Ionenantrieb - Versionsgeschichte

Fmrauch: soweit erl.

2024-07-11T22:34:49Z

soweit erl.

← Nächstältere Version		Version vom 11. Juli 2024, 22:34 Uhr
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	~~{{Inuse}}~~

	[[Datei:Ionenantrieb Rakete.jpg\|thumb\|300px\|Prinzip des Ionenantriebs]]		[[Datei:Ionenantrieb Rakete.jpg\|thumb\|300px\|Prinzip des Ionenantriebs]]
	'''Ionenantrieb''' ist eine Antriebsart für Weltraumfahrzeuge. Er arbeitet mit niedrigem Schub und somit geringer Beschleunigung. Im Unterschied zu anderen Antriebsarten wird der „Treibstoff“ hier nicht verbrannt. Ionentriebwerke erzeugen zwar einen für den Raketenstart direkt von der Erde zu geringen Schub, sind aber im Weltraum für den Dauerbetrieb um so besser geeignet. Die erste Raumsonde mit Ionenantrieb war die 1998 gestartete [[Deep Space 1]],		'''Ionenantrieb''' ist eine Antriebsart für Weltraumfahrzeuge. Er arbeitet mit niedrigem Schub und somit geringer Beschleunigung. Im Unterschied zu anderen Antriebsarten wird der „Treibstoff“ hier nicht verbrannt. Ionentriebwerke erzeugen zwar einen für den Raketenstart direkt von der Erde zu geringen Schub, sind aber im Weltraum für den Dauerbetrieb um so besser geeignet. Die erste Raumsonde mit Ionenantrieb war die 1998 gestartete [[Deep Space 1]],

Fmrauch: /* Raketengrundgleichung */ die Zusammensetzung ist egal

2024-07-11T22:33:05Z

Raketengrundgleichung: die Zusammensetzung ist egal

← Nächstältere Version		Version vom 11. Juli 2024, 22:33 Uhr
Zeile 18:		Zeile 18:
	Die Ausgangswerte sind		Die Ausgangswerte sind
	v_gasaustritt = 24500 m/s<br>		v_gasaustritt = 24500 m/s<br>
	m_0 = 486,3 kg (Startgewicht mit 82,3 kg ~~Xenon-Gas~~ und 404 kg Konstruktionsmaterial)<br>		m_0 = 486,3 kg (Startgewicht mit 82,3 kg Treibstoff und 404 kg Konstruktionsmaterial)<br>
	m_end = 404 kg Konstruktionsmaterial<br>		m_end = 404 kg Konstruktionsmaterial<br>
	v_end = 4543 m/s Endgeschwindigkeit nach Verbrauch des Treibstoffvorrates.		v_end = 4543 m/s Endgeschwindigkeit nach Verbrauch des Treibstoffvorrates.

Fmrauch: /* Wirkungsweise Ionenantrieb */

2024-07-11T22:32:23Z

Wirkungsweise Ionenantrieb

← Nächstältere Version		Version vom 11. Juli 2024, 22:32 Uhr
Zeile 25:		Zeile 25:

	== Wirkungsweise Ionenantrieb ==		== Wirkungsweise Ionenantrieb ==
	Im Vergleich zu einem - herkömmlichen - Verbrennungsantrieb ist die Geschwindigkeit des Gasaustritts bei einem Ionenantrieb ziemlich groß. Die Antriebsenergie wird hauptsächlich über die Geschwindigkeit und den Masseausstoß erreicht und weniger durch die Ausdehnung des Gases oder die Verbrennungstemperatur. Die Leistungsausbeute ist sechs- bis zehnmal größer. Allerdings wird eine verhältnismäßig hohe Beladung für die Erzeugung der elektrischen Energie mitgeschleppt, welche zur Ionisierung der Atome mittels Beschuß durch energiereiche ~~Elektronen~~ benötigt wird. Unter Ionisierung oder Ionisation versteht man die Herauslösung von Elektronen aus einem Atom. Im Falle dieses Ionenantriebs geschieht dies durch den Beschuss mittels Elektronen. Werden auf diese Weise Elektronen abgetrennt, bleibt ein positiv geladenes Ion zurück, welches man in einem elektrischen Feld beschleunigen kann. Die beschleunigten Ionen müssen wieder neutralisiert werden, da sie andernfalls zum Raumschiff zurück strömen und dieses abbremsen würden.		Im Vergleich zu einem - herkömmlichen - Verbrennungsantrieb ist die Geschwindigkeit des Gasaustritts bei einem Ionenantrieb ziemlich groß. Die Antriebsenergie wird hauptsächlich über die Geschwindigkeit und den Masseausstoß erreicht und weniger durch die Ausdehnung des Gases oder die Verbrennungstemperatur. Die Leistungsausbeute ist sechs- bis zehnmal größer. Allerdings wird eine verhältnismäßig hohe Beladung für die Erzeugung der elektrischen Energie mitgeschleppt, welche zur Ionisierung der Atome mittels Beschuß durch energiereiche [[Elektron]]en benötigt wird. Unter Ionisierung oder Ionisation versteht man die Herauslösung von Elektronen aus einem Atom. Im Falle dieses Ionenantriebs geschieht dies durch den Beschuss mittels Elektronen. Werden auf diese Weise Elektronen abgetrennt, bleibt ein positiv geladenes Ion zurück, welches man in einem elektrischen Feld beschleunigen kann. Die beschleunigten Ionen müssen wieder neutralisiert werden, da sie andernfalls zum Raumschiff zurück strömen und dieses abbremsen würden.

	Als Treibstoffe können theoretisch [[Xenon]], [[Quecksilber]], [[Krypton]], [[Cäsium]] oder [[Rubidium]] dienen. Meistens wird Xenon oder Krypton verwendet, da sich diese [[Edelgase]] - im Gegensatz etwa zu Quecksilber verdichten lassen und somit weniger Platz beanspruchen. Cäsium und Rubidium ergaben Probleme bei den ersten Versuchen. Für den Vorgang der Ionisation wird vergleichsweise viel elektrische Energie verwendet, die man durch Solar-Module auf meterlangen Sonnenpaddeln gewinnen kann. Die Ionen werden dann mit der vergleichsweise hohen Geschwindigkeit von 30 bis 200 km/s aus der Düse ins Weltall ausgestoßen.		Als Treibstoffe können theoretisch [[Xenon]], [[Quecksilber]], [[Krypton]], [[Cäsium]] oder [[Rubidium]] dienen. Meistens wird Xenon oder Krypton verwendet, da sich diese [[Edelgase]] - im Gegensatz etwa zu Quecksilber verdichten lassen und somit weniger Platz beanspruchen. Cäsium und Rubidium ergaben Probleme bei den ersten Versuchen. Für den Vorgang der Ionisation wird vergleichsweise viel elektrische Energie verwendet, die man durch Solar-Module auf meterlangen Sonnenpaddeln gewinnen kann. Die Ionen werden dann mit der vergleichsweise hohen Geschwindigkeit von 30 bis 200 km/s aus der Düse ins Weltall ausgestoßen.

Fmrauch: /* Wirkungsweise Ionenantrieb */

2024-07-11T22:31:30Z

Wirkungsweise Ionenantrieb

← Nächstältere Version		Version vom 11. Juli 2024, 22:31 Uhr
Zeile 25:		Zeile 25:

	== Wirkungsweise Ionenantrieb ==		== Wirkungsweise Ionenantrieb ==
	Im Vergleich zu einem - herkömmlichen - Verbrennungsantrieb ist die Geschwindigkeit des Gasaustritts bei einem Ionenantrieb ziemlich groß. Die Antriebsenergie wird hauptsächlich über die Geschwindigkeit und den Masseausstoß erreicht und weniger durch die Ausdehnung des Gases oder die ~~Brennungstemperatur~~. Die Leistungsausbeute ist sechs- bis zehnmal größer. Allerdings wird eine verhältnismäßig hohe Beladung für die Erzeugung der elektrischen Energie mitgeschleppt, welche zur Ionisierung der Atome mittels Beschuß durch energiereiche Elektronen benötigt wird. Unter Ionisierung oder Ionisation versteht man die Herauslösung von Elektronen aus einem Atom. Im Falle dieses Ionenantriebs geschieht dies durch den Beschuss mittels Elektronen. Werden auf diese Weise Elektronen abgetrennt, bleibt ein positiv geladenes Ion zurück, welches man in einem elektrischen Feld beschleunigen kann. Die beschleunigten Ionen müssen wieder neutralisiert werden, da sie andernfalls zum Raumschiff zurück strömen und dieses abbremsen würden.		Im Vergleich zu einem - herkömmlichen - Verbrennungsantrieb ist die Geschwindigkeit des Gasaustritts bei einem Ionenantrieb ziemlich groß. Die Antriebsenergie wird hauptsächlich über die Geschwindigkeit und den Masseausstoß erreicht und weniger durch die Ausdehnung des Gases oder die Verbrennungstemperatur. Die Leistungsausbeute ist sechs- bis zehnmal größer. Allerdings wird eine verhältnismäßig hohe Beladung für die Erzeugung der elektrischen Energie mitgeschleppt, welche zur Ionisierung der Atome mittels Beschuß durch energiereiche Elektronen benötigt wird. Unter Ionisierung oder Ionisation versteht man die Herauslösung von Elektronen aus einem Atom. Im Falle dieses Ionenantriebs geschieht dies durch den Beschuss mittels Elektronen. Werden auf diese Weise Elektronen abgetrennt, bleibt ein positiv geladenes Ion zurück, welches man in einem elektrischen Feld beschleunigen kann. Die beschleunigten Ionen müssen wieder neutralisiert werden, da sie andernfalls zum Raumschiff zurück strömen und dieses abbremsen würden.

	Als Treibstoffe können theoretisch [[Xenon]], [[Quecksilber]], [[Krypton]], [[Cäsium]] oder [[Rubidium]] dienen. Meistens wird Xenon oder Krypton verwendet, da sich diese [[Edelgase]] - im Gegensatz etwa zu Quecksilber verdichten lassen und somit weniger Platz beanspruchen. Cäsium und Rubidium ergaben Probleme bei den ersten Versuchen. Für den Vorgang der Ionisation wird vergleichsweise viel elektrische Energie verwendet, die man durch Solar-Module auf meterlangen Sonnenpaddeln gewinnen kann. Die Ionen werden dann mit der vergleichsweise hohen Geschwindigkeit von 30 bis 200 km/s aus der Düse ins Weltall ausgestoßen.		Als Treibstoffe können theoretisch [[Xenon]], [[Quecksilber]], [[Krypton]], [[Cäsium]] oder [[Rubidium]] dienen. Meistens wird Xenon oder Krypton verwendet, da sich diese [[Edelgase]] - im Gegensatz etwa zu Quecksilber verdichten lassen und somit weniger Platz beanspruchen. Cäsium und Rubidium ergaben Probleme bei den ersten Versuchen. Für den Vorgang der Ionisation wird vergleichsweise viel elektrische Energie verwendet, die man durch Solar-Module auf meterlangen Sonnenpaddeln gewinnen kann. Die Ionen werden dann mit der vergleichsweise hohen Geschwindigkeit von 30 bis 200 km/s aus der Düse ins Weltall ausgestoßen.

Fmrauch: /* Raketengrundgleichung */ Vergleichszahlen

2024-07-11T22:28:06Z

Raketengrundgleichung: Vergleichszahlen

← Nächstältere Version		Version vom 11. Juli 2024, 22:28 Uhr
Zeile 15:		Zeile 15:

	v_end = 24500 m/s * ln ( 486,3 kg/404 kg) = 4543 m/s<br>		v_end = 24500 m/s * ln ( 486,3 kg/404 kg) = 4543 m/s<br>
	~~Mit:<br>~~
			Die Ausgangswerte sind
	v_gasaustritt = 24500 m/s<br>		v_gasaustritt = 24500 m/s<br>
	m_0 = 486,3 kg (Startgewicht mit 82,3 kg Xenon-Gas und 404 kg Konstruktionsmaterial)<br>		m_0 = 486,3 kg (Startgewicht mit 82,3 kg Xenon-Gas und 404 kg Konstruktionsmaterial)<br>
	m_end = 404 kg Konstruktionsmaterial<br>		m_end = 404 kg Konstruktionsmaterial<br>
	v_end = 4543 m/s Endgeschwindigkeit ~~im Space~~ nach Verbrauch des Treibstoffvorrates.~~<br>~~		v_end = 4543 m/s Endgeschwindigkeit nach Verbrauch des Treibstoffvorrates.

			Im Vergleich dazu erreicht die erste Stufe einer [[Saturn V]] bei Brennschluss 2300 m/s in einer Höhe von 61 km über der Erde.

	== Wirkungsweise Ionenantrieb ==		== Wirkungsweise Ionenantrieb ==

Fmrauch: /* Wirkungsweise Ionenantrieb */

2024-07-11T22:23:54Z

Wirkungsweise Ionenantrieb

← Nächstältere Version		Version vom 11. Juli 2024, 22:23 Uhr
Zeile 22:		Zeile 22:

	== Wirkungsweise Ionenantrieb ==		== Wirkungsweise Ionenantrieb ==
	Im Vergleich zu einem - herkömmlichen - Verbrennungsantrieb ist die Geschwindigkeit des Gasaustritts bei einem Ionenantrieb ziemlich groß. Die Antriebsenergie wird hauptsächlich über die Geschwindigkeit und den Masseausstoß erreicht und weniger durch die Ausdehnung des Gases. Die Leistungsausbeute ist ~~ungefähr~~ zehnmal größer. Allerdings wird eine verhältnismäßig hohe Beladung für die Erzeugung der elektrischen Energie mitgeschleppt, welche zur Ionisierung der Atome mittels Beschuß durch energiereiche Elektronen benötigt wird. Unter Ionisierung oder Ionisation versteht man die Herauslösung von Elektronen aus einem Atom. Im Falle dieses Ionenantriebs geschieht dies durch den Beschuss mittels Elektronen. Werden auf diese Weise Elektronen abgetrennt, bleibt ein positiv geladenes Ion zurück, welches man in einem elektrischen Feld beschleunigen kann. Die beschleunigten Ionen müssen wieder neutralisiert werden, da sie andernfalls zum Raumschiff zurück strömen und dieses abbremsen würden.		Im Vergleich zu einem - herkömmlichen - Verbrennungsantrieb ist die Geschwindigkeit des Gasaustritts bei einem Ionenantrieb ziemlich groß. Die Antriebsenergie wird hauptsächlich über die Geschwindigkeit und den Masseausstoß erreicht und weniger durch die Ausdehnung des Gases oder die Brennungstemperatur. Die Leistungsausbeute ist sechs- bis zehnmal größer. Allerdings wird eine verhältnismäßig hohe Beladung für die Erzeugung der elektrischen Energie mitgeschleppt, welche zur Ionisierung der Atome mittels Beschuß durch energiereiche Elektronen benötigt wird. Unter Ionisierung oder Ionisation versteht man die Herauslösung von Elektronen aus einem Atom. Im Falle dieses Ionenantriebs geschieht dies durch den Beschuss mittels Elektronen. Werden auf diese Weise Elektronen abgetrennt, bleibt ein positiv geladenes Ion zurück, welches man in einem elektrischen Feld beschleunigen kann. Die beschleunigten Ionen müssen wieder neutralisiert werden, da sie andernfalls zum Raumschiff zurück strömen und dieses abbremsen würden.

	Als Treibstoffe können theoretisch [[Xenon]], [[Quecksilber]], [[Krypton]], [[Cäsium]] oder [[Rubidium]] dienen. Meistens wird Xenon oder Krypton verwendet, da sich diese [[Edelgase]] - im Gegensatz etwa zu Quecksilber verdichten lassen und somit weniger Platz beanspruchen. Für den Vorgang der Ionisation wird vergleichsweise viel elektrische Energie verwendet, die man ~~momentan~~ durch Solar-Module auf meterlangen Sonnenpaddeln ~~gewinnt~~. Die Ionen werden dann mit der vergleichsweise hohen Geschwindigkeit von 30 bis 200 km/s aus der Düse ins Weltall ausgestoßen.		Als Treibstoffe können theoretisch [[Xenon]], [[Quecksilber]], [[Krypton]], [[Cäsium]] oder [[Rubidium]] dienen. Meistens wird Xenon oder Krypton verwendet, da sich diese [[Edelgase]] - im Gegensatz etwa zu Quecksilber verdichten lassen und somit weniger Platz beanspruchen. Cäsium und Rubidium ergaben Probleme bei den ersten Versuchen. Für den Vorgang der Ionisation wird vergleichsweise viel elektrische Energie verwendet, die man durch Solar-Module auf meterlangen Sonnenpaddeln gewinnen kann. Die Ionen werden dann mit der vergleichsweise hohen Geschwindigkeit von 30 bis 200 km/s aus der Düse ins Weltall ausgestoßen.

	== Weitere Entwicklung ==		== Weitere Entwicklung ==

Fmrauch: /* Weitere Entwicklung */ ist schon überholt

2024-07-11T22:18:46Z

Weitere Entwicklung: ist schon überholt

← Nächstältere Version		Version vom 11. Juli 2024, 22:18 Uhr
Zeile 27:		Zeile 27:

	== Weitere Entwicklung ==		== Weitere Entwicklung ==
	Die bisher eingesetzten Ionenantriebe besitzen wenig Schubkraft ~~- aus~~ diesem Grunde ~~wird~~ ein neuer Typus von Ionenantrieb entwickelt, bei dem aus den produzierten Ionen mit Hilfe eines Hochfrequenzgenerators ein extrem heißes Plasma erzeugt wird, dessen Leistungsausbeute größer ist. In naher Zukunft soll so eine Leistung von 200 kW realisiert werden. Da momentan "nur" Solarenergie Verwendung findet, bleibt die verfügbare elektrische Energie begrenzt - hier wird daran geforscht, die Solar-Module durch einen Kernreaktor zu ersetzen.		Die bisher eingesetzten Ionenantriebe besitzen wenig Schubkraft. Aus diesem Grunde wurde ein neuer Typus von Ionenantrieb entwickelt, bei dem aus den produzierten Ionen mit Hilfe eines Hochfrequenzgenerators ein extrem heißes Plasma erzeugt wird, dessen Leistungsausbeute größer ist. In naher Zukunft soll so eine Leistung von 200 kW realisiert werden. Da momentan "nur" Solarenergie Verwendung findet, bleibt die verfügbare elektrische Energie begrenzt - hier wird daran geforscht, die Solar-Module durch einen Kernreaktor zu ersetzen.

	== Weblinks ==		== Weblinks ==

Fmrauch: /* Raketengrundgleichung */

2024-07-11T22:16:36Z

Raketengrundgleichung

← Nächstältere Version		Version vom 11. Juli 2024, 22:16 Uhr
Zeile 12:		Zeile 12:
	Aus dieser Formel ergibt sich, dass die erreichbare Endgeschwindigkeit proportional zur Geschwindigkeit des Gasaustritts ist.		Aus dieser Formel ergibt sich, dass die erreichbare Endgeschwindigkeit proportional zur Geschwindigkeit des Gasaustritts ist.

	~~=== Beispiel für~~ ein Raumfahrzeug mit Ionenantrieb ~~===~~		Für ein Raumfahrzeug mit Ionenantrieb ergibt sich zum Beispiel:

	v_end = 24500 m/s * ln ( 486,3 kg/404 kg) = 4543 m/s<br>		v_end = 24500 m/s * ln ( 486,3 kg/404 kg) = 4543 m/s<br>

Fmrauch: /* Raketengrundgleichung */ erstmal die Grundaussage !

2024-07-11T22:14:04Z

Raketengrundgleichung: erstmal die Grundaussage !

← Nächstältere Version		Version vom 11. Juli 2024, 22:14 Uhr
Zeile 9:		Zeile 9:

	v_end = v_gasaustritt * ln (m_o/m_end)		v_end = v_gasaustritt * ln (m_o/m_end)

			Aus dieser Formel ergibt sich, dass die erreichbare Endgeschwindigkeit proportional zur Geschwindigkeit des Gasaustritts ist.

	=== Beispiel für ein Raumfahrzeug mit Ionenantrieb ===		=== Beispiel für ein Raumfahrzeug mit Ionenantrieb ===
Zeile 18:		Zeile 20:
	m_end = 404 kg Konstruktionsmaterial<br>		m_end = 404 kg Konstruktionsmaterial<br>
	v_end = 4543 m/s Endgeschwindigkeit im Space nach Verbrauch des Treibstoffvorrates.<br>		v_end = 4543 m/s Endgeschwindigkeit im Space nach Verbrauch des Treibstoffvorrates.<br>

	Aus dieser Formel ergibt sich, dass die erreichbare Endgeschwindigkeit v_end groß ist, wenn die Geschwindigkeit des Gasaustritts (v_gasaustritt] aus der Düse besonders groß und das übrigbleibende Gewicht (m_end) ohne Treibstoff, klein ist.

	== Wirkungsweise Ionenantrieb ==		== Wirkungsweise Ionenantrieb ==

Fmrauch: /* Beispiel für ein Raumfahrzeug mit Ionenantrieb */ falsche Zahlen, Gleichung stimmt nicht

2024-07-11T22:11:36Z

Beispiel für ein Raumfahrzeug mit Ionenantrieb: falsche Zahlen, Gleichung stimmt nicht

← Nächstältere Version		Version vom 11. Juli 2024, 22:11 Uhr
Zeile 12:		Zeile 12:
	=== Beispiel für ein Raumfahrzeug mit Ionenantrieb ===		=== Beispiel für ein Raumfahrzeug mit Ionenantrieb ===

	v_end = 24500 m/s * ln ( 486.3 kg/404 kg) = 4543 m/s<br>		v_end = 24500 m/s * ln ( 486,3 kg/404 kg) = 4543 m/s<br>
	Mit:<br>		Mit:<br>
	v_gasaustritt = 24500 m/s<br>		v_gasaustritt = 24500 m/s<br>
	m_0 = 486.3 kg (Startgewicht mit ~~81.5~~ kg Xenon-Gas und 404 kg Konstruktionsmaterial)<br>		m_0 = 486,3 kg (Startgewicht mit 82,3 kg Xenon-Gas und 404 kg Konstruktionsmaterial)<br>
	m_end = 404 kg Konstruktionsmaterial<br>		m_end = 404 kg Konstruktionsmaterial<br>
	v_end = 4543 m/s Endgeschwindigkeit im Space nach Verbrauch des Treibstoffvorrates.<br>		v_end = 4543 m/s Endgeschwindigkeit im Space nach Verbrauch des Treibstoffvorrates.<br>