Abheben mit elektrischem Antrieb

julian apostata

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Jetzt zum Energieumsatz. (P=Leistung, m=Raketengewicht, a= gewünschte Beschleunigung, u=spezifischer Impuls)

P=m*a*u/2

Ganz nett, diese seltsamen Fluggeräte. Aber um nochmals auf die eingangs gestellte Frage zu antworten: Man kann mit diesen Geräten zwar "abheben",

Angesichts dieser Aussagen bin ich mir gar nicht sicher, ob meine banale Aussage da oben überhaupt registriert wurde, deswegen möchte ich mal anhand eines simplen Rechenbeispiels noch ein wenig konkreter werden.

Wir haben eine chemische Rakete mit 10 000 kg Startmasse. Der Treibstoff habe einen spezifischen Impuls vom 4 000 m/s. 10m/s² Beschleunigung braucht man mindestens zum Abheben.

Der Treibstoffausstoß berechnet sich nun so.

dm/dt=m*a/u=10 000 kg*10m/s²/4000m/s=25kg/s

Die Leistung beträgt nun 25kg/s*(4000m/s)²/2=200 Megawatt.

Diese 200 Megawatt bezieht die Rakete direkt aus dem Treibstoff und das ist technisch machbar.

Jetzt dieselbe Rakete, allerdings mit einem spezifischen Treibstoffimpuls von 20 000m/s

dm/dt=10 000 kg*10m/s²/20 000m/s=5kg/s

Für diese nur mehr 5 Kilo pro Sekunde braucht man aber jetzt eine viel höhere Leistung!

5kg/s*(20 000m/s)²/2=1 Gigawatt.

Dieses eine Gigawatt ist jetzt allerdings nicht direkt im Treibstoff enthalten, sondern muss bei der Elektrorakete quasi von außen zugeführt werden.

Um jetzt vernünftig weiter diskutieren zu können, sollte man ein Konzept vorlegen…

…wie versorgt man eine relativ leichte Rakete von 10 Tonnen Masse mit einer elektrischen Leistung im Gigawattbereich?
 
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