Fusionsantrieb

Irgendwie klingt es wie SciFi. Ein Fusionsantrieb, also ein Antrieb, der auf die gleiche Art und Weise funktioniert wie unsere Sonne. Wasserstoffkerne werden in der Brennkammer zur Fussion zusammengebracht und erzeugen dadurch einen gewaltigen Rückstoß.

Prinzipiell ist das gar nicht so abwegig. Immerhin sind ja schon Fusionsreaktoren gebaut worden, die für sehr kurze Zeit diese Reaktion aufrecht erhalten können. Die Militärs haben bei ihren H-Bomben das Problem der unkontrollierten Explosion meisterhaft gelöst.

Was meint ihr dazu. Wird ein solcher Antrieb eines Tages Raumschiffe zum Mars antreiben ? Immerhin ist die Technik einfacher zu Handhaben als Antimaterieantriebe (die es nur theoretisch gibt).

http://www.erkenntnishorizont.de/raumfahrt/antriebe/fusionsantrieb.c.php?screen=800

Das ist ja ein interresanntes Vorhaben, keine Frage. Auch ist man in der Forschung schon weit, immerhin naut man ja schon ITER. Aber ich denke, dass es bis zum ersten Einsatz im All noch lange dauern wird, man hat ja immer noch einige Probleme, z.B. kann man den Fusionszustand noch nicht lange genug aufrechterhalten und bis dahin müssen wir uns mit chemischen- und Ionenantrieben begnügen.
Zur Antimaterie: Die gibt es, immerhin hat man schon Antiwasserstoff herrgestellt.

Ich bin mir ziemlich sicher, das wir eines Tages Fusionstriebwerke sehen werden, und die werden uns viel weiter als bis zum Mars tragen. Fusionstriebwerke wären vielleicht sogar stark genug, uns zu den nächsten Sternen zu tragen...(siehe den geschlssenen Thread über interstellare Raqumfahrt), aber auf jedenfall wären sie stark genug uns bis ins äußere Sonnensystem zu bringen. Wenn wir erst Kernfusion zu nutzen lernen, wird sich alles radikal ändern, nicht nur hier auf der Erde (keine Energieprobleme mehr!) sondern auch im All, in Form von ungeheuer starken Triebwerken, gegen die Inionenantriebe wie Dampfkessel wirken. Solange jedoch bei ITER noch nicht der Durchbruch gelingt, ist es müssig darüber zu diskutieren. Zur Zeit kommen wir jedenfalls mit Chemischen und Ionentriebwerken schneller voran.(Aber sobald wir soweit sind, sollten wir so schnell wie möglich Fusionstriebwerke einführen)

Kann vielleicht jemand den Threadtitel ändern? Sieht etwas hässlich aus so. (edit: Danke Daniel!)

Im NSF-Forum diskutieren sie übrigens ausgiebig über den so genannten Polywell-Ansatz: http://en.wikipedia.org/wiki/Polywell

Ich kann nicht beurteilen, was von dem Konzept zu halten ist, aber wenn sie es tatsächlich funktionieren würden, wäre ein Polywellreaktor für die Raumfahrt wesentlich geeigneter als ein Tokamak à la ITER.

Im Moment wird das ganze mit einigen Milliönchen hauptsächlich von der Navy finanziert und man arbeitet am nächsten Prototypen WB-8. Der Vorgänger WB-7 scheint also erfolgreich gewesen zu sein.

Wie genau es zur Fusion kommen soll, habe ich allerdings noch nicht verstanden.  

Technischer Post zur Umbenennung Fussionstriebwerk --> Fusionsantrieb.

An Kreuzberga

da hast Du ja ein ganz tolles Thema aufgegabelt.

So richtig Ahnung habe ich nicht von der Kernfusion. Aber der traditionelle elektrostatische Einschluß sieht im Vakuum zwei ineinander steckende Kugeln vor, die unterschiedlich aufgeladen sind. Außen ein pos. gelad. Kugel und weiter in der Mitte ein neg. gelad. Kugel (meist als Gitter ausgeführt).

In das innere Feld werden Deuterium-Ionen eingesperrt, die vom neg. Feld zusammengehalten werden. Von außen werden weitere Deuterium-Ionen eingeschossen, die durch den Spannungsgradienten zwischen den beiden Kuigeln weiter beschleunigt werden. Diese schnellen Deuterium-Ionen kollidieren in der Mitte mit den Deuterium-Ionen und fusionieren mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit.

Problematisch ist häufig das negativ aufgeladene Gitter, das leicht kaputt geht. Da hören meine Kenntnisse so langsam auf. Die neuen Polywell-Reaktoren ersetzen - so glaube ich - dies gefährdete Gitter durch speziell geformte elektrische Felder, die durch die merkwürdig aussehenden Spulen erzeugt werde. Aber da sollte sich doch lieber Leute melden, die mehr Ahnung haben.

Matjes

Bezgl Polywell gibt es hier einen Thread:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=3345.15

Hallo Leute

Für alle, die sich für die Fusionsexperimente von Prof. Bussard
und seine Firma interessieren: Hier ist ein Link auf ein Paper von ihm:

http://www.emc2fusion.org/2006-9%20IAC%20Paper.pdf

Das Papier ist natürlich auf englisch.

Matjes

Das mit der "kotrollierten" Kerfusion steckt ja noch total in den Kinderschuhen.
ITER wird ein Riesen Ding und dabei ist->wird er schon wesentlich kleiner (mal wieder die Finanzen)
als er ursprünglich mal werden sollte. Das Ding in ein Raumschiff zu bekommen?
Ab sonsten stellt die Fusion ja nun erst mal nur ne Energiequelle da, Ich würd es
deshalb nicht gleich als Antrieb bezeichnen, man benötigt ja auch noch ein Triebwerk wie
Vasimr zum Beispiel.

Derartig in den Kinderschuhen steckt die Kernfusion eigentlich nicht mehr, es wird schließlich seit über 50 Jahren daran geforscht (mit dem steten Versprechen, es in 50 Jahren geschafft zu haben). Und natürlich wird es, auch nach dem wir Kernfusion als Energiequelle nutzen können,noch einige Zeit dauern, bis Kernfusion auch in der Raumfahrt Anwendung findet,  alleine schon deshalb, weil Fusionsreaktoren eine gewisse Mindestgröße haben müssen, um Energie zu liefern.

Und natürlich wird es, auch nach dem wir Kernfusion als Energiequelle nutzen können,noch einige Zeit dauern, bis Kernfusion auch in der Raumfahrt Anwendung findet,  alleine schon deshalb, weil Fusionsreaktoren eine gewisse Mindestgröße haben müssen, um Energie zu liefern.

Das heißt also, dass, wenn man mit einem Fusinsreaktor als antrieb ins All fliegen will, den modular oder mit einer Schwerlastrakete startet, die sogar die Ares V, die immerhin 188t ind den Erdorbit bringen kann, in den Schatten stellen würde. Da wäre ja modular am einfachsten.

Das heißt also, dass, wenn man mit einem Fusinsreaktor als antrieb ins All fliegen will, den modular oder mit einer Schwerlastrakete startet, die sogar die Ares V, die immerhin 188t ind den Erdorbit bringen kann, in den Schatten stellen würde. Da wäre ja modular am einfachsten.

Das heisst vor allem, dass wenn man mit einem Fusionsreaktor ins All fliegen moechte, man am besten noch nicht geboren ist, um das dann noch als ruestiger Rentner erleben zu koennen. 

Gruss,
Volker

Warum denkt ihr so kompliziert und wollt erst Strom aus dem Wasserstoff herstellen.

Ist es denn nicht denkbar einen direkten Rückstoß zu erzeugen ? Man lässt dann eine Heliumspur hinter sich.

Da wäre es wohl effektiver den Wasserstoff, oder das Deuterium direkt hinten raus zu blasen. Bei der Fusion entsteht vorallem Energie, in Form von Wärme. Damit kann man erstmal nicht wirklich viel anfangen. Entweder wandelt man die Wärme in eine nutzbare Energieform (zB. Strom um damit ein Elektrisches Triebwerk zu betreiben) oder sie ist verschenkt. Das entstehende Helium rauszublasen ist sicher nicht effektiv.
Allerdings könnte man das Helium inonisieren, und dann als "Treibstoff" verwenden, um es durch ein Elektrische Triebwerk zu jagen. Damit würde man einen zweiten Tank sparen.

Hallo,

Bei der Fusion entsteht vorallem Energie, in Form von Wärme. Damit kann man erstmal nicht wirklich viel anfangen. Entweder wandelt man die Wärme in eine nutzbare Energieform (zB. Strom um damit ein Elektrisches Triebwerk zu betreiben) oder sie ist verschenkt. Das entstehende Helium rauszublasen ist sicher nicht effektiv.

Das Helium ist nur Ballast und muss raus. Außerdem ist es heiß und unter Druck. Damit kann es prinzipiell direkt durch eine Düse abgeleitet werden und seine thermische Energie in kinetische umwandeln und damit Impuls "erzeugen", wie in jedem normalen Triebwerk auch.

In einem Triebwerk ist Wärme nicht "verschwendet", sie ist elementarer Bestandteil einer Wärme-Kraft-Maschine.

Ob das hierbei effizient ist, muss man sehen ... aber warum nicht?

Also ich stelle mir einen Fusionsantrieb immer so vor, das im Reaktor Energie erzeugt wird, und das dabei entstehende Helium als Stützmasse benutzt wird. Das könnte durch die Umwandlung von thermischer in kinetischer Energie stattfinden, oder über den Umweg über ein elektrisches Triebwerk. Das soltte am Grad der Effektivität festgemacht werden.

In einem Triebwerk ist Wärme nicht "verschwendet", sie ist elementarer Bestandteil einer Wärme-Kraft-Maschine.

Sicher. Aber die Wärme ist bei allen Triebwerken bisher vorallem deswegen hilfreich, weil die den Druck erzeugt. Der Treibstoff wird erwärmt (derzeit meißt durch verbrennung), dabei dehnt er sich aus, und erzeugt dadurch den Druck, der den Vortrieb erzeugt.
Bei einem Fusionsantrieb ist das Helium aber auch im erwärmten Zustand kaum komprimiert. Und ohne Druck, nützt die ganze schöne Wärme nichts. Daher könnte man das Helium höchstens Elektrisch beschleunigen, um den Vortrieb zu erzeugen.

Bei einem Fusionsantrieb ist das Helium aber auch im erwärmten Zustand kaum komprimiert. Und ohne Druck, nützt die ganze schöne Wärme nichts. Daher könnte man das Helium höchstens Elektrisch beschleunigen, um den Vortrieb zu erzeugen.

Wenn ein Fluid (und auch Plasma) in einem begrenzten Volumen erhitzt wird, steigt auch der Druck. Die Aussage, dass fusioniertes und extrem erhitztes Helium keinen Druck besitzt ist nicht zutreffend. Es hängt vom begrenzenden Volumen ab.
Den "Einschluss" würden eine magnetische Brennkammer und Düse vornehmen. Das Volumen des Plasmas wäre also beschränkt und darin wäre es "dicht" mit ordentlich Druck.

das größte zu lösende Problem dürfte die magnetische Brennkammer selbst sein. Das hocherhitzte Deuterium darf nicht in mechanischen Kontakt mit den Wänden kommen.

Könnte das ein Einsatzgebiet für supraleitende Magnetspulen sein ?

Wie könnte eine gezielte Versorgung der Brennkammer mit Wasserstoff aussehen (kontinuierliche Zufuhr) ?

Ich denke diese Art des Antriebs wäre für das Vakuum des Weltalls perfekt.

das größte zu lösende Problem dürfte die magnetische Brennkammer selbst sein. Das hocherhitzte Deuterium darf nicht in mechanischen Kontakt mit den Wänden kommen.

Könnte das ein Einsatzgebiet für supraleitende Magnetspulen sein ?

Wie könnte eine gezielte Versorgung der Brennkammer mit Wasserstoff aussehen (kontinuierliche Zufuhr) ?

Wenn wir das alles so aus dem Stehgreif beantworten könnten, wären wir 1000mal so klug wie alle bisherigen Forscher zusammen

Naja... Supraleiter -> Magnet wäre sehr hilfreich, dann würde es zu keinem Kontakt mit den Wänden kommen...

Die Zufuhr... Ionisierter Wasserstoff könnte aus sicherer Entfernung hineingespritzt werden, und durch das magnetfeld hineingezogen in die 'Mini-Sonne' (also den Brennkern)

Hallo Fusionsinteressierte

Anbei ein Link für ein Filmchen auf You-Tube, der den elektrostatischen Einschluss erklärt (Favorit von Bussard bzw EMC2-Fusion):



Matjes

Hallöchen...

Es gibt bereits mehrere Konzepte zum Fusionsantrieb in der Raumfahrt (hier sind zwei):
1. http://de.wikipedia.org/wiki/Projekt_Daedalus
2. http://de.wikipedia.org/wiki/Projekt_Longshot

Funktionsweise:

http://de.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%A4gheitsfusion

Naja, Konzepte gab es viele. Mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit gibt unsere Technik eine Realisierung bislang aber nicht her. Mit anderen Worten: Reine Science Fiction!

Naja, Konzepte gab es viele. Mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit gibt unsere Technik eine Realisierung bislang aber nicht her. Mit anderen Worten: Reine Science Fiction!

Seht euch das mal an, sehr interessant, ist ein neueres Konzept in der Erforschung der Nutzung von Fission,Fusion und Antimaterie, wobei hier der Bedarf an Antiprotonen sehr gering ist, allerdings in Englisch:

http://en.wikipedia.org/wiki/Antimatter_catalyzed_nuclear_pulse_propulsion

Gruß Elite

Wie gesagt, irgendwann vielleicht mal machbar. Vielleicht auch mit viel intensiver Forschung und unendlichen Geldquellen in wenigen Jahrzehnten. Aber genau dass ist eben nicht gegeben. Es fehlt am Geld. Wenn nicht mal das Constellation Programm adäquat finanziert werden kann. Wie soll man dann eben mal schnell ein 700 Tonnen schweres Raumschiff im All bauen (genau so eins brauchst du nämlich für den Antiprotonen-Antrieb).

Klar, auf dem Papier sieht alles immer schön und einfach aus, aber nur weil sich das einer ausgedacht und mal durch gerechnet hat kann man das nicht einfach mal von heut auf morgen bauen.

Aber es macht doch immer wieder Spaß über das evtl. zukünftig mögliche zu spekulieren und deswegen sind wir hier ja auch im Konzepte-Bereich.