Revolutionäre Innovation im Elektroraketentriebwerk des Magnetplasmatyps
Dr. techn. Wiss. Prof. Alexander Rubinraut
Die Zukunft der Raumfahrt: Ein Blick auf das elektrische Raketentriebwerk des Magnetplasmatyps
Raumfahrttechnologie ist eine faszinierende und ständig weiterentwickelnde Disziplin. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf eine wegweisende Innovation im Bereich der Elektroraketentriebwerke des Magnetplasmatyps, die das Potenzial hat, die Art und Weise, wie wir im Weltraum reisen, grundlegend zu verändern.
Die Kernidee
Die Erfindung, die hier vorgestellt wird, ist ein integraler Bestandteil eines elektrischen Raketentriebwerks des Magnetplasmatyps. Dieses Triebwerk dient dazu, die Schubkraft für Raumfahrzeuge zu erzeugen, die interorbitale Langzeitmissionen zu den Planeten unseres Sonnensystems und darüber hinaus durchführen. Was dieses System von früheren Modellen unterscheidet, ist die Art und Weise, wie das Quermagnetfeld erzeugt wird. Hier kommt eine äußere Supraleitungswicklung ins Spiel, die aus einzelnen Spulen besteht, die geschickt auf die zylindrische Oberfläche der Anode platziert sind. Der elektrische Strom fließt dabei entlang der Triebwerksachse.
Ein Durchbruch in der Effizienz
Die Erregung des Quermagnetfeldes zwischen den Elektroden mithilfe dieser äußeren Supraleitungswicklung ermöglicht eine drastische Reduzierung des Nominalstroms des Magnetplasmatriebwerks (MPD). Dieser entscheidende Fortschritt beseitigt ein langjähriges Problem und führt zu erheblichen Verbesserungen. Durch die Senkung des Stroms werden die Energieverluste signifikant minimiert, und der Wirkungsgrad des Magnetplasmatriebwerks steigt von bescheidenen 40-60% auf beeindruckende 90%.
Verlängerung der Lebensdauer
Diese innovative Konstruktion bietet nicht nur eine höhere Effizienz, sondern auch eine Verlängerung der Nutzungsdauer des Magnetplasmatriebwerks. Dies ist insbesondere wichtig, da die Erosion der Kathode ein bekanntes Problem darstellt. Das Elektroraketentriebwerk verfügt über zwei flache Elektroden und eine flache Arbeitskammer. Diese bewegt sich gegenüber dem stationären supraleitenden Magnetsystem, das in einem Kryostat mit flüssigem Wasserstoff untergebracht ist. Um den Plasmastrom zu organisieren und den Plasmadruck in der Arbeitskammer zu steigern, verfügt das supraleitende Magnetsystem über eine zus
ätzliche rechtwinklige Spule, die ein axiales Magnetfeld erzeugt.
Die Konstruktion im Detail
Die detaillierte Konstruktion des Elektroraketentriebwerks wird in den folgenden Abbildungen erläutert:
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Bild 1: Der Längsschnitt zeigt die Grundstruktur des Elektroraketentriebwerks, einschließlich des unbeweglichen Magnetsystems und der beweglichen Arbeitskammer. -
Bild 2: Der Querschnitt bietet einen seitlichen Einblick in die Arbeitskammer und die Elektroden. -
Bild 3: Die Ansicht von oben veranschaulicht die Anordnung der Komponenten aus einer anderen Perspektive.
Die Arbeitskammer selbst weist eine Düse rechtwinkliger Form auf und beherbergt sowohl vordere als auch hintere Elektroden mit rechtwinkliger Form in Bezug auf Länge und Breite. Isolierdichtungen trennen die Elektroden von der Oberfläche der Arbeitskammer. Ein Stock mit einem Axialkanal dient zur Zufuhr des Arbeitskörpers in die Arbeitskammer. Die Bewegung der Arbeitskammer erfolgt entlang der Längsachse des Triebwerks, was den Wechsel zwischen dem ersten und dem zweiten Elektrodenpaar ermöglicht.
Der Hauptanspruch
Der Hauptanspruch dieses elektrischen Raketentriebwerks des Magnetplasmatyps ist bemerkenswert. Der Arbeitskörper wird im gasförmigen Zustand in die Arbeitskammer mit einer Ausgangsdüse zwischen zwei flachen Elektroden zugeführt. Das Magnetsystem, bestehend aus einzelnen supraleitenden Spulen, erzeugt ein Magnetfeld, das senkrecht zur Stromrichtung zwischen den Elektroden ausgerichtet ist. Doch das entscheidende Merkmal ist die Fähigkeit, die Arbeitskammer der Länge nach zu vergrößern und ein zweites Elektrodenpaar zu installieren, um die Lebensdauer des Triebwerks zu verlängern.
Fazit
Diese bahnbrechende Innovation im Bereich der Elektroraketentriebwerke des Magnetplasmatyps verspricht nicht nur eine erhebliche Steigerung der Effizienz, sondern auch eine längere Lebensdauer. Die Zukunft der Raumfahrt sieht vielversprechend aus, und wir können gespannt sein, wie diese Technologie unsere Erkundung des Weltraums weiter vorantreiben wird.
Häufig gestellte Fragen (FAQs)
1. Was ist das Besondere an dieser Innovation im Vergleich zu früheren Modellen?
Diese Innovation verwendet eine äußere Supraleitungswicklung, um das Quermagnetfeld zu erzeugen, was zu einer erheblichen Steigerung der Effizienz führt.
2. Wie wirkt sich diese Technologie auf die Lebensdauer des Triebwerks aus?
Durch die Möglichkeit, die Arbeitskammer zu vergrößern und ein zweites Elektrodenpaar zu installieren, wird die Lebensdauer des Triebwerks erheblich verlängert.
3. Welche Auswirkungen hat dies auf die Raumfahrtindustrie?
Diese Technologie könnte die Raumfahrtindustrie revolutionieren, indem sie interorbitale Langzeitmissionen zu den Planeten unseres Sonnensystems und darüber hinaus effizienter und kostengünstiger gestaltet.
4. Wann könnten wir diese Technologie in der Praxis sehen?
Die Entwicklung und Implementierung dieser Technologie erfordert noch