Verwendung von Asteroiden als Treibstoffquelle

Wenn wir einen Asteroiden oder Meteor einfangen könnten, können wir ihn dann als Vehikel für die Raumfahrt verwenden? Soweit ich weiß, ist der Antrieb ein Ergebnis des Massenflusses, also könnten wir eine Schienenkanonenkonfiguration verwenden, um die Gesteinsmasse vom Asteroiden oder Meteor wegzutreiben. Der Asteroid könnte auch einen gewissen Schutz davor bieten, in Mikrometeore zu fliegen. Ist das eine Möglichkeit oder bin ich ein Träumer? (Ich bin ein absoluter Anfänger.)

Ja, genau dieser Ansatz wurde in Betracht gezogen und würde definitiv funktionieren. Siehe Wird der Railgun-Antrieb erforscht? . Der Ansatz wäre nicht konkurrenzfähig mit anderen Arten von Antrieben, es sei denn, Sie müssten nur mit Gesteinsbrocken arbeiten, die nicht zu irgendeiner Art von Treibstoff verarbeitet werden können, und Sie hätten jede Menge davon und viel Energie aus Sonnenlicht oder Atomkraft.
Danke für den Link @kimholder, es scheint eine ganze Menge "unnützer Gesteinsbrocken" zu geben. Vielleicht würde sogar ein Stück Mond funktionieren.

Antworten (2)

Es gab viele Diskussionen über die Verwendung von Asteroiden als Reaktionsmasse. Ein naheliegender Weg wäre, Material von eisigen Asteroiden zu Raketentreibstoff zu verarbeiten. Viele von ihnen bestehen größtenteils aus Wasser, und das ergibt Wasserstoff und Sauerstoff. Wenn auch auf eine Kohlenstoffquelle zugegriffen würde (wie ein Karbonaten-Contrite), könnte Methan hergestellt werden. Oder einige können gefrorenes Methan enthalten. Ein naheliegender Weg dazu wäre, kleine Asteroiden nach L5 im System Erde/Mond zu transportieren und dort zu bearbeiten. Eine andere Möglichkeit wäre, beliebige Feststoffe als Reaktionsmasse zu verwenden, die von einem Massentreiber (Magnetschienenkanone) abgefeuert werden. Selbst wenn große wiederverwendbare Raketen üblich werden, werden die Kosten für das Heben von Treibstoff die Menschen weiterhin dazu ermutigen, Quellen zu finden, die sich bereits im Orbit befinden.

Warum Methan verwenden und nicht direkt Lachs und Wasserstoff im Engien verwenden?
Wasserstoff ist sehr problematisch zu speichern und zu handhaben. Es hat einen unglaublich niedrigen Siedepunkt. Es ist schwer lange zu lagern, es kocht ab. Als kleinstes Element sickert es durch feinste Ritzen. Wenn es brennt, ist die Flamme unsichtbar. Es führt dazu, dass Metalle spröde werden. (Wasserstoffversprödung) Auf der anderen Seite speichern wir Methan in unserem täglichen Leben in der ganzen Stadt. Es ist einfach. Elon Musk sagte, Methan „vermeidet den Schmerzfaktor mit Wasserstoff“
Warum es dann speichern, wenn der Asteroid die Treibmittelquelle ist, könnte ein Truster mit niedrigem Schub den Wasserstoff in der gleichen Geschwindigkeit verbrennen, wie er erzeugt wird, solange ISP gut ist, warum sollte ein niedriger Schub eine Rolle spielen, wenn er bereits im Weltraum ist. (Ich denke, dass ein Fall für die Orbitalinsertion und dergleichen gemacht werden kann)

Das Hauptproblem bei der Verwendung des Asteroiden als Reaktionsmasse besteht darin, dass Sie eine große Energiequelle benötigen. Science-Fiction-Geschichten gehen normalerweise davon aus, dass ein Kernfusionsreaktor (oder sogar Antimaterie-Reaktor) verfügbar ist, um das Asteroidenmaterial auf eine ausreichend hohe Temperatur zu erhitzen, damit sein Impuls den Asteroiden antreiben kann.

In Wirklichkeit wird es noch lange dauern, bis solche Energiequellen verfügbar werden – wenn überhaupt. Bis dahin ist die einzig mögliche Energiequelle Solarenergie. In der Nähe der Erde, ungefähr 1 k W ist pro Quadratmeter verfügbar. Da der Asteroidengürtel mehr als doppelt so weit von der Sonne entfernt ist wie die Erde, beträgt die verfügbare Leistung dort weniger als ein Viertel oder weniger 250 W / M 2 .

Lassen Sie uns nun einige Berechnungen durchführen. Nehmen Sie einen eisbasierten Asteroiden mit 50 m Durchmesser an. Es hätte eine Masse von etwa 500.000 Tonnen. Um dies zu beschleunigen 1 M / S 2 Wir brauchen einen Schub von 500.000 Tonnen. Die Saturn-Triebwerke der ersten Stufe erzeugten insgesamt etwa 750 Tonnen Schub oder jeweils 40 MW.

Unter Berücksichtigung einiger Ineffizienzen nehmen wir an, wir benötigen 50 MW, um 500 Tonnen Schub zu erzeugen, oder 40 GW, um unsere zu erreichen 1 M / S 2 Beschleunigung. Wir bräuchten dann ein Solarpanel mit einer Gesamtfläche von 160 , 000 , 000 M 2 , ein Quadrat von mehr als 12 km Seitenlänge. Reduzierung der Beschleunigung auf 1 M M / S 2 hinterlässt uns immer noch ein Quadrat von 400 m.

Dann müssen wir das alles zum Asteroiden schicken. Bei 100 k G / M 2 Für das Solarpanel sprechen wir davon, 1.600 Tonnen zum Asteroiden zu schicken.

All dies wird vielleicht in ferner Zukunft machbar sein, aber halten Sie nicht den Atem an.

Sie scheinen eine Beschleunigung von 1 m / s ^ 2 und einen Asteroiden im Hauptgürtel anzunehmen. Ich schlage vor, den Keck-Bericht zu lesen .
Ich glaube nicht, dass die Beschleunigung so sehr das Problem ist wie ∆V. Um Fahrzeuge zu betanken, die sich bereits im Orbit befinden, insbesondere wenn es sich nicht um LEO handelt (z. B. um den Mond oder interplanetarisch), muss man darüber nachdenken, was in Bezug auf die Geschwindigkeit am nächsten ist. Die Geschwindigkeitsänderung, die von der Oberfläche eines Planeten erforderlich ist, wird viel größer sein als die, die erforderlich ist, um etwas in einer ähnlichen Umlaufbahn zu erreichen. Asteroiden in der Nähe der Erdumlaufbahn befinden sich in einer viel näheren Nachbarschaft zu einer hohen Mond- / Umlaufbahn oder sogar einer Mars-Transferbahn als die Erdoberfläche, der Mars oder der Mond. Sobald Sie aus dieser tiefen Schwerkraft heraus sind, bleiben Sie draußen.
Sie haben vergessen, die Effizienz des Solarpanels zu erwähnen. Aus 1 kW oder 250 W/m2 Strahlungsleistung bekommt man nicht die gleiche elektrische Leistung, sondern nur etwa 20 %. Aber es ist sehr wichtig, wie Sie über die gewaltigen Energien und gigantischen Sonnenkollektoren nachzudenken.
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