{"id":98639,"date":"2019-06-14T08:16:10","date_gmt":"2019-06-14T06:16:10","guid":{"rendered":"https:\/\/osr.org\/?p=98639"},"modified":"2024-05-23T14:46:23","modified_gmt":"2024-05-23T12:46:23","slug":"ionenantrieb-treibt-raumfahrzeug-an","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/osr.org\/de\/blog\/astronomie-de\/ionenantrieb-treibt-raumfahrzeug-an\/","title":{"rendered":"Ionenantrieb treibt Raumfahrzeug an"},"content":{"rendered":"

Seit der Erfindung der Raketen haben die Menschen Treibstoff wie Kerosin verwendet, um Flugzeuge und Raketen hoch \u00fcber die Wolken zu bef\u00f6rdern.\u00a0Mit dem technologischen Fortschritt haben Wissenschaftler nun gelernt, wie man Raumfahrzeuge mit Atomen antreibt.<\/p>\n

Raketenantrieb <\/strong>vs.<\/strong> Ionen<\/strong>antrieb<\/strong><\/span><\/h2>\n

Es braucht viel Treibstoff, um eine Rakete ins All zu bef\u00f6rdern. Nach dem Start brennt der erste Teil einer Rakete etwa drei Minuten lang. Dann brennt die zweite Phase der Rakete. Die gesamte Brenndauer betr\u00e4gt weniger als zehn Minuten. Zwei Dinge passieren, wenn die Rakete keinen Treibstoff mehr hat. Erstens kann sich das Raumschiff w\u00e4hrend einer Kurs\u00e4nderung selbst antreiben. Zweitens kann das Raumschiff nur wenige Tage reisen.<\/p>\n

Hall-Triebwerke wurden in den 1960er Jahren sowohl von den Russen als auch von den Amerikanern entwickelt.\u00a0Das erste im Weltraum operierende Hall-Triebwerk, ein SPT-50 an Bord eines sowjetischen Meteoriten-Raumfahrzeugs, wurde im Dezember 1971 gestartet. Sie wurden haupts\u00e4chlich zur Satellitenstabilisierung in Nord-S\u00fcd- und Ost-West-Richtungen eingesetzt.\u00a0Im Jahr 1992 besuchten amerikanische Wissenschaftler die Russen und lernten etwas \u00fcber gro\u00dfe Hall-Triebwerke.\u00a0Die Europ\u00e4ische Weltraumorganisation setzte im Jahr 2003 Hall-Triebwerke f\u00fcr die Mondumlaufbahn von Smart-1 ein.<\/p>\n

Im Weltraum kann eine chemische Rakete mit 5 km\/s Gase aussto\u00dfen. Ionenmotoren k\u00f6nnen jedoch Atome mit einer Geschwindigkeit von 90 km\/s aussto\u00dfen. Diese hohe Geschwindigkeit erm\u00f6glicht dem Raumfahrzeug eine viel effizientere Beschleunigung. Chemische Raketen haben eine Treibstoffeffizienz von 35 %. Ionenraketen hingegen haben eine Effizienz von rund 90 %. Anstatt hei\u00dfe Gase auszusto\u00dfen, sto\u00dfen Ionentriebwerke Ionen aus, die Atome sind, die eine elektrische Ladung verloren haben. Wie haben sie eine elektrische Ladung verloren? Sie haben ein Elektron verloren oder gewonnen. Im Falle eines Ionenmotors emittieren sie positiv geladene Ionen, die ein Elektron verloren haben. Des Weiteren k\u00f6nnen Ionen mit einem elektromagnetischen Feld gesteuert werden. Dieses Magnetfeld kann sie mit unglaublich hohen Geschwindigkeiten in den Weltraum beschleunigen.<\/p>\n

Ionen<\/strong>antrieb<\/strong><\/span><\/h2>\n

Ein Ionenantrieb verwendet Treibmittel.\u00a0Ein Treibmittel ist ein Gas wie Xenon.\u00a0Wissenschaftler verwenden Xenon, weil es den gew\u00fcnschten Schub erzeugt, wenn die Ionen beschleunigt werden.\u00a0Des Weiteren weist es eine hohe Speicherdichte auf.\u00a0Daher ist es einfach, es auf einem Raumschiff zu verstauen.<\/p>\n

Die meisten Triebwerke ionisieren Treibmittel durch Elektronenbeschuss: Ein energiereiches Elektron (negative Ladung) kollidiert mit einem Treibmittelatom (neutrale Ladung).\u00a0Folglich setzen die Atome Elektronen aus dem Treibstoffatom frei und f\u00fchren zu einem positiv geladenen Ion.\u00a0Das erzeugte Gas besteht aus positiven Ionen und negativen Elektronen.<\/p>\n

Die positiv geladenen Ionen werden als Ionenstrahl, der Schub erzeugt, aus dem Triebwerk heraus beschleunigt.\u00a0Der Neutralisator st\u00f6\u00dft die gleiche Menge an Elektronen aus, um die Gesamtladung des Abgasstrahls neutral zu halten.\u00a0Ohne einen Neutralisator w\u00fcrde das Raumschiff eine negative Ladung aufbauen.\u00a0Schlie\u00dflich w\u00fcrden Ionen zum Raumfahrzeug zur\u00fcckgezogen, was den Schub verringern und eine Erosion des Raumfahrzeugs verursachen w\u00fcrde.\u00a0(NASA 2019)<\/p>\n

\"Ionenantrieb\"

Bildnachweis: Studzine<\/p><\/figure> Bildnachweis: Studzine<\/p><\/div>\n

Vorteile des <\/strong>Antriebs<\/strong><\/span><\/h2>\n

Das Raumschiff tr\u00e4gt Solarmodule, wodurch die Notwendigkeit einer Batterie verringert wird.\u00a0Der Vorteil dieser Art von Antrieb besteht darin, dass sie Tage, Wochen und Monate lang funktionieren.\u00a0In 1998 verwendete die\u00a0NASA\u00a0diese Art von Triebwerk Antrieb einen Weltraumstart.\u00a0Mit dem Ionenantrieb konnten sie Asteroiden, Kometen und den Mars genau beobachten.\u00a0Auf der Erde wurden Ionenantriebe eingesetzt und funktionierten bis zu f\u00fcnf Jahre lang ununterbrochen.<\/p>\n

Mit zunehmender Technologie wird die Verwendung von Ionenantrieben zur Energiequelle f\u00fcr Raumfahrzeuge.\u00a0Eines Tages werden sie m\u00f6glicherweise zur Energiequelle f\u00fcr Maschinen auf der ganzen Welt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Seit der Erfindung der Raketen haben die Menschen Treibstoff wie Kerosin verwendet, um Flugzeuge und Raketen hoch \u00fcber die Wolken zu bef\u00f6rdern.\u00a0Mit dem technologischen Fortschritt haben Wissenschaftler nun gelernt, wie man Raumfahrzeuge mit Atomen antreibt. Raketenantrieb vs. Ionenantrieb Es braucht viel Treibstoff, um eine Rakete ins All zu bef\u00f6rdern. 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