in den oberen Atmosphärenschichten häufig bis ausschließlich vor und die Lorenzkraft auf diese Ionen hat keine negativen Auswirkungen auf die Bewegungsrichtung des Sateliten.

Das Problem dieser Technologie ist vor allem das eigentliche Kabel und dessen Ausrichtung.
Dieses muss leicht, aufwickelbar, zugfest und besonderst gut Isoliert sein. Zudem ist es notwendig dieses Kabel zu spannen und genau zu den Magnetfeldlinien auszurichten, damit die Beschleunigung auch in der gewünschten Richtung erfolgt.

Diese Technologie ist analog zu dem Elektromotor auch umgekert nutzbar. D.h. aus Bewegung kann mit Hilfe von planetaren Magnetfeldern (und ionisirtem Gas) elektrischer Strom gewonnen werden. Dadurch verliert das System halt an Geschwindigkeit. Kann zum abbremsen genutzt weden, wie z. B. beim einschwenken nach einer interplanetaren Reise in den Zielorbit eines anderen Planeten von nöten.

PS: Plasma ist ionisiertes Gas

Mfg

Matthias

Würden nicht 10x parallele 100m Space Theters den gleichen Effekt erzielen wie 1x1km Space Theter?  Die notwendige bzw. resultierende Spannung wäre ebenfall nur 1/10. Das einzige das mir am Space Theter gefällt, ist daß er elektrisch funktioniert Ansonsten finde ich das Space-Theter-Konzept etwas "flatterhaft"

soweit ich diese Antriebstechnologie verstanden habe, interagiert das durch Elektizität erzeugte Magnetfeld nur mit dem Erdmagnetfeld (oder anderen Magnetfeldern). Die Restatmosphäre wird lediglich zum schließen des Stromkreises benötigt.

Ja, aber wie sieht es dann aus, wenn man das Magnetfeld der Sonne anzapfen möchte, um aus dem System raus zu kommen?

Dort sind kaum Teilchen, und ein zweites Seil für die Rückleitung ginge ja auch nicht, da sich das sonst ausgleicht...

Eine Möglichkeit wäre das Gas selbst mitzubringen und zu ionisieren. Dabei ist zu bezweifeln dass die Energiebilanz besser ausfällt als bei anderen Transportmöglichkeiten.