gov-civil-vilareal.ptPhysiker entwirft Magnetschubtriebwerk, das uns zum Roten Planeten katapultieren könnte
>Während SpaceX die Testphase für Starship fortsetzt und sich die Begeisterung für einen tatsächlichen bemannten Flug zum Mars ausbreitet, wird ein interessantes magnetisches Schubraketenkonzept von der Physikerin Fatima Ebrahimi vom US-Energieministerium (DOE) entwickelt. Princeton Plasmaphysik-Labor (PPPL) könnte die Mission viel kostengünstiger machen.
Die Machbarkeit sicherer, nachhaltiger Antriebssysteme, die herkömmliche Raketenantriebe auf chemischer Basis auf Weltraumreisen übertreffen werden, nicht nur in unserem eigenen Sonnensystem, sondern eines Tages vielleicht zu einer fernen Galaxie außerhalb der Milchstraße, beschäftigt Astrophysiker.
Ionentriebwerke, einst der Standardbeschleunigungsmodus für fantasievolle Science-Fiction-Autoren und jetzt das bevorzugte Positionierungsgerät für NASA-Wissenschaftler und -Ingenieure in ihren Satelliten, könnten eine größere Ausdauer haben und viel billiger zu betreiben sind, erzeugen aber einen winzigen Schub für die Beschleunigung Zwecke. Dies ist nicht gerade eine praktikable Option für eine Reise zum Roten Planeten, wo Hunderte Tonnen von Raumfahrzeugen über den Himmel bewegt werden.
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Das Princeton-Team von Ebrahimi hat ein neues Konzept entwickelt, bei dem der gleiche grundlegende kosmische Mechanismus verwendet wird, der dabei hilft, Sonneneruptionen von unserer Sonne wegzuschieben. Diese heftigen Eruptionen bestehen aus geladenen Atomen und Teilchen, die als Plasma bekannt sind und in starken Magnetfeldern eingeschlossen sind. Ihre Ergebnisse wurden auf der Online-Forschungsseite veröffentlicht, Zeitschrift für Plasmaphysik .
Um diese dynamische Energie für ein effektives Antriebssystem nutzbar zu machen, zielt Ebrahimi auf eine Art von Wechselwirkung namens magnetische Wiederverbindung ab, bei der sich Magnetfelder in hochgeladenen Plasmaumgebungen automatisch umstrukturieren, um zu konvergieren, zu trennen und wieder zu konvergieren.
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Die Folge dieser zyklischen Reaktion ist ein beeindruckendes Kraftpaket aus kinetischer Energie, thermischer Energie und Teilchenbeschleunigung. Dieses Phänomen ist nicht auf Sterne beschränkt, sondern tritt auch in der Atmosphäre unseres Planeten und in Tokamak-Fusionsreaktoren wie dem National Spherical Torus Experiment von PPPL auf.
Dieses innovative Triebwerk erzeugt eine Bewegung, indem es sowohl Plasmapartikel als auch magnetische Blasen ausstößt, die als Plasmoide bekannt sind und die Leistung des Antriebs erhöhen.
'Fernreisen dauern Monate oder Jahre, weil der spezifische Impuls chemischer Raketentriebwerke sehr gering ist, so dass das Schiff eine Weile braucht, um seine Geschwindigkeit zu erreichen.' Ebrahimi erklärt . „Aber wenn wir Triebwerke auf der Grundlage magnetischer Wiederverbindung herstellen, könnten wir möglicherweise Langstreckenmissionen in kürzerer Zeit abschließen. Während andere Triebwerke schweres Gas benötigen, das aus Atomen wie Xenon besteht, können Sie bei diesem Konzept jede gewünschte Gasart verwenden.'
Bildnachweis: Elle Starkman, PPPL Office of Communications und ITER
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Ein magnetisches Triebwerk funktioniert ähnlich wie moderne Ionentriebwerke, die bei einer Vielzahl von Sonden und Raumfahrzeugen immer häufiger eingesetzt werden. Diese funktionieren, indem sie eine Treibladungsbasis aus schweren Atomen wie Xenon aufladen, dann ein elektrisches Feld anlegen und sie beschleunigen. In Ebrahmis faszinierendem Konzept werden Magnetfelder für den Beschleunigungsjob rekrutiert.
Derzeit zeigen Computersimulationen, die von PPPL-Computern und dem National Energy Research Scientific Computing Center am Lawrence Berkeley National Laboratory in Berkeley, Kalifornien, abgeleitet wurden, dass magnetische Rückkopplungstriebwerke theoretisch zehnmal schnellere Abgasgeschwindigkeiten erzeugen können als alle heute verwendeten elektrischen Antriebssysteme.
Diese Arbeit wurde von früheren Fusionsarbeiten inspiriert und dies ist das erste Mal, dass Plasmoide und Wiederverbindung für Weltraumantriebe vorgeschlagen wurden. Ebrahimi hinzugefügt . Der nächste Schritt ist der Bau eines Prototyps!
