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Theorien jenseits der Standardphysik Sie haben Ihre eigene physikalische Theorie entwickelt? Oder Sie kritisieren bestehende Standardtheorien? Dann sind Sie hier richtig.

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  #1  
Alt 03.07.21, 06:45
curious curious ist offline
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Registriert seit: 18.02.2020
Beiträge: 24
Standard Elektronenstrahlantrieb

Nun, ich denke, die meisten kennen die üblichen Antriebsformen in der Raumfahrt.

Die üblichen Chemischen Triebwerke erzeugen zwar eine hohe Schubkraft, jedoch ist die Geschwindigkeit, die sie erreichen stark begrenzt.

Ionentriebwerke im Gegensatz dazu erreichen zwar höhere Geschwindigkeiten, jedoch ist ihr Schub auch relativ gering.
Und Treibstoff muss auch mitgeführt werden, wie bei anderen Elektrischen Antrieben, was ihre Effektivität zusätzlich limitiert.

Es gibt natürlich noch wesentlich mehr Antriebskonzepte.
https://de.wikipedia.org/wiki/Antrie...wellen-Antrieb

Aber was wäre, wenn man keinen Treibstoff bräuchte, und
Elektrische Energie direkt in Schub umwandeln könnte.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kathodenstrahlr%C3%B6hre
kA, ob es noch andere Wege als Glühemission gibt um Elektronen zu erzeugen.
Elektronen sind Baryonische Materie. Edit: (sind Leptonen) danke Tom
Besitzen eine Ruhemasse.

bei 100kV Beschleunigungsspannung hätten sie eine Austrittsgeschwindigkeit von 0.94c und bereits das 3fache ihrer Ruhemasse.

Die Frage ist,
könnte man nennenswerte Schübe erziehlen, meiner Meinung nach ja,
und da ich nicht wirklich etwas zu einem solchen Konzept finden konnte,
abgesehen von dem sogenennten (EM-Drive), möchte ich hier mal Fragen ob hier jemand Lust hat, das mal genauer durchzurechnen.
Hab das mit oben genannten Werten schon pi mal Daumen getan und war durchaus positiv überrrascht.
Wenn man noch bedenkt das sich die Masse der Elektronen bei höherer Beschleunigungsspannung=Austrittsgeschwindigkeit noch vergrössert, könnte eine genaurere Betrachtung des Themas vielleicht nicht schaden.

Wollte das einfach mal so in den Raum werfen.

Geändert von curious (03.07.21 um 10:09 Uhr)
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  #2  
Alt 03.07.21, 07:09
Bernhard Bernhard ist gerade online
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Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 1.642
Standard AW: Elektronenstrahlantrieb

Halllo curious,
Zitat:
Zitat von curious Beitrag anzeigen
möchte ich hier mal Fragen ob hier jemand Lust hat, das mal genauer durchzurechnen.
wie für jedes andere Rückstoßtriebwerk gilt auch für das Ionentriebwerk die Raketengrundgleichung.
Wer alles solche Ionentriebwerke baut oder damit experimentiert, findet man auf YouTube mit dem Suchwort "Ionenantrieb."
__________________
Freundliche Grüße, B.
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  #3  
Alt 03.07.21, 07:35
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist gerade online
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Standard AW: Elektronenstrahlantrieb

Elektronen sind keine Baryonen sondern Leptonen. Aufgrund ihrer wesentlichen geringeren Ruhemasse müsste die Austrittsgeschwindigkeit über der von Proton (Wasserstoffkernen) liegen, damit der selbe Impuls erreicht wird.

Es bleiben zwei Fragen: notwendige Beschleunigung innerhalb eines kleinen Beschleunigers; elektrostatische Aufladung des Raumschiffs.
__________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
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  #4  
Alt 03.07.21, 07:58
curious curious ist offline
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Beiträge: 24
Standard AW: Elektronenstrahlantrieb

Ja, hast Recht, mein Fehler.
Ändert aber nichts am Prinzip.
Wie gesagt die Masse der Elektronen dürfte sich je näher ihre Beschleunigung c erreicht irgendwann exponentiell erhöhen.
Natürlich würde auch der Energieverbrauch dementsprechend ansteigen.
Es geht mir nur um die Machbarkeit. Und wenn, dann auch der Wirkungsgrad.
Magnetrons zb. basieren auf dem Prinzip von Elektronenröhren und erreichen Wirkungsgrade höher als 80 Prozent.
Konventionelle Ionentriebwerke nicht mal annähernd soviel.

Geändert von curious (03.07.21 um 08:14 Uhr)
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  #5  
Alt 03.07.21, 08:38
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist gerade online
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Beiträge: 2.650
Standard AW: Elektronenstrahlantrieb

Die Masse erhöht sich nicht, lediglich die Energie - kaum ein Physiker verwendet heute noch das überholte und überflüssige Konzept der relativistischen Masse, das bereits von Einstein kritisiert wurde.

Ein exponentieller Zusammenhang liegt nicht vor.

Was du hier ansprichst ist die Zunahme der Energie als Funktion der Geschwindigkeit. Dies ist aber - so seltsam es zunächst klingen mag - im vorliegenden Kontext tatsächlich irrelevant.

Betrachten wir ein Teilchen der Ruhemasse m mit Impuls p und Gesamtenergie E. Der Zusammenhang lautet nach Einstein

E² = p² + m²

(Ich setze c = 1)

Letztlich interessiert uns der Impuls p, denn -p ist gerade die Impulszunahme der Rakete je ausgestoßenem Teilchen.

Bei einer Beschleunigungsspannung U folgt für ein zunächst ruhendes Teilchen der Ladung q eine Zunahme der Gesamtenergie auf

E = qU + m

qU entspricht gerade der kinetischen Energie.

Setzt man die ein, so folgt für den Impuls

p² = (qU)² + 2mqU

Der vermutete Effekt der „relativistischen Massezunahme“ geht in diese Gleichung nicht ein.


Nehmen wir an, das Raumschiff habe gerade die Masse M. Dann folgt für die Impuls- und damit Geschwindigkeitsdifferenz P bzw. V je ausgestoßenem Teilchen der Masse m mit obigem Impuls p

P = (M-m)V = p

V² = [(qU)² + 2mqU] / (M-m)²

(Betrachtung im momentanen Ruhesystem)

Offensichtlich ist es günstiger, bei gleicher Beschleunigungsspannung U möglichst schwere Teilchen auszustoßen. Zum einen tragen sie einen höheren Impuls, zum anderen muss deutlich weniger Restmasse beschleunigt werden.


Egal, es bleibt das Problem der elektrostatischen Aufladung des Raumschiffs.
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  #6  
Alt 03.07.21, 09:00
Bernhard Bernhard ist gerade online
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Standard AW: Elektronenstrahlantrieb

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Egal, es bleibt das Problem der elektrostatischen Aufladung des Raumschiffs.
Siehe https://www.esa.int/Space_in_Member_...denen_Teilchen
Zitat:
Nach dem Austritt aus dem Triebwerk werden in einem Neutralisator dem Plasma wieder Elektronen zugesetzt, um eine Aufladung des Raumflugkörpers zu verhindern.
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Freundliche Grüße, B.
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  #7  
Alt 03.07.21, 09:26
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TomS TomS ist gerade online
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Standard AW: Elektronenstrahlantrieb

Danke.

Würde man dieses Prinzip auf eine Elektronenkanone übertragen, hätte man das Problem zu lösen, wie man dem Elektronenstrahl Ionen zusetzt, um neutrale Atome auszustoßen.
__________________
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  #8  
Alt 03.07.21, 10:02
curious curious ist offline
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Beiträge: 24
Standard AW: Elektronenstrahlantrieb

Wenn ich das richtig verstehe, würde das aber wieder bedeuten, das man Treibstoff mit sich führen müsste. Es sei denn man könnte vielleicht den Anteil Protonen und Ionisierte Atome in der 'Kosmischen Strahlung irgendwie dazu nutzen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kosmis...usammensetzung

Geändert von curious (03.07.21 um 11:08 Uhr)
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  #9  
Alt 03.07.21, 12:24
Bernhard Bernhard ist gerade online
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Beiträge: 1.642
Standard AW: Elektronenstrahlantrieb

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Würde man dieses Prinzip auf eine Elektronenkanone übertragen, hätte man das Problem zu lösen, wie man dem Elektronenstrahl Ionen zusetzt, um neutrale Atome auszustoßen.
Wenn die Elektronen ausreichend beschleunigt werden, ist die Strahlaufweitung so klein, dass man damit bekanntlich auch Bilder zeichnen kann. Der Bildschirm müsste demnach positiv geladen sein, damit dann die gesamte Röhre elektrisch neutral bleibt.

Lang lang ist's her das Ganze .
__________________
Freundliche Grüße, B.
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  #10  
Alt 03.07.21, 12:29
Bernhard Bernhard ist gerade online
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Standard AW: Elektronenstrahlantrieb

Zitat:
Zitat von curious Beitrag anzeigen
Wenn ich das richtig verstehe, würde das aber wieder bedeuten, das man Treibstoff mit sich führen müsste.
Die herkömmlichen Ionentriebe haben AFAIK gerne einen Tank mit Xenon dabei. Im Triebwerk werden dann positiv geladene Xenon-Ionen elektrisch beschleunigt.

Zitat:
Es sei denn man könnte vielleicht den Anteil Protonen und Ionisierte Atome in der 'Kosmischen Strahlung irgendwie dazu nutzen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kosmis...usammensetzung
Im Prinzip ja. In der Praxis ist die Dichte der kosmischen Strahlung wohl eher zu gering.
__________________
Freundliche Grüße, B.

Geändert von Bernhard (03.07.21 um 12:35 Uhr)
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