Bei welchen Fahrstrecken sind Ionenmotoren schneller und effizienter als herkömmliche Kraftstoffmotoren?

Laut Scientific American (Februar 2009) starten Ionentriebwerke langsam, bauen aber während der Fahrt Geschwindigkeit auf. Bei welcher Wegstrecke wäre ein Ionentriebwerk (z. B. ein Ionentriebwerk, ein Hall-Triebwerk oder ein magnetoplasmadynamisches Triebwerk) schneller und/oder effizienter als herkömmliche (Fest-/Flüssig-)Brennstofftriebwerke.

Antworten (1)

Auf die Gefahr hin, Ihre Frage nicht direkt zu beantworten, möchte ich Ihnen vorschlagen, dass Sie zwei andere, bessere Gütezahlen für die Vortriebseffizienz als Entfernung und Geschwindigkeit berücksichtigen: spezifischer Impuls und Schub . Diese beiden Maßnahmen sind sinnvoller, weil sie die zentrale Hürde in der Raumfahrt berühren: Energie. Eine gute Veranschaulichung dazu finden Sie hier auf Wikipedia . Beachten Sie, dass Mond und Mars ungefähr den gleichen Energieabstand von LEO haben.

Zwei Punkte im Raum können weit voneinander entfernt sein, erfordern aber sehr wenig Energie, um sich zwischen ihnen zu bewegen. Umgekehrt können zwei Punkte im Raum relativ nahe beieinander liegen, erfordern aber eine große Menge an Energie, um sich zwischen ihnen zu bewegen.

Chemische Raketen werden wahrscheinlich immer einen höheren Schub liefern und Ionentriebwerke werden wahrscheinlich immer einen höheren spezifischen Impuls liefern. Diese Maßnahmen bilden sich dann in der Regel in Laufzeit und Masseneffizienz ab. Wenn Sie eine schnelle Transitzeit haben müssen, gewinnen chemische Raketen normalerweise bis zu der praktischen Grenze, die durch die Raketengleichung und die Hohmann-Transferbahnen auferlegt wird . Von da an geht es nur noch um Ionenantrieb und langsame, spiralförmige Flugbahnen.

Wenn dem spezifischen Impuls des Ionenmotors nichts Katastrophales passiert, werden chemische Motoren sicherlich einen geringeren spezifischen Impuls liefern, aus dem einfachen Grund, dass die chemische Energie pro Masseneinheit der meisten energetischen Kraftstoffe nicht mit der kinetischen Energie verglichen werden kann, die auf dieselbe Masse übertragen wird von Ionen-Motor.
Unbedingt. Wenn Sie den TWR nicht benötigen, werden Sie wahrscheinlich Ion verwenden wollen.
Die Entfernung ist auch ein nützliches Maß, da die Effizienz eines Ionenantriebs es ermöglicht, Flugbahnen zu nehmen, die eine chemische Rakete nicht erreichen kann – aber nur, wenn sie genügend Reisezeit hat, um die erforderliche Geschwindigkeit aufzubauen. Zum Beispiel ist eine chemische Rakete, die in die Pluto-Umlaufbahn fliegt, ziemlich auf einen langsamen Hohmann-Transfer beschränkt, während eine Ionenrakete eine schnellere Flugbahn mit konstantem Schub verwenden kann; Auf dem Weg zum Mond schlägt die dreitägige Hohmann-Flugzeit die mehrmonatige Spirale des Ionenantriebs.
Gültige Kommentare zur Entfernung, aber nicht wirklich eine Funktion der Antriebseffizienz - eher eine Anforderung für das gesamte System.
Bei welchen Fahrstrecken sind Ionenmotoren schneller und effizienter als herkömmliche Kraftstoffmotoren?
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