Abheben mit elektrischem Antrieb

[PlanetHunter]

Hallo,

bisher kommen wir ja nur mit chemischen Antrieben in eine Umlaufbahn.
Herkömmliche Ionenantriebe oder ähnliche Antriebe funktionieren nur im Vakuum und geben viel zu wenig Schub.
Wie müsste ein elektrischer Antrieb aussehen, mit dem man von der Erdoberfläche abheben könnte? Welche Leistung muss installiert werden, damit so etwas erreicht werden kann? Gigawatt? Gibt es dazu Studien?
Merci!

[MGZ]

Wenn das Problem einfach darin besteht, elektrischen Strom über Rückstoß in Impuls zu verwandeln, dann ist die einzige mir bekannte Möglichkeit das Gaußgewehr. Und das braucht viel Strom.

[PlanetHunter]

OK, die Beschleunigung überlebt ein Mensch aber nicht, oder?

[Runzelrübe]

Abheben? Okay. Kriegen wir hin. In eine Umlaufbahn? Wohl eher nicht.

Die Frage erinnerte mich sofort an ein Kapitel meiner Jugend, über welches ich mittlerweile schmunzeln kann: http://de.wikipedia.org/wiki/Thomas_Townsend_Brown
Ich habe mir damals sogar die Patente von TTB zuschicken lassen. Das war mein erster Kontakt mit dem FOIPA. Meine Eltern waren sehr schockiert, dass ich innerhalb sehr kurzer Zeit Post diverser bekannter US-amerikanischer Agencies bekam.

Es gibt drei unterscheidbare Prinzipien, durch die ein Objekt vermittels elektrischer Energie in eine Umlaufbahn befördert werden könnte, sofern sie anwendbar wären. Eins davon ist gdM - Elektrogravitation. Die beiden anderen sind schlichtweg unwirtschaftlich. Das wäre zum Einen die elektrische Umlenkung vorhandener Luft (die ist/wird einfach zu dünn, bevor wir schnell genug sind) und zum Anderen das Mitführen von Treibstoff, der elektrisch beschleunigt ausgestoßen wird.

Der Knackpunkt dabei ist aber der Folgende: erst, wenn die voraussichtliche Energiemenge für das Erreichen einer Umlaufbahn geringer als mit chemischem Antrieb wäre und dabei das Risiko für die beförderte Fracht (und Lebewesen) verringert wird, dann wird darüber nachgedacht.

Darüber hinaus sollte auch die Hardware dazu passen. Wollen wir uns elektrisch entgegen der Gravitation beschleunigen lassen, ist der Punkt schnell erreicht, an dem alles supraleitend sein muss, damit Dir die Bude während des Betriebs nicht einfach wegschmilzt.

[PlanetHunter]

Dieser Biefeld-Brown-Effekt ist ja mal kurios... Hier ein Video: http://www.youtube.com/watch?v=-9smZ_-wFIc
Aber wirklich einsetzbar ist er nicht, oder?

[julian apostata]

Hallo,
Wie müsste ein elektrischer Antrieb aussehen, mit dem man von der Erdoberfläche abheben könnte? Welche Leistung muss installiert werden, damit so etwas erreicht werden kann? Gigawatt? Gibt es dazu Studien?
Merci!

Kurzes Rechenbeispiel: Nehmen wir mal 2 Raketen mit der Startmasse 3kg.

Beide Rakete bestehen aus 1 kg Leermasse und 2 kg Treibstoffmasse.

a: die chemische Rakete hat einen spezifischen Impuls von 4 000m/s=4 000 Newtonsekunden pro kg
Im freien Raum erreicht sie eine Geschwindigkeit von 4km/s*ln(3)~4,4km/s

b: die elektrische Rakete hat einen spezifischen Impuls von 20 000m/s=20 000 Newtonsekunden pro kg
Im freien Raum erreicht sie eine Geschwindigkeit von 20km/s*ln(3)~22km/s

Spielstand: 1:0 für die Elektrorakete!

Wie können nun beide Raketen ihre Newtonsekunden verteilen.

Und das kann die Chemorakete wesentlich besser.
Bei 2 kg Treibstoff

a: Chemorakete: 8000 Newtonsekunden=80Newton *100 Sekunden
Mit anderen Worten, da die Chemorakete ihren Treibstoff innerhalb von 100 Sekunden verpulvern kann, reicht der Schub, um die 30 Newton Raketengewicht zu überwinden.

b: Elektrorakete: 40 000 Newtonsekunden=4 Newton *10 000 Sekunden
Mit anderen Worten, da die Elektrorakete 10 000 Sekunden braucht, um ihren Treibstoff abzustoßen, erzeugt sie nicht genügend Schub, um das Raketengewicht zu überwinden.

Spielstand 1:1

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

P=m*a*u/2

Das heißt, bei obengenannter Rakete wäre der Energieumsatz der Elektrorakete 5mal so hoch, wollte sie die selbe Beschleunigung erreichen. Dabei hat man schon Probleme bei der Kühlung der Chemorakete!

2:1 für die Chemorakete.

[Bynaus]

Abheben mit Ionenantrieb geht schon aus einem ganz einfachen Grund nicht: Ein Ionenantrieb funktioniert nur im Vakuum. Bei den hohen Spannungen, die nötig sind, um die Ionen auf die benötigten Geschwindigkeiten zu beschleunigen, gäbe es in einer Atmosphäre bloss schöne Spannungsbögen, aber keinen nennenswerten Schub. Chemie oder Nuklear, anders kommt man in absehbarer Zeit nicht in den Orbit (möglicherweise mal abgesehen von einigen Ideen, die viel Geld bräuchten, um zur Anwendungsreife entwickelt zu werden, wie Lightcrafts und Orbitalseile).

[Kibo]

Hallo Bynaus,

Ich würde sagen, das ist so nicht ganz richtig. Mittels Biefeld-Brown-Effekt käme man schon sehr gut in der Atmosphäre voran (und auch nur da wie schon erwähnt) und das wäre dann ein stark gedrosselter Ionenantrieb. Bei großer Höhe könnte man auf konventionellen Ionenantrieb umschalten.

mfg

[Runzelrübe]

Mittels Biefeld-Brown-Effekt käme man schon sehr gut in der Atmosphäre voran [...]

30kV für ein nur mehrere Gramm schweres Objekt, nicht einmal skalierbar auf mehrere kg. Daraus wird leider nix, wenn wir Tonnen bewegen wollen.

[Kibo]

Hmm ich find die Seite leider nicht, aber da hatte einer wohl schon mal einen so großen Lifter gebaut, dass der sogar seinen Hund damit anheben konnte. Also bei genügend großer Fläche kriegt man damit auch Lasten im Kilogrammbereich hoch. Laut denen hier sinkt der Energieverbrauch bei steigender Liftergröße und pendelt sich warscheinlich so bei 1W/g ein.