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Kurze Bytes: Französische Physiker haben einen Weg gefunden, die Hallenstrahlruder so zu optimieren, dass die Reise zum Mars mit 100 Millionen Mal weniger Treibstoff als herkömmlich erforderlich ist. Die Wissenschaftler haben ein wandloses Hall-Thruster-Design entwickelt, das eine bemannte Mission im Weltraum unterstützen könnte.
Die Forscher in Frankreich arbeiten an dem als "Hall Thruster" bekannten Plasmamotor, von dem sie behaupten, dass er den Menschen mit 100 Millionen Mal weniger Treibstoff zum Mars bringen würde als die derzeitigen konventionellen chemischen Raketen. Hall Thrusters sind fortschrittliche elektrische Raketenpropeller, die einen hochenergetischen Plasmastrom (72.420 km / h) verwenden, um das Raumschiff in die Umlaufbahn zu bringen.
Die Hall Thrusters sind seit 1971 im Einsatz, wurden jedoch bei einer bemannten Mission nie berücksichtigt. Der Grund ist die Lebensdauer dieser Triebwerke, Das sind nur etwa 10.000 Betriebsstunden. Die kürzeste Weltraummission erfordert mehr als 50.000 Betriebsstunden.
Hallenstrahlruder bieten jetzt eine sehr effiziente Raumfahrt, daher hatten sich die Physiker des französischen Nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung darauf konzentriert, die Lebensdauer dieser Propeller zu verlängern, und schließlich einen Weg gefunden - wandlose Strahlruder.
Bevor wir uns jedoch mit wandlosen Hallenstrahlrudern befassen, lassen Sie uns wissen, wie normale Hallenstrahlruder funktionieren. Die Hall-Triebwerke treiben eine Rakete an, indem sie einen Abstoßungseffekt zwischen den Ionen im Niederdruckplasma in hochenergetischen magnetischen und elektrischen Feldern erzeugen.
Die Triebwerke fangen die Hochgeschwindigkeitselektronen (durch die Hohlkathode gestrahlt) in ihrem starken Magnetfeld ein und injizieren dann eine kleine Menge Treibmittel, normalerweise Xenongas, in das Feld. Jetzt im Magnetfeld wird Xenon ionisiert und durch Erleben einer positiven elektrischen Kraft nach außen abgestoßen, wodurch ein Ionenstrahl erzeugt wird. Wenn die Xenonionen herauskommen, verleihen sie der Elektronenwolke, die sich noch im Magnetfeld befindet, einen Schub (Newtons drittes Gesetz). Diese Kraft durch Elektronen wird dann auf den Magnetkreis des Triebwerks übertragen, der dann das Raumschiff antreibt.
Das Triebwerk funktioniert hervorragend, aber der Grund für seine kurze Lebensdauer liegt in der Entladungskanalwand Dies wird kontinuierlich mit energiereichen Ionen bombardiert, wodurch der Motor schneller als normal abnimmt.
Das wandlose Konzept der französischen Wissenschaftler beseitigt die Grundursache des Problems, die Entladungskanalwand. Der leitende Forscher Julien Vaudolon sagt: Ein wirksamer Ansatz zur Vermeidung der Wechselwirkung zwischen Plasma und Entladungskanalwand besteht darin, die Ionisations- und Beschleunigungsbereiche außerhalb des Hohlraums zu bewegen. Dies ist ein unkonventionelles Design, das als wandloses Hall-Triebwerk bezeichnet wird.
Nach der Entwicklung des ersten Standard-Triebwerks ohne Wand, das aufgrund seiner Konstruktionsprobleme völlig versagt hatte, haben die Forscher eine neue optimierte Konfiguration für Triebwerke ohne Wand ohne Hallen entwickelt.
Die rote Anode sollte an der Wand aufgereiht sein und Xenon emittieren. Stattdessen befindet es sich im Magnetfeld, sodass Elektronen darauf glühen können, was die Leistung verringert, wie in Gizmodo erläutert.
Mit der Weiterentwicklung der neuen Technik wird sich der Kraftstoffbedarf drastisch verringern und der Platz für wichtige Fracht oder Menschen würde ausreichen. Die neuen wandlosen Hallenstrahlruder könnten die Weltraummissionen revolutionieren und die interplanetaren Fahrten eher wie eine U-Bahn machen!!
Quelle: Optimierung des wandlosen Hallstrahlruders
