Princeton will den Plasmamotor mit Kernfusion ankurbeln
– Nachrichten vom 13. Juni 2017 –
Das US-Labor in Princeton, New Jersey, wurde von der NASA mit zwei Forschungsstipendien ausgezeichnet, um die Erforschung des Designs einer Weltraummaschine mit Kernfusion zu finanzieren. Die Kernfusion ist ein bisschen wie der heilige Gral des Weltraumantriebs. Bei Verwendung in einem elektrischen Generator könnte es Plasmamotoren oder sogar hypothetischen Antrieben eine absolut unverhältnismäßige Leistung bereitstellen.
Aber das Konzept des Princeton Plasma Physics Lab (PPPL) ist ein bisschen anders. Forscher, die an diesem Projekt arbeiten, wollen die Kernfusion nicht zur Stromerzeugung nutzen. Im Gegenteil, sie denken, dass sie durch den direkten Ausstoß des Fusionsplasmas einen Schub erzeugen können, einen Motor. Dieser Motor könnte dann die Geschwindigkeit von 30000 km pro Sekunde erreichen, 10% der Lichtgeschwindigkeit. Das Konzept ist nicht neu: Die theoretische Grundlage eines solchen Motors ist seit den 60er Jahren bekannt, aber die Technologien der damaligen Zeit konnten kein stabiles Plasma aufrechterhalten.
Fortschritte auf dem Gebiet der Supraleiter und der Materialphysik geben den Forschern jedoch Hoffnung. Der Motor, den sie zu entwickeln hoffen, wird bei einer Leistung von 10 Megawatt nur 11 Tonnen wiegen. Es würde durch die Verwendung eines niederfrequenten Radios arbeiten, um eine Mischung aus Deuterium und Helium 3 zu erhitzen. Das gebildete Plasma würde in einer Ringform durch Magnetfelder eingeschlossen sein. Es wäre dann möglich, einen kleinen Teil des mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Plasmas zu entweichen, um den Schub zu erzeugen. Ein solcher Motor hätte eine spektakuläre Leistung. Dies würde es einem Raumfahrzeug erlauben, auf einen nicht zu vernachlässigenden Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, was die Reise in unser Sonnensystem erheblich vereinfacht und die Tür zu benachbarten Systemen öffnet.
Allerdings müssen noch viele technologische Herausforderungen bewältigt werden, bevor ein solcher Motor in Aktion tritt. Erstens, die Größe des Systems. Es ist bereits sehr schwierig, ein Fusionsplasma durch gigantische Installationen aufrechtzuerhalten, daher ist es schwer vorstellbar, dass ein solches System im obersten Stockwerk einer Rakete stattfindet. Viele Unternehmen und Regierungen finanzieren jedoch die Forschung zur Entwicklung und Miniaturisierung von Fusionsreaktoren. Das Princeton-Labor hofft, sein Konzept 2019 oder 2020 zu demonstrieren.
Ein Berliner Team entwickelt einen Plasmamotor
– Nachrichten vom 23. Mai 2017 –
Berkant Göksel, Forscher an der Universität Berlin, und sein Team wollen mit ihrem neuen Plasmamotor den Weltraumtransport revolutionieren.
Ein Plasmamotor arbeitet von einer elektrischen Quelle. Plasma wird ionisiert und durch Magnetfelder beschleunigt, um Schub zu erzeugen. Es gibt viele Techniken, um dieses Ergebnis zu erreichen: Der VASIMR-Motor oder die Hall-Effekt-Motoren sind Beispiele für Plasmamotoren.
Der Plasmamotor des Berkant Göksel-Teams nutzt gepulste Elektroschocks im Nanosekundenbereich. Die Ergebnisse sind beeindruckend: Ein herkömmlicher Plasmamotor ist sehr effizient, weil er nur sehr wenig Kraftstoff verbraucht, um eine gegebene Beschleunigung zu liefern, aber sein Schub ist auch sehr gering. Es wird daher sehr lange dauern, um eine Beschleunigung bereitzustellen. Dieser neue Motor verspricht uns von diesem Zwang der geringen Leistung zu befreien.
Das deutsche Team verwendet einen nur 80 mm langen Motor. Es ist in der Lage, bei jedem Impuls einen Schub von 8 Millinewton bereitzustellen. Es würde ausreichen, die Frequenz des Motors auf 1000 Impulse pro Sekunde zu erhöhen, um eine Effizienz zu erreichen, die einem modernen Düsentriebwerk ähnlich ist. Es ist eine echte Revolution …
Allerdings hat das Berliner Team noch viel zu tun, weil es seinen Motor im Moment nicht über 50 Impulse pro Sekunde betreiben kann. Und um diese Engine zu optimieren, müssen Sie sie zunächst korrekt beobachten können. Aber die Geschwindigkeit ist so wichtig und beeindruckend, dass das Team eine Kamera mit zwei Millionen Bildern pro Sekunde benötigt, um die Plasmareaktionen im Motor genau zu untersuchen. Ein solcher Motor würde auch eine leistungsstarke und kompakte Energiequelle benötigen. Es wird daher notwendig sein, auf große Fortschritte bei der Stromerzeugung und -speicherung zu warten, um sein Potenzial voll ausschöpfen zu können. Kernfusions- und Graphenbatterien werden ernsthafte Kandidaten sein.
Bild von der NASA; Veröffentlicht unter Public Domain, über Wikimedia Commons
Quellen
