Könnte unter Druck stehender ionisierter Sauerstoff als Brennstoffquelle für ein Ionentriebwerk verwendet werden?

Ich frage mich, ob ein Kanister mit unter Druck stehendem Sauerstoff als Brennstoffquelle für ein Ionentriebwerk verwendet werden könnte.

Um zu zeigen, wie dies konzeptionell funktionieren könnte, beziehen Sie sich bitte auf die folgende Zeichnung:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich glaube, wenn dies funktionieren würde, wäre es eine kostengünstigere Methode zur Schuberzeugung, da weder die Hardware zur Erzeugung von Magnetfeldern noch die Verwendung einer Elektronenkanone erforderlich wären, die beide für einen Standard-Ionen-Triebwerk benötigt werden.

Könnte unter Druck stehender Sauerstoff als Brennstoffquelle für ein Ionentriebwerk verwendet werden?

BEARBEITEN

Mir ist jetzt klar, dass neutrale Sauerstoffatome nicht funktionieren würden. Es müsste ein unter Druck stehender Kanister mit ionisiertem Sauerstoff mit negativer Ladung sein, oder wenn ionisierter Sauerstoff mit positiver Ladung verwendet wird, müsste die Polarität der elektrischen Feldgitter umgekehrt werden. Ich habe erfahren, dass es Maschinen gibt, die entweder ionisierten Sauerstoff mit negativer Ladung oder mit positiver Ladung erzeugen, aber ob er in einem Kanister unter Druck gesetzt werden kann, weiß ich nicht. Referenz: http://www.drkaslow.com/html/inhaled_ionized_oxygen_iiot.html

Wie wird das O2-Molekül ohne irgendetwas, das den Sauerstoff ionisiert, zu Sauerstoffionen? Nein. Mit der abgebildeten Zeichnung geht das nicht.
Und wenn es ionisiert wäre, wäre es wirklich schwer, kein sehr motorreiches Gemisch zu fahren. Ionisierter Sauerstoff ist lächerlich reaktiv.
@uhoh, ich verstehe, was du sagst. Es müsste dann ein Druckbehälter mit ionisiertem Sauerstoff mit negativer Ladung sein. Ob es in einem Kanister unter Druck gesetzt werden kann, das weiß ich nicht. Ich habe von Maschinen im medizinischen Bereich gelesen, die ionisierten Sauerstoff für Patienten mit bestimmten Blutproblemen produzieren. Referenz: drkaslow.com/html/inhaled_ionized_oxygen_iiot.html
Ich glaube nicht, dass Sie ionisierten Sauerstoff in einen Tank füllen können. Sie müssten den Sauerstoff durch einen Ionisator leiten, wenn er in den Motor gelangt. (So ​​funktionieren die meisten Ionenmotoren.) Ich bin mir nicht sicher, worauf Sie hier abzielen.
@ikrase, ich denke nur, dass ein Ionentriebwerk wie dieses einfach zu konstruieren wäre und viel weniger Teile erfordern würde, das heißt, wenn seine Brennstoffquelle aus einem Druckbehälter stammen könnte. Sein einfaches Design würde im Gegensatz zu einem viel komplizierteren Design wie dem Hall-Effekt-Triebwerk stehen.
Wenn Sie einen unter Druck stehenden Tank mit Sauerstoffionen hätten, würde er unter der intensiven Coulomb-Abstoßung zwischen allen Ionen explodieren, oder er würde durch die Rekombinationswärme des Gigaampere-Stroms aus der Umgebung explodieren, wenn positive Ladung einströmte (Elektronen strömten heraus). zu rekombinieren/neutralisieren. Dies ist eine Frage der Physik oder Chemie, aber es ist unmöglich, sie zu realisieren. Ich denke, das sollte wahrscheinlich geschlossen werden.
Ich stimme dafür, diese Frage zu schließen, da das Konzept unmöglich zu realisieren ist. Der Grund kann in Physik SE oder Chemie SE erklärt werden, aber das ist hier in Weltraumforschung SE nicht zum Thema.
@uhoh, das sind gute Punkte, die Sie machen. Der einzige Grund, warum ich die Verwendung von Sauerstoffionen vorgeschlagen habe, ist, dass sie im Vergleich zu anderen Gasionen eine schwere Masse haben, sodass die Verwendung von Sauerstoffionen zu einem höheren Schub führen sollte.
Sauerstoffionen sind viel leichter als Xenon- oder Kryptonionen, nicht schwerer, aber in jedem Fall müssen Sie sie in einem Plasma ionisieren, indem Sie eine Kombination aus elektrischen Entladungen, Hochfrequenzanregung und schweren Magneten verwenden.
@uhoh, das ist für den Hinweis auf Sauerstoffionen, ich hatte gedacht, das Sauerstoffion sei das schwerste.
Sie können die Frage verfeinern, um nur eines von mindestens drei Themen zu behandeln, die die Frage aufwirft, z. B. interessieren Sie sich mehr für a) das Speicherproblem, b) den Betrieb eines Ionentriebwerks mit der Produktion von negativ ionisierten Sauerstoff oder c) wie b), aber positiv geladen
@Puffin, darüber muss ich nachdenken, im Moment bin ich mir nicht sicher, auf welche spezielle Frage ich mich zuerst konzentrieren soll.
Aber kann Sauerstoff, abgesehen von der Speicherung ionisierter Gase, eine brauchbare Reaktionsmasse für den ionenelektrischen Antrieb sein? Da es ein Problem ist, große Wasserstofftanks zu transportieren, stelle ich mir vor, wie Wasser an Bord eines solarbetriebenen Raumfahrzeugs für Wasserstoff und Sauerstoff elektrolysiert wird. Gepaarte Wasserstoff- und Sauerstoff-Ionen-Motoren? Wäre das sogar effizienter als das Einbrennen herkömmlicher Raketen? Soll ich das als neue Frage stellen?

Antworten (1)

Nein, das ist unmöglich.

Man kann ein ionisiertes Gas nicht komprimieren und so in einen Zylinder füllen.

Alle bekannten gewöhnlichen Materien, einschließlich Gase, sind nicht oder nur geringfügig ionisiert.

Wenn Sie versuchen, eine große Menge ionisierter Sauerstoffatome zusammenzudrücken, um ein dichtes Gas zu erreichen, geschweige denn ein superkomprimiertes, passiert Folgendes:

  • Der Sauerstoff wird stark von sich selbst abgestoßen und versucht, der Eindämmung auf jede erdenkliche Weise zu entkommen.

  • Es wird enorme Mengen an Energie erfordern, um die Kräfte zu überwinden, die die Ionen auseinander drücken – die Kraft wird weitaus größer sein, als jeder physische Druckbehälter aufnehmen kann.

  • Das intensive elektrostatische Feld wird versuchen, alle Elektronen in der Nähe (wie die, aus denen die Atome bestehen, aus denen das Raumschiff besteht) abzustreifen, um die intensive positive elektrische Ladung all dieser Sauerstoffionen zu neutralisieren – und dies wird wahrscheinlich mit explosiver Kraft geschehen.

  • All diese Veränderungen werden beliebige Ionen oder Elektronen in der Weltraumumgebung anziehen und das Raumschiff im Grunde in die Mitte seines eigenen Teilchenbeschleunigers stellen.

Für einen humorvollen Blick auf die Konsequenzen, wenn man so etwas in einem größeren Maßstab tut, werfen Sie einen Blick auf dieses XKCD-Was-wäre-wenn : Das Universum wird zerstört.

Wenn Sie tatsächlich ein quasi-magisches Kraftfeld erzeugen könnten, um Ladungen so herunterzudrücken, hätten Sie einen wunderbaren Energiespeichermechanismus – und einen Raketenantrieb – ohne die geladenen Platten der Ionenantriebe zu benötigen. (Stellen Sie sicher, dass Sie auch einige komprimierte Elektronen mitbringen, um die Dinge auszugleichen.)

(Hinweis: Das Isolieren des Zylinders macht kaum einen Unterschied - dieser Ladezustand hat genug Spannung, um fast jede denkbare Isolierung einfach zu durchbrennen.)

Echte Ionentriebwerke ionisieren entweder einen winzigen Hauch von diffusem Gas im Vakuum des Weltraums (z. B. gitterförmige Ionentriebwerke) oder erzeugen ein neutrales Plasma, in dem Elektronen von den Atomen abgezogen werden, aber alles gleicht sich an und ist einfach nur „heiß, elektrisch leitfähig, magnetisch ansprechendes Gas" (wie VASIMR-Triebwerke).

"um die intensive positive elektrische Ladung all dieser Sauerstoffionen zu neutralisieren" - normalerweise ionisiert Sauerstoff dazu Ö − . Kann man überhaupt machen Ö + ?
Ich denke, die Antwort hängt von "Chemie oder Physik" ab.
@ikrase, ich habe über Ihre Antwort nachgedacht und ob es Lösungen für die von Ihnen angesprochenen Probleme geben könnte. Ein Gedanke ist, dass sowohl die Innenauskleidung als auch die Außenfläche des Kanisters mit Gummi (5 mm Dicke) beschichtet werden könnten, um jeglichen Elektronenfluss zu stoppen, der versucht, in den Kanister einzudringen. Ein weiterer Gedanke besteht darin, die Polarität der Gitter umzukehren, um zu verhindern, dass die Ionen aus dem Behälter entweichen, und dann die Polarität erneut umzukehren, damit die Ionen aus dem Behälter entweichen und dann von den Gittern wie bei einem Standard-Ionentriebwerk beschleunigt werden können.
Das ist wie der Versuch, eine thermonukleare Explosion in einem Ölfass einzudämmen. Das Energieniveau ist einfach viel zu hoch für das, was Sie in Betracht ziehen. Herkömmliche Hochspannungselektrizität, die nichts mit diesem Monster zu tun hat, das Sie vorschlagen, wird durch 5 mm oder 50 mm Gummi blasen, als wäre es nicht da. Diese Frage ist fest im Bereich des „magischen Kraftfelds“ angesiedelt.
@SF. Es ist sicherlich physikalisch möglich, Sauerstoffatome zu ionisieren Ö + ; solche Ionen existieren definitiv im Sauerstoffplasma. Ich bin mir nicht sicher, wie man es auf chemischem Weg erreichen kann Ö + , sondern eine ionische Verbindung Dioxygenylhexafluoroplatinat , die ein seltenes Dioxygenylkation enthält Ö 2 + , existiert. Übrigens ionisiert Sauerstoff normalerweise nicht Ö − aber zu Ö 2 − stattdessen. In Sauerstoffdifluorid hat Sauerstoff technisch gesehen eine + 2 Oxidationsstufe, aber {weiter}
es enthält nicht wirklich Ö 2 + Ionen, da es sich nicht um eine ionische, sondern um eine kovalente Verbindung handelt.
Es spielt keine Rolle. Unabhängig davon, ob Sie sie negativ oder positiv aufladen, so viel Ladung auf kleinem Raum aufzubringen, gehört eindeutig in die Kategorie des Versuchs, eine thermonukleare Explosion in einem Geleeglas einzudämmen.
Könnte unter Druck stehender ionisierter Sauerstoff als Brennstoffquelle für ein Ionentriebwerk verwendet werden?
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