Elektrische Antriebe

Eine Zahl ist sehr bedeutend, das Ding würde nur 1kg Masse haben bei 20cm Durchmesser und 250kW Leistung, 193km/s und 2,5N.

ok, 193km/s für dieses experimentelle System.
Die Angaben 20cm, 250 kW, 2,5N sind dann schon wieder Theorie:

... it was calculated that a single 20 cm diameter gridded ion thruster could operate at 250 kW power to produce a 2.5 N thrust and a specific impulse of 19,300 s from Xenon propellant using a 4-grid system with 30 kV beam potential and 1 mm ion extraction grid separation.

Tatsächlich waren es 25kW und 0,45 N Schub.
http://www.alta-space.com/hiper/publications/SP2010_1852027.pdf

Wenn ich mich nicht irre war die Effektivität von beiden Systemen ziemlich ähnlich (sehr hoch).
Die wesentlichen Verluste von Beiden steckt im Aufwand zur Ionisierung vom Xenon Gas drin, die anderen Verluste sind eher klein.
Bei beiden ist eine Variation vom ISP wohl in einem weiten Bereich möglich.
Bei DS4G lässt aber die Lebensdauer bei relativ kleinem ISP (3000s) nach.
Da zumindest das DS4G für mich sehr einfach aus sieht und leicht ist, steht dem parallelen Einsatz mit recht vielen Triebwerken wenig im Wege,
damit ergibt sich die Möglichkeit ein Optimum zwischen Treibstoffbedarf und Reisezeit zu wählen.
Ich vermute beide Systeme sind in den Kernbereichen sehr ähnlich.

Mal eine etwas andere Idee für einen elektrischen Antrieb:
Könnte man nicht eine Art Space Tether benutzen, um einen (zugegeben sehr geringen) Schub zu erzeugen?
Es gibt ja bereits das Konzept, mit Hilfe von Space Tethern elektrische Energie zu gewinnen. Könnte man das ganze nicht umgekehrt benutzen, indem man an einem kleinen Satelliten ein sehr langes, leitfähiges Kabel befestigt und Strom hindurchfließen lässt? Man müsste das ganze dann so am Magnetfeld der Erde (oder eines anderen Himmelskörpers) ausrichten, dass dieses Kabel mit der Kraft F=B*I*L nach vorn gedrückt werden würde.

Zugegebener maßen wäre der Schub recht gering bzw es wäre ein recht hoher Energieaufwand nötig um genügend Schub für ein Manöver aufzubringen, aber dennoch würde mich interessieren, was Ihr von diesem Konzept haltet.

Ein Tether, also Seil ist jetzt nicht so ideal für schubkräfte. Müsste eher ein Stab sein und dass wird dann wieder recht aufwendig. Wäre wohl sinnvoller damit Strom zu generieren für den elektronischenAntrieb

Würde das generieren des Stromes auf diese Art und Weise nicht eine Bremswirkung haben? Schließlich wird ja kinetische in elektrische Energie umgewandelt. Würde man diese Energie wieder zum Antrieb nutzen hätte man selbst bei einem hohen Wirkungsgrad einen Energieverlust.

Bisherige Versuche waren umgekehrt. Ein langer leiter wurde durch das Erdmagnetfeld gezogen, es wurde ein Strom Induziert.

Das System kann also auch umgekehrt verwendet werden.
Je nach Stromflussrichtung kann dann abgebremst oder beschleunigt werden.

Das Seil muss dann in Zugrichtung ausgerichtet werden.

Ein Theter kann sich aber nur vertikal nach unten oder oben ausrichten.

Guten Morgen zusammen

Ein Tether, also Seil ist jetzt nicht so ideal für schubkräfte. Müsste eher ein Stab sein und dass wird dann wieder recht aufwendig. ...

...
Das Seil muss dann in Zugrichtung ausgerichtet werden.

Ein Theter kann sich aber nur vertikal nach unten oder oben ausrichten.

Ich denke das ist nicht so (oder ich verstehe euch falsch). Ein Seil kann zwar keine Querkräfte von einem Ende ans andere übertragen. Aber hier wirkt die Querkraft an/in jedem Stückchen Seil selbst. Also jedes Stückchen hat selbst das Bestreben sich quer zur Stromrichtung bewegen, da das Seil selbst in sich die Kraft erzeugt.

Außerdem: wenn dem o.a. so wäre, würde auch die Strom-/Spannungszeugung im Seil nicht funktionieren. Da wirkt ja auch eine bremsende Kraft im Seil und auf den Satelliten.

Also ein Tether kann mit seinen "inneren Querkräften" umgehen ...

... Wäre wohl sinnvoller damit Strom zu generieren für den elektronischenAntrieb

Das wäre doch ein perpetuum-mobile oder Baron Münchhausen, der sich am eigenen Schopf aus dem Schlamm zieht. Die elektrische Leistung im Tether gibt es nicht zum Nulltarif, sondern wird aus der Bewegung durch das Magnetfeld gewonnen. Das Tether wird gebremst. Wenn man dann damit den elektrischen Antrieb betreibt ... das wäre bestenfalls ein Nullsummenspiel, real mit Verlusten funktioniert das nicht.

Das das Seil selbst mit den erzeugten Kräften klar kommt ist nicht das Problem.
Ein Tehter kann diese Kraft aber nur in Zugrichtung übertragen.
Ohne Strom wird sich das Seil vertikal nach oben oder unten ausrichten. Gibt man dann den Strom auf das Seil, ist die Kraft orogonal zum Strom, da das Seil auf einer Seite aber an einer Masse befestigt ist wird sich das Seil neu Ausrichten, dabei verändert es aber den Winkel zum Erdmagnetfeld, hierdurch wird die Kraft schwächer.

Gibt man dann den Strom auf das Seil,

Das versteh ich jetzt nicht - vom Sat aus gibt man Strom auf das Seil? Auf ein einseitig am Sat baumelndes Seil? Und wohin fließt der Strom ? Nennenswerte Sprühentladung an Spitzen gibt es erst ab 50000V, aber auch nicht im Vakuum

Entweder muss am Ende des Seils ein Eimer hängen, der den dort austretenden Strom auffängt,

oder

es wird etwas in der Art des anfan ger 90er von mit STS 46 gestartetem „Tethered Satellite Systems“ (TSS) verwendet.
Ich kenne zwar den Aufbau nicht, aber wenn hier Leistung im Kilowatt bereich erzeugt wurde, dann muss das System auch umgekehrt als Antrieb dienen können.

Zitat

Gibt man dann den Strom auf das Seil,

Das versteh ich jetzt nicht - vom Sat aus gibt man Strom auf das Seil? Auf ein einseitig am Sat baumelndes Seil? Und wohin fließt der Strom ? Nennenswerte Sprühentladung an Spitzen gibt es erst ab 50000V, aber auch nicht im Vakuum

Ich könnte mir das so vorstellen, dass man zwei Satelliten nimmt, welche mit dem Space Tether verbunden sind. Der Strom fließt dann von einen auf den anderen, als würde man in diesem einen Akku laden.

Das ist dann immer noch kein Stromkreis.
Wenn es denn ginge (!) würde das die eine Schachtel positiv und die andere negativ aufladen. Bis es nicht mehr geht.
Also da brauchen wir das Gedankenexperiment wohl nicht weiterführen...

Das ist dann immer noch kein Stromkreis.

Du hast vollkommen recht. Hab da zwar an eine Art zweiadriges Kabel gedacht, jedoch nicht bedacht, dass in diesem Fall ja die beiden Adern einen schub in jeweils entgegengesetzte Richtungen erzeugen würde.

Ich glaube hier liegt ein Denkfehler vor.
Space Tethers für elektrodynamische Anwendungen sind keine geschlossenen Stromkreise im koventionellen Sinn sondern offene Systeme, d.h. eine Seite muss Elektronen einsammeln, die andere ausstoßen. Das Plasma der Magnetosphäre besitzt auf entsprechender Höhe noch ausreichend freie Ladungsträger.
Wie kompliziert das ganze z.B. mit Elektronenemitter an der negativen Seite des Tethers dann schnell wird, sieht man nicht zuletzt im entsprechenden Wikieintrag: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrodynamic_tether

Space tethers als Antriebe werden speziell in Japan intensiver erforscht:
Siehe Kounotori 6 (Start Ende 2016) oder STARS-II (erfolgter Start: 2014).

Auch Tethers Unlimited in den USA hat hier bereits umfangreiches Wissen angesammelt:
Siehe Studien µPET™, Terminator Tape™ (ok, arbeitet nicht nur elektrodynamisch, sondern auch aerodynamisch) oder das Momentum-eXchange/Electrodynamic-Reboost (MXER)-Konzept. Zu letzterem gibt es übrigens ein recht schönes Video auf Youtube, welches allerdings nichts mit dem Threadthema zu tun hat, da dort die anschließende Erhöhung des Orbits durch das elektrodynamische Prinzip leider nicht mehr gezeigt ist.
Glaube jedenfalls nicht, dass ein solches System wie MXER jemals umgesetzt werden wird.

Die MXER-Schleuder sieht ja witzig aus ... ... spannend:


(Sie betonen im Video mit der Detailaufnahme irgendwie sehr die Rotations-Gelenkmechanik ...)

Die NASA beauftragt Aerojet Rocketdyne für 67 Mio $ für 36 Monate per cost-plus-fix-fee-Vertrag mit der Entwicklung eines verbesserten SEP-Antriebs. Dieser soll eventuell im Rahmen der ARM-Mission zum Einsatz kommen.

http://www.nasa.gov/press-release/nasa-works-to-improve-solar-electric-propulsion-for-deep-space-exploration

Die ESA testet am ESTEC das neue T6 Ionentriebwerk von QinetiQ (UK). Vier davon werden bei BepiColombo zum Einsatz kommen.


Copyright: NASA/JPL (warum auch immer)

http://www.iflscience.com/technology/mars-and-back-one-tank-magnesium/

gibt es bei dem Thema eigentlich irgendwelche Neuigkeiten? Wird das irgendwo gefördert/ verwendet?

Bei NSF gibt es neuerdings einen Thread zu Neumann-Space, wo unter anderem ein aktuelles Interview mit Paddy Neumann bei "The Space Show" verlinkt ist. Bin selbst leider noch nicht dazu gekommen reinzuhören.

NSF-Thread: http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=40918.0
Interview: http://www.thespaceshow.com/show/02-aug-2016/broadcast-2749-patrick-paddy-neumann
Firmenhomepage: http://neumannspace.com/

Wow, die genannten Werte hören sich echt gut an.
Nur 1/8 an elektrischer Leistung im Vergleich zu Hall-Triebwerken.

Es sowohl ab 2018 für ein Jahr an der ISS getestet werden 
Das sind doch mal tolle Neuigkeiten.

Wenn das ein Antrieb mit Impulserzeugung mittels Redaktionsmasse ist, ist die Aussage 1/8 der Leistung ziemlicher Unsinn, weil es dann auch bedeutet weniger Schub bei gleichem ISP.
Bei Elektrischen Triebwerken muss immer Energie für die Beschleunigung des Mediums aufgewendet werden, egal was man mit sowas macht, man kann maximal 100%-x herausholen.
Ubliche System ionisieren ein Gas und bescleunigen es dann mit elektrischen/magnetischen Feldern.
Dabei kommt man bis über 70%, also sagt 1/8 kaum was aus.

Was ist eigentlich mit den AdAstra Vasimir? Der sollte auch mal auf der ISS getestet werden. Scheitert wohl alles an der Energieversorgung.

Gibt es zu diesen Neumann Drive Informationen wie das Leistungsverhältnis Energiezufuhr / Schub aussieht? Wenn das in diesen milliNewton Bereich bleibt, aber hohe KW oder sogar MW Leistung braucht, ist das auch nur wieder ein huibuh.

VASIMR ist meiner Meinung schon Überholt, nicht weil er uneffizient ist sonder ziemlich viel Masse hat. Es gibt zwei andere Entwicklungen mit ähnlicher Effizienz aber viel kleinerer Masse und zwar ein Super-Halleffekt Triebwerk mit mehr als 2N und DS4G mit 2,5N bei 250kW und sehr hohem ISP.
Beide Systeme bauen sehr viel kleiner und leichter als VASIMR.

Von der Effizienz sind sie sich alle ähnlich also je nach Medium und gewähltem ISP über 70%.
Leider hört man von DS4G schon lange nichts mehr neues,  aber ganz wundern tut mich das nicht, die Testmuster wurden als europäsch/australiches Projekt entwickelt.
Zumindest habe ich keine Gründe gehört warum es da nicht weiter ging.
Möglicherweise sind das auch politische Gründe weil es damit vielleicht billiger wäre leichtere Satelliten mit primärem DS4G Motor zu bauen und damit der Ariane das Wasser abzugraben.
Von den Leistungsdaten sind beide Systeme super, es fehlt dann nur noch leichte Solasysteme und alles ab LEO wird sehr viel besser.