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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Ionenantrieb: Treibstoff für die Reise zum Mars? |
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| | | Die von der Sonde SMART-1 geschossenen Fotos sind eigentlich nur eine willkommene Begleiterscheinung der ESA-Mission. Denn im Mittelpunkt steht die Weiterentwicklung des innovativen Ionenantriebs. |
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Seit rund 16 Monaten ist das Raumschiff mit Ionenantrieb unterwegs. Nach Ansicht des an der Entwicklung beteiligten österreichischen Wissenschaftlers Martin Tajmar von den Austrian Research Centers (ARC) ist der Ionenantrieb auch die größte Hoffnung für einen bemannten Marsflug in absehbarer Zeit.
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Antrieb aus Strom und Xenon
Mit spektakulären, Feuer speienden Raketentriebwerken hat der Ionen-Antrieb nichts gemeinsam. Genau genommen handelt es sich um einen Elektroantrieb. Es wird Strom benötigt, der von den Solar-Paneelen erzeugt wird. 1,5 Kilowatt verbraucht das Triebwerk, weniger als ein handelsüblicher Heizlüfter.
Der eigentliche Treibstoff ist das Edelgas Xenon. Im Triebwerk werden die Atome ionisiert und die dann positiv geladenen Teilchen durch ein elektrisches Feld auf eine Geschwindigkeit von bis zu 20 Kilometer pro Sekunde beschleunigt. Der Ionenstrahl erzeugt den nötigen Rückstoß, um die Sonde langsam, aber kontinuierlich zu beschleunigen. |
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 Mehr zum Thema Ionenantrieb bei Wikipedia.de |
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Geringere Schubkraft, dafür jahrelang einsetzbar |
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Die Schubkraft ist im Vergleich zu einem chemischen Raketen-Antrieb viel geringer, dafür kann ein solches Triebwerk jahrelang laufen und ein Raumfahrzeug durch den luftleeren Raum beständig antreiben.
Der größte Vorzug des Antriebs ist der geringe Treibstoffverbrauch. Er benötigt im Vergleich zu Verbrennungstriebwerken nur rund ein Zehntel des Treibstoffs. Dies könnte in Zukunft vor allem für interplanetare Raum-Sonden entscheidend sein, bei denen bis zu 80 Prozent der mitgeführten Masse aus Treibstoff besteht.
Je weniger Kraftstoff man mitführen muss, desto mehr Nutzlast, etwa wissenschaftliche Instrumente, kann man auf die Sonde packen.
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In einem halben Jahr zum Mars |
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"Der Ionenantrieb könnte ein bemanntes Raumschiff in etwa einem halben Jahr zum Mars bringen", ist Tajmar angesichts der erfolgreichen SMART-1-Mission im Gespräch mit der APA überzeugt. Bisherige Prognosen gehen dagegen bei Verwendung von chemischen Antrieben von einer Reisezeit von rund eineinhalb Jahren aus. Und das wäre nach dem derzeitigen Stand der Technik zu lange.
Astronauten würden zu viel von der aggressiven Weltraumstrahlung abbekommen, es müssten sogar Todesfälle eingeplant werden. Mars-Reisende wären deutlich mehr Strahlung ausgesetzt als etwa die Bewohner der Raumstation ISS, da sie im Gegensatz zu letzteren die schützende Magnetosphäre der Erde verlassen.
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Weltraumstrahlung "boykottierte" Triebwerke |
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Die Weltraumstrahlung - die zu einem guten Teil von der Sonne kommt - hat den Wissenschaftlern auch im Verlaufe von SMART-1 schon Kopfzerbrechen bereitet. Das Triebwerk hat sich nämlich immer wieder ausgeschaltet. Man fand heraus, dass es die Strahlung war, welche die Steuerung beeinflusste.
Nun sorgt eine eigens dafür entwickelte Software dafür, dass sich der Motor nach einem Ausfall automatisch wieder einschaltet. "Für die Zukunft müssen wir dafür sorgen, dass die Steuerung strahlungsresistent wird", sagte Tajmar.
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Kinderkrankheit: Elektrische Aufladung |
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Eine weitere Kinderkrankheit des Systems ist die Aufladung. So verändert sich das elektrische Potenzial während des Betriebes. Vor allem die Stellung der Solarzellen hat einen nicht zu unterschätzenden Einfluss auf den Antrieb, indem sie die beschleunigten Teilchen ein wenig anziehen. Für die nächste Generation von Ionenantrieben wird man diesem Umstand Rechnung tragen müssen und etwa Antrieb und Solarzellen weiter von einander entfernt anbringen.
[science.ORF.at/APA, 2.2.05]
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Meldungen zur SMART-1-Mission in science.ORF.at
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01.01.2010 |
