Wie viele Ionentriebwerke wären erforderlich, um ein 1000-Tonnen-Fahrzeug auf 9,8 m/s² zu beschleunigen?

Wenn wir eine Reihe der besten Ionentriebwerke von heute im Orbit zusammenbauen würden (die x3?), wie viele würden benötigt, um ein 1000-Tonnen-Raumschiff mit 1 g zu beschleunigen?

Ich denke an Space Tug für wiederholte Marsmissionen. Atomkraft natürlich.

Was ich empfehlen kann, ist, zuerst zu fragen, wie schnell sich ein Ionentriebwerk beschleunigen könnte , wenn man sogar eine Quelle für elektrische Energie ignoriert, geschweige denn ein Raumschiff. Ich denke, es wird eine überraschend niedrige Beschleunigung sein, vielleicht sogar zunächst nicht wahrnehmbar, wenn Sie einen Raumanzug tragen. Aus diesem Grund werden sie monate- oder jahrelang "verbrannt", um dasselbe zu tun, was chemische Raketen in Sekunden oder Minuten tun.
Was wäre, wenn Sie Elektromotoren mit Lüftern verwenden würden, während Sie sich in der Atmosphäre befinden? Ich bin mir nicht sicher, ob selbst das realistisch wäre, aber Sie hätten eine bessere Chance, zumindest vom Boden abzuheben
Die gleiche Zahl wie die Anzahl der Personen, die ein Auto schieben müssen, um mit diesem Auto die Schallmauer zu durchbrechen.

Antworten (1)

Du kannst es nicht. Es ist unmöglich.

Jedes Triebwerk liefert Schub, aber jedes Triebwerk hat Masse, ebenso wie die Energiequellen, die benötigt werden, um sie anzutreiben, und die Tanks, um ihren Treibstoff zu speichern.

Kein derzeit existierendes Ionentriebwerk ist in der Lage, auch nur annähernd so viel Schub für seine Masse zu erzeugen, und noch wichtiger, selbst die besten Energiequellen (selbst spekulative oder solche mit niedrigen TRLs) liefern nicht genug Energie für die Masse, um einen solchen anzutreiben Montage, egal wie groß sie ist. Sie sehen MilliG oder MikroG der Beschleunigung.

Allgemeiner würde ein Triebwerk, das realistischerweise sogar vage praktisch zum Beschleunigen bei sogar Bruchteilen von G ist, mit ziemlicher Sicherheit die Definition von "Ionentriebwerk" erweitern, die ursprünglich normalerweise verwendet wird, um sich auf gitterförmige Ionentriebwerke zu beziehen, die ziemlich niedrige Grenzen im Verhältnis von Schub zu Gewicht haben.

Wenn Sie ein mehrere Tonnen schweres Raumschiff mit 1 G beschleunigen wollen, dann wollen Sie chemische Raketen, oder wenn Sie unbedingt darauf bestehen, kann möglicherweise eine ultrahochleistungsfähige nukleare thermische Rakete entwickelt werden (aktuelle Designs sind nicht wirklich darauf ausgelegt, mit 1 G zu beschleunigen wenn sie auf einem Raumfahrzeug montiert sind, obwohl sie mehr als ein Schubgewichtsverhältnis haben).

Mein erster Gedanke beim Lesen der Frage: Ein Ionentriebwerk kann sich nicht selbst abheben! Hervorragende Erklärung!
Ultrahochleistungs- und ultrasichere nukleare Thermalraketen bitte :-)
Wie wäre es mit dem hier beschriebenen neuen Plasma-Triebwerksdesign ? Das Papier sagt auf S. 9-10, dass für ein simuliertes Plasmoid mit einem Radius von 10 cm der Schub mit etwa 50 Newton berechnet wurde – keine Ahnung, wie groß die Masse des Geräts sein müsste, um ein solches Plasmoid (oder eine Anordnung, die viele davon erzeugt) zu erzeugen.
@cmaster-reinstatemonica - 50 Newton würden eine Masse von 5 kg mit 10 m / s ^ 2 beschleunigen, anstatt 5 Gramm. Wahrscheinlich immer noch zu klein, aber ich bin mir nicht sicher, ob das unmöglich wäre, wenn jedes Triebwerk nur etwas mehr als 10 cm Querschnittsfläche hätte - wenn Sie sich eine Anordnung von 100 solcher Triebwerke vorstellen, die etwas mehr als 1 Quadratmeter groß wäre in der Fläche, vielleicht alle von der gleichen Stromquelle angetrieben, dann könnten es 500 kg oder eine halbe Tonne sein.
(Forts.) Die Leistung könnte das Hauptproblem sein, wenn man die Masse so niedrig halten möchte, sagt das Papier, dass die simulierte Version des 10-cm-Plasmoids, das sie betrachteten, etwa 10 MW Leistung benötigen würde, so dass 100 von ihnen 1 GW benötigen würden. Aber es wurde über die Möglichkeit kompakter Fusionsreaktoren in naher Zukunft gesprochen, wie dem, für den die Marine ein Patent angemeldet hat , ohne sich sicher zu sein, auf welches Verhältnis von Masse zu Leistung sie hoffen.
@Hypnosifl Aua, das tut weh. Natürlich 5 kg. Sorry für den 1000x Fehler, ich werde meinen falschen Kommentar löschen.
"Oder wenn Sie unbedingt darauf bestehen, kann möglicherweise eine ultrahochleistungsfähige nukleare thermische Rakete entwickelt werden." Ich bin mir ziemlich sicher, dass eine nukleare Impulsrakete mit der Technologie der 1960er Jahre leicht 1 g ziehen könnte.
Wie viele Ionentriebwerke wären erforderlich, um ein 1000-Tonnen-Fahrzeug auf 9,8 m/s² zu beschleunigen?
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