Höchste jemals absichtlich im Weltraum erzeugte Gleichspannung?

Kommentare auf der Seite Maximale Gitterspannung des Ionentriebwerks haben mich nachdenklich gemacht; Was ist die höchste Gleichspannung , die jemals absichtlich von einem Raumfahrzeug im Weltraum erzeugt wurde?

Photomultiplier-Röhren und Mikrokanalplatten und Spektrometer für geladene Teilchen sind übliche Benutzer von mindestens einigen kV, aber ich vermute, dass es irgendwo da draußen einige höhere Spannungen gibt.

10kV? 100kV? Ein Megavolt?

„Bonuspunkte“ für eine Hochspannung, die absichtlich auf andere Weise als eine herkömmliche † Gleichstromversorgung mit dieser Spannung erzeugt wurde. Sie brauchen keinen Van-de-Graaff -Generator, um ihr Haar in der Mikrogravitation hervorzuheben, aber vielleicht hat sich jemand zum Spaß einen geschlichen?

Ein Van-de-Graaff-Generator-Hair-Day Quelle

† im Gegensatz zu unkonventionell, z. B. Van de Graaff, Halteseil, Ballon auf Katze usw.

Vor langer Zeit, als Flachbildschirme noch nicht verfügbar waren und große Farbröhren verwendet wurden, wurden für diese etwa 20 kV DC verwendet. Was ist mit den Vidicon-Röhren, die für die Voyager-Kameras verwendet werden?
Es könnte ebenso interessant sein, die größte DC-Feldstärke zu finden, dh v M
@CarlWitthoft Das Problem dabei ist, dass es auf mikroskopischer Ebene ziemlich hoch sein kann. Legen Sie in einem modernen CMOS-Transistor 1 Volt über 20 Angström Gateoxid und was erhalten Sie? de.wikipedia.org/wiki/… .
Ein TWT-Mikrowellenverstärker mit etwa 10 W Ausgangsleistung verwendete typischerweise 3 kV 30 mA-Versorgungen.
@Uwe stimmt! Die Wanderwelle bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Elektronen, und obwohl sie die Welle im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit verlangsamen können, müssen sich die Elektronen ziemlich schnell bewegen, um mithalten zu können. Ich denke, Sie können das als Antwort hinzufügen.
"Ein Gleichstromnetzteil mit dieser Spannung" ist nicht gerade eine Möglichkeit, Spannung zu erzeugen, das ist irgendwie kreisförmig, als würde man sagen "Bonuspunkte für den Weltraum, ohne nur ein Raumschiff zu benutzen".
@ user253751 Ein Halteseil und ein Van-de-Graaff-Generator sind zwei Beispiele für Dinge, die möglicherweise Gleichstromversorgungen verwenden, aber keine "Gleichstromversorgung mit dieser Spannung" enthalten, die diese Geräte erreichen. Es kann auch andere Beispiele geben; Was ist die genauere Formulierung, die Sie vorschlagen?
@uhoh Ich meine, der VdG-Generator selbst ist eine Gleichstromversorgung. Ebenso die Leine. Sie liefern Gleichstrom, oder?
@ user253751 In diesem Sinne ist alles eine Gleichstromversorgung, und im weiteren Sinne ist alles alles. Für mich bleibe ich bei Konventionen, und wieder werde ich einladen; Was ist die genauere Formulierung, die Sie vorschlagen?
@user253751 Ich habe eine Bearbeitung vorgenommen und eine Fußnote hinzugefügt, wie sieht das aus?

Antworten (5)

Mögliche Antwort (Wortspiel beabsichtigt): 8000 Volt für die Apollo-Fernsehkameras.

Es müssen mehrere Spannungspegel berücksichtigt werden: An der Röhrenfotokathode werden bis zu 8 Kilovolt benötigt, und an der Basis werden verschiedene Spannungen bis zu 600 Volt benötigt.

Apollo Experience Report: Television System , NASA Tech Note D-7476, p. 18

Viele TWT- und Klystron-Röhren, die zur Funkverstärkung verwendet werden, sind ebenfalls um 10 kV höher. Unsicher, wie man eine Aufschlüsselung der tatsächlichen Zahlen finden würde.
Das beste Wortspiel, das ich seit langem gelesen habe

Linearbeschleuniger wurden im Weltraum eingesetzt. Während "Spannung" vielleicht nicht der richtige Begriff ist, erzeugen diese Strahlen sehr hoher Energie und verwenden häufig andere Mittel (wie HF usw.) als die direkte Beschleunigung durch eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung.

Es gibt aktuelle Vorschläge zur Entwicklung eines 1-MeV-HF-Linearbeschleunigers für Experimente im Weltraum. Frühe Experimente in den 1970er Jahren verwendeten Standard-Gleichstrom-Hochspannungsversorgungen, um Strahlen von bis zu 40 keV zu erzeugen und mit Höhenforschungsraketen Impulse in die Ionosphäre zu injizieren.

Spacelab-1 hatte auch einen 7,5-keV-Beschleuniger für eine Reihe von Teilchenbeschleuniger-Experimenten an Bord.

Es gab auch das BEAM-Experiment im Jahr 1989, das einen neutralen Wasserstoffstrahl von 1 MeV erzeugte. Dieser hatte einen 30-keV-Injektor für den HF-Beschleuniger, der eine Standard-Gleichstromversorgung mit 30 kV verwendete. Wie die Höhenforschungsraketenexperimente in den 70er Jahren wurde auch diese auf einer suborbitalen Rakete bis zu einer maximalen Höhe von 195 km eingesetzt - also "im Weltraum", aber nicht im Orbit.

Ich würde nicht sagen, dass ein Linac eine Gleichspannung ist, wohlgemerkt. Der Rest ist gut.
@ JonCuster Ja, deshalb habe ich in der Antwort genau dasselbe gesagt. OP eröffnete auch das Thema und sprach über Ionentriebwerke, die eigentlich nur eine Art Beschleuniger sind.
@JonCuster Wenn Sie einen Linac zum Aufladen eines Kondensators (dh eines beliebigen Objekts) verwenden, haben Sie echten Gleichstrom und können die Dinge so arrangieren, dass das Makro oder die Mikroimpulse nicht angezeigt werden.
@DDuck - sicher, Kondensatoren mit einer Nennleistung von 1 MV sind leicht zu finden. Eine Cockroft-Walton-Versorgung ist viel einfacher zu bauen, selbst bei Megavolt, als ein Linearbeschleuniger plus Megavolt-Kappe.
@JonCuster Mein Kondensator "im Orbit" ist nur ein weiteres Objekt, das mich umkreist. Das Dielektrikum ist Raum (ein Vakuum) und ich kann meinen Linac verwenden, um hochenergetische Elektronen auf die "Platte" zu feuern. Es ist ein teurer Kondensator (nicht COTS), aber machbar. Ein 25-MeV-Linearbeschleuniger ist nicht so groß, dass er nicht in die Umlaufbahn gebracht werden könnte - meine verfügbare Spannung könnte 25 MV betragen. Die Grenze wäre die Durchbruchspannung des Weltraums - aber Sie könnten dies lösen, indem Sie alles in einen Beutel (die mitumlaufende "Platte" und den Beutel) stecken und den Beutel mit unter Druck stehendem SF6 füllen. Die Grenze wäre dann die Größe des Linearbeschleunigers, den Sie in die Umlaufbahn bringen könnten.
@DDuck So geht das nicht. Wenn der Strahl auf ein Objekt trifft, finden hochenergetische Wechselwirkungen statt. Es "haftet" nicht als Ladung an Ihrem Kondensator - es zertrümmert und trägt Material ab, erzeugt Röntgenstrahlen, Sekundärelektronen usw.
@DDuck - viele Beschleuniger hier unten auf der Erde befinden sich in "Tüten" mit SF6 - im Weltraum funktionieren die Dinge nicht magisch besser. Alle gleichen physikalischen Einschränkungen herrschen vor. Ja, Sie könnten etwas (vorübergehend) auf ein MV oder mehr aufladen, und es hätte die Kraft eines statischen Schocks.
Ich arbeite daran, den Weltrekord zu holen, wie in der Frage des OP "Höchste Gleichspannung, die jemals absichtlich im Weltraum erzeugt wurde?" Die erforderliche Ladung wird dort nicht erwähnt - nur eine Spannung.
@J ... Mein Linac sieht aus wie eine Stromquelle (einige mA) und eine Compliance von 25 MV. Die "Platte" könnte dick genug sein, damit keine Sekundärelektronen oder Photonen entweichen. Meine Platte wird aufgeladen, die Spannung steigt und in der Grenze, die die letzten paar Elektronen darauf bringt, ist das Spannungspotential der Quelle. Der Linac gibt mir eine 25-MV-Quelle und dann wird meine "Platte" bei 25 MV liegen. Dies alles setzt voraus, dass es keinen alternativen Weg für die Elektronen gibt, um zum Körper des Linearbeschleunigers zurückzukehren.

Das Space-Tether-Experiment im Jahr 1996 induzierte einen Strom, indem es eine leitende Leine hinter dem Space Shuttle (und somit durch das Erdmagnetfeld) zog. Es erzeugte 3500 Volt, bevor es aufgrund eines Herstellungsfehlers abbrach.

https://pwg.gsfc.nasa.gov/Education/wtether.html

Weitere Informationen dazu, wie dies im Allgemeinen funktioniert, finden Sie in dieser Antwort .

Weitere Informationen zu den Tether-Ereignissen von STS-75 finden Sie unter this answer und this answer .

Die Leine ist aufgrund einer elektrischen Entladung tatsächlich in zwei Teile geschmolzen. Einige Quellen geben 4,4 kV an. ntrs.nasa.gov/api/citations/19970011947/downloads/…

Konstruktion der Hochspannungsstromversorgung für Raumfahrzeuge , https://ntrs.nasa.gov/citations/19750015780

Folgendes wurde an einer Höhenforschungsrakete befestigt?

Die in den 55 bis 58 gezeigte 100-kV-, 5-uA-Versorgung war als eine Cockroft-Walton-Vorrichtung konstruiert, die in einem Gefäß enthalten war, das mit SF6 auf 15 psig unter Druck gesetzt wurde

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Schön! Ich werde nostalgisch, wenn ich einen Cockroft-Walton sehe. Auf der Erde waren diese oft in Transformatorenöl getaucht und in der guten alten Zeit enthielten diese PCBs , aber das ist eine andere Geschichte. In diesem Fall ist es möglich, dass aus Gewichtsgründen SF6 gegenüber Transformatorenöl gewählt wurde. Das Konzept, wo immer möglich nur Keramik, Metalle und SF6 in der Konstruktion zu verwenden, folgt der Konstruktionspraxis, die über viele Jahre für den Bau von Van-de-Graaf-Generatoren entwickelt wurde. Es wurden keine Einkapselungsmittel verwendet.

Wanderfeldröhren, die häufig als Mikrowellenverstärker für Raumfahrzeuge verwendet werden, benötigen eine Hochspannungsversorgung. TWTs mit etwa 10 W Ausgangsleistung verwendeten typischerweise 3-kV-30-mA-Versorgungen. 3 kV 30 mA sind 90 W DC-Eingangsleistung, etwa 11 % Wirkungsgrad.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Quelle: http://www.r-type.org/articles/art-030.htm

Das Unternehmen L3Harris behauptet, 3.203 TWTs im Orbit gebaut zu haben, die über 155 Millionen Stunden oder 17.694 Jahre in Betrieb waren. 5,5 Jahre mittlere Betriebszeit für jede der 3.203 TWTs.

Dieses Datenblatt über Power Conditioner für TWTs enthält 7; 12- und 14-kV-Netzteile mit 300 und 550 W Leistung.

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