Jupiter und seine Monde

[Bynaus]

Ist Prometheus nicht der Name für das nukleare Antriebskonzept der NASA? Also Name = JIMO, Verwendeter Antrieb = Prometheus...

Ich hab mal einen Artikel zu JIMO gelesen - in dem der Autor das Projekt etwas auseinander genommen hat. Der Grund, warum man ja einen Reaktor braucht, ist ja, dass man alle drei Monde besuchen will - und in eine Umlaufbahn eintreten will. Soweit so gut. Doch wenn man die Monde auch kartieren will (das sinnvollste, was man tun kann, wenn man keine Bodenproben zurück bringen will) ist eine äquatoriale Bahn sinnlos - damit kann man nur den Äquator kartieren. Eine Polare Bahn wäre da viel sinnvoller, braucht aber wesentlich mehr Energie, die aber trotz Reaktor nicht zur Verfügung steht (da ja auch Treibstoff benötigt wird...)

Böse Zungen behaupten ja, die NASA treibe das Projekt nur vorwärts, um endlich einen Nuklearantrieb entwickeln zu dürfen - der dann auch für bemannte Flüge eingesetzt werden könnte.

Es gibt aber auch schon Prometheus-Projekte für den Neptun oder für den Kuipergürtel.

[FirstBorg]

Das Ding wird einen Ionentriebwerk haben?

[Bynaus]

Ja, aber ein Ionentriebwerk, das von einem Atomreaktor mit Energie gespiesen wird, statt, wie bisher (z.B. Deep-Space-1, Smart-1) von Solarzellen. Diese wären dort draussen bei Jupiter auch nicht mehr sehr sinnvoll, da die Sonne rund 25mal weniger Energie abgibt als hier.

[FirstBorg]

Wie is es eigentlich beim Ionentriebwerk... beschleunigen die Schneller wenn mehr 'Saft' drauf ist?

[Bynaus]

Beschleunigung ist immer eine Frage des Impulses: also Masse mal Geschwindigkeit des Ausgestossenen Materials. Um die Beschleunigung zu erhöhen, kann man entweder die Masse erhöhen oder die Geschwindigkeit. Ionentriebwerke haben von jeher nur sehr wenig Masse, die dafür sehr schnell ausgestossen wird. Gibt man mehr "Saft" drauf, kann man eventuell diese Geschwindigkeit noch mehr steigern, um eine höhere Beschleunigung zu erlangen.

[Phaidon]

Eine kleine Frage wegen Ionentriebwerken. Da werden doch Xenonatome in die "Brennkammer" eingespritzt, an denen sich Elektronen anlagern (Vergrößerung der Masse). Brauchts dabei höhere Temperaturen? Und das Xenon mit den angelagerten Elektronen wird dann als ionisiertes Gas/Plasma bezeichnet?
Also ich denke durch ne höhere Spannung könnt man den Schub um einiges verbessern, fragt sich nur welche Leistung der Reaktor haben wird, 1000 MW wohl kaum^^.

[Bynaus]

Elektronen werden nicht angelagert (die können ja von neutralem Xenon gar nicht mehr gehalten werden, da ohnehin kein Platz mehr ist in der Elektronenschale eines Edelgases), sondern weggerissen, dadurch kommt eine positive Ladung zustande, welche die Teilchen beschleunigt. Und ja, ein Gas, das aus Ionen besteht, bezeichnet man in der Regel als Plasma.

[Phaidon]

Aso, ich versteh dieses Schema nicht ganz.
Am Ende werden positive Xenonatome->Ionen durch ne negative Spannung beschleunigt und dadurch gibt es den Impuls, der das Schiff bewegt.
Die Xenonatome werden positiv, indem man logischerweise Elektronen abspaltet.
Und dies geschieht, nach der Grafik, indem man die Xenonatome mit Elektronen beschießt?
Aber warum ist vor dem negativen Gitter, was wohl die Ionen beschleunigt, nen positives?
Und was bringt des den Ionenstrahl durch Elektronen zu neutalisieren?

[Bynaus]

Am Ende werden positive Xenonatome->Ionen durch ne negative Spannung beschleunigt und dadurch gibt es den Impuls, der das Schiff bewegt.

Genau.

Die Xenonatome werden positiv, indem man logischerweise Elektronen abspaltet.

Richtig.

Und dies geschieht, nach der Grafik, indem man die Xenonatome mit Elektronen beschießt?

Ja - Elektronen schlagen Elektronen heraus.

Aber warum ist vor dem negativen Gitter, was wohl die Ionen beschleunigt, nen positives?

Vermutlich, um die Ionen noch schneller in Richtung positives Gitter zu beschleunigen, nachdem sie das negative passiert haben (was früher oder später, trotz Abstossung, ohnehin passieren wird).

Und was bringt des den Ionenstrahl durch Elektronen zu neutalisieren?

Es geht nicht unbedingt darum, den Ionenstrahl zu neutralisieren, sondern darum, die "überschüssigen", auf dem Raumschiff anfallenden Eleketronen (pro abgestossenes Ion mindestens eines) loszuwerden - sonst würde sich das Raumschiff mit der Zeit aufladen... deshalb speist man die Elektronen zurück in den Strahl, was übrigens für das bekannte "Leuchten" des Ionenantriebs sorgt.

[Harmakhis]

Also die einmal positiv und einmal negativ geladene Gitter ist für die Beschleunigung (negatives) und Fokussierung (positives) zuständig, wenn ich mich nicht irre. Ähnlich wie im Fernseher denke ich.

[Bynaus]

Du hast recht, ich hab eine Fehlüberlegung gemacht: da die Ionen positiv geladen sind, sorgt das negative für die Beschleunigung (die Ionen werden angezogen und schiessen daran vorbei) während das positive dafür sorgt, dass der Strahl fokussiert wird (die positiven Ionen wollen möglichst weit von den positiven Gitterpunkten entfernt diese passieren).

[Phaidon]

Jut, danke für die Erklärung.
Könnte man die Elektronen nicht mit Gittern die in umgekehrter Reihenfolge angeordnet sind auch rausschießen? Oder lohnt sich das wegen der geringen Masse nicht?

[Bynaus]

Umgekehrt würde es vermutlich schon auch gehen, aber vielleicht stellte sich heraus, dass es so herum effizienter ist.

[Phaidon]

Natürlich ist es mit Ionen effizienter, die ham ne größere Masse, aber man könnte die beim Ionenantrieb als "Abfall" anfallenden Elektronen doch zusätzlich parallel beschleunigen.

[Bynaus]

Sorry, ich hatte die Frage nicht richtig gelesen. Nun, das könnte man vermutlich schon, nur ist es nicht so effizient, da die Elektronen viel weniger Masse haben als die Ionen. Der Aufwand übertrifft hier den zu erwartenden Ertrag wohl um Grössenordnungen.