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Alt 14.06.2003, 19:49   #1
Zwirni
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Standard Der neue Weg durchs All

Atombetriebene Zukunft?

Zitat:
Der Traum der Erforschung der tiefen Weiten unseres Sonnensystems mit automatischen Sonden könnte schon bald in Erfüllung. Die NASA ist diesem Ziel nun einen Schritt näher gekommen, schließlich stellte man dem US-amerikanischen Aerospace-Konzern Lockheed Martin nun mehrere Millionen Euro zur Verfügung, um ein neuartiges Antriebskonzept zu entwickeln und zu realisieren. Dabei soll es sich um einen so genannten Nuklearantrieb handeln. Bisherige Pläne für das Vordringen zu den äußeren Planeten unseres Sonnensystems scheiterten an den gängigen chemischen Antrieben. Selbst modernere Ionenantriebe eignen sich für derartige Deep Space-Missionen nur bedingt, denn der gelieferte Schub ist vergleichsweise gering und die gewonnene Energie - Solarpaneele arbeiten in weiter Entfernung zur Sonne ineffektiv - reicht nicht, um anspruchsvolle Gerätschaften zu betreiben. Aus diesem Grunde setzt die NASA nun auf ein neues Pferd, das Projekt Prometheus.


JIMO auf seinem Weg zu den Jupiter-Monden Ganymed, Callisto und Europa. Auf dieser Mission könnten dank Nuklear-Antrieb auch umfangreiche technische Systeme betrieben werden. Bild: NASA
Das Ziel jenes Projektes ist die Entsendung einer entsprechend manövrierbaren automatischen Sonde bis an den Rand unseres Sonnensystems. Besonders über die äußeren Planeten, also Uranus, Neptun und Pluto, ist der Wissenschaft nicht wirklich viel bekannt. Angetrieben von einen Miniatur-Kernreaktor könnte eine solche Sonde binnen kurzer Zeit und unter Verzicht aufwendiger Swing By-Manöver jene Planeten ansteuern. Dort angekommen könnten umfangreiche Daten zurück zur Erde übermittelt werdeb. Dabei wäre es nicht, wie etwa bei den beiden Voyager-Sonden, nötig, auf Sparflamme zu fliegen, denn die Sonde würde ihre Energie selbst gewinnen und könnte so auch energieaufwendige Anlagen die ganze Zeit über betreiben. Dies, so blicken NASA-Techniker bereits kühn in die Zukunft, könne auch weit außerhalb unseres Sonnensystems funktionieren. Die Signale derer Raumflug-Körper, die bisher unser Planetensystem verlassen haben, z.B. die Pioneer-Sonden, beschränken sich auf ein Lebenszeichen in Form eines Radiosignals, welches nur noch sporadisch und früher oder später mangels Energie gar nicht mehr ausgesendet wird. Der wissenschaftliche Nutzen ist hier natürlich gleich null.

Ein erstes Ziel des Prometheus-Projekts sollen Jupiter-Monde Callisto, Ganymed und Europa sein. Alle drei Monde gelten auf Grund ihrer eisigen Oberflächenbedingungen als möglicher Hort niederen Lebens. Ein jahrelanger Flug durch das Sonnensystem um bei Swing By-Manövern erst eine entsprechende Bahn-Geschwindigkeit zu gewinnen entfiele ebenso wie die bisherigen sehr strikten Massebeschränkungen. Statt dessen könnten dann auf dem Jupiter Icy Moons Orbiter (Jimo) auch aufwendigere wissenschaftlichere Anlagen transportiert und ohne Unterbrechung betrieben werden. Alles ist abhängig von der Menge des mitgeführten spaltbaren Materials. Laut NASA wird der geplante Minireaktor äußerst effektiv arbeiten können. "Die Verbesserung der Leistung von Raumsonden heißt nicht nur schneller und weiter reisen zu können, sonden bedeutet auch mehr Effizienz und größeren wissenschaftlichen Nutzen", sagten NASA-Vertreter gestern.

Allerdings existieren auch Gefahren, die von Kritikern vor allem in der Startphase nuklear-getriebener Sonden erkannt werden. Bereits in der Vergangenheit verteilte sich in Ost wie West bei Fehlschlägen radioaktives Material in der Atmosphäre. Dies sei zwar stets gefahrlos gewesen, doch die Explosion eines gesamten Reaktors könnte weit folgenreicher sein. Die NASA beschwichtigt: der Reaktor wird durch die Bodenkontrolle erst im Orbit, also außerhalb der Atmosphäre, eingeschalten. Hinzu kommt, dass die gesamte Sonde nach Beendigung der Mission auf eine Bahn fern ab jener der Erde bugsiert werden soll. Eventuell auch auf einen Kurs, der diese aus dem Sonnensystem herausführt. Hier kann eine entsprechende Mission ihr Revival erleben, wenn sie nämlich außerhalb des Sonnensystems weiter Daten sammelt.
http://inspace.trekzone.de/nph-nge.c...14062003103543
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Alt 15.06.2003, 01:23   #2
Sereck
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im groben uns ganzen ist das eine gute idee.
ich bin zwar auch etwas skeptisch wegen des atomreaktors aber wenn es klappt sind wir einen schritt weiter.
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Alt 15.06.2003, 16:31   #3
Jaix
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mich wunderts das sie erst so spät auf atomantrieb umsteigen
und wegen den bedenken
was glaubt ihr wieviel atomkraftwerke auf der welt gibt ?? finde die sind gefährlicher als ne raumsonde
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Alt 15.06.2003, 19:30   #4
Dragonhoard
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Nunja, Gott sei Dank wieder eine Geldspritze für die arme US-Atomindustrie.

@Jaix: Normale AKWs werden ja auch nicht in ein Orbit geschossen ...

@all:
Ich halte das Projekt nicht für sonderlich sinnvoll, nicht weil es sooo gefährlich ist, sondern weil es einfach viel zu teuer in Vergleich zu seinem Nutzen ist.
Die Aussage der Start sein absolut sicher ist doch wohl lächerlich, denn man kann den Reaktor zwar erst im Orbit in Betrieb nehmen, aber das spaltbare Material muß man ja schließlich doch hinauf schicken. Die Strahlung bei einem möglichen mißglücktem Start wäre also die selbe.

Wenn man es nun schafft einen solch kleinen und leichten Reaktor zu bauen, und ich meine nicht die bisher gebräuchlichen System auf den Sonden, sondern einen echten Leistungsreaktor, dann bringt der auch nicht unendliche Leistung. Normalerweise müssen die Brennelemente in einem Kraftwerk alle ein-zwei Jahre gewechselt werden weil sie abgebrannt sind. Der Rest ist bekannt: Ausbau->Castor->Protest->Wiederaufbreitung->Castor->Protest->Einbau.

Nein im Ernst:
Auch wenn man nun einen Reaktor als Energieversorgung hat, dann ist das noch lange kein Antrieb, mit was soll sich die Sonde denn fortbewegen?

Ich glaube die USA hat für solche Projekte nun gerade die richtige Regierung, man muß seinen Sponsoren ja auch etwas bieten.
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Alt 17.07.2003, 23:24   #5
Zwirni
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Zitat:
Die US-Raumfahrtbehörde NASA will in den kommenden 15 Jahren einen neuartigen Raketenmotor entwickeln, mit dem Menschen zum Mars geschickt werden sollen. Eine kompakte Version eines Verbrennungsmotors, der Brennstoff auf Plasmabasis nutze, wolle die NASA bereits in der zweiten Hälfte des kommenden Jahres vorstellen, sagte der US-Astronaut Franklin Chang-Diaz am Mittwoch in der Hauptstadt des mittelamerikanischen Staates Costa Rica, San Jose. Das neue Triebwerk sei bei Temperaturen bis zu 6.000 Grad Celsius widerstandsfähig und solle zunächst an der Internationalen Raumstation (ISS) getestet werden. Verlaufe alles nach Plan, könne für das Jahr 2018 eine bemannte Mars-Mission vorgesehen werden, sagte Chang-Diaz weiter.
http://derstandard.at/?id=1363086
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Alt 31.07.2003, 21:41   #6
abcd
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@Dragonhoard

naja, ich komme nicht aus deutschland, sondern aus der atomfeindlichen rep. österreich, aber ich kann kein entsorgugungsproblem erkennen >> in die sonne mit dem a-müll, das ist sicher da oben kein problem, die ausgebrannten stäbe sicher in den wirkungsbereich der sonne zu bringen, ohne, dass man dafür besondere antriebe bräuchte >> die kosten: dass atomstrom sehr billig ist, ist bekannt, dass er da draussen im all das erste mal effektiv eingesetzt werden könnte, sehe ich jedenfalls.

ich gebe dir aber recht: wie willl man die sicherheit des lift-off garantieren, gar nicht, sag ich >> und da beginnt (ganz pauschal) die zweifellos richtige österreichische feindseelige einstellung zu a-strom (es gibt immer ein sicherheitsrisiko)

>> ich bedanke mich schon vorher gerne bei sicherheitsexperten, die obergscheit meinen, es gäbe nie absolute sicherheit, wenn es passiert ist.
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Alt 31.07.2003, 22:03   #7
Sereck
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das problem an der sache ist ja folgendes.wenn der reaktor in den oberen schichten der atmosphäre explodiert würde das einen strahlungsanstieg weltweit bedeuten.sicherlich wäre der anstieg bei dieser menge kaum vieleicht auch garnicht messbar.
aber es würde aufzeigen das es einfach zu gefährlich ist einen atomreaktor durch die atmosphäre ins all zu schicken.
und nun nur mal angenommen es würde ein paar mal gutgehen dann würde irgendwann eine grössere menge ins all geschossen werden.und wenn diese explodiert würde es eine katastrophe geben.
hoffen wir mal das es mit atomgetrieben sonden niemals weiter geht als bis zu diesem punkt.
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Alt 01.08.2003, 10:59   #8
Dragonhoard
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Zitat:
Original von abcd
naja, ich komme nicht aus deutschland, sondern aus der atomfeindlichen rep. österreich, aber ich kann kein entsorgugungsproblem erkennen >> in die sonne mit dem a-müll, das ist sicher da oben kein problem, die ausgebrannten stäbe sicher in den wirkungsbereich der sonne zu bringen, ohne, dass man dafür besondere antriebe bräuchte.
Nun wie du aus meinen Angaben erkennen kannst, komme aus dem friedlichen good old Austria.
Das "in die Sonne schießen" der verbrauchten Brennstäbe ist nicht ganz so einfach wie du dir das vorstellst. Ein Castor Behälter der für die Entsorgung von hochradioaktiven Müll wie er bei der Wiederausbereitung entsteht (Typ HAW 28) faßt so bei 400 kg Abfall. Der Behälter selbst ist aber über 100 Tonnen schwer!
Das hast du schon das erste Problem: wie bekommst du den in ein Orbit? Die nächste Ausbaustufe der Arianne Trägerrakete schafft gerade mal 12 t.
Dann müßte man den Behälter aber erst auf die Reise zur Sonne schicken. Es ist nicht so einfach, dass ich den Müll rausschieße und dann fliegt der automatisch zur Sonne. Erstmakl fliegt er da irgendwo um die Erde herum, und wenn man nichts unternimmt, kommt er automatisch wieder runter, aber auf die Erde!
Also müßte man ein System bauen, dass unseren 100t-Abfallkübel auf eine Bahn zur Sonne schickt, das ist ein riesen Energieaufwand.
Und dan haben wir erst 400kg! Atommüll entsorgt. Das etspricht schätze ich einmal ca. 2-3 Brennelementen. Allein das AKW Gundremmingen in Schwaben hat 784 davon, und das hat nur 2 Blöcke. Du kannst dir also vorstellen welche Massen da zusammenkommen würden.

Was die Feindseeligkeit der Österreicher gegenüber Atomstrom betrifft, so glaube ich, dass diese aus dem falschen grund besteht. Es gibt Reaktorsysteme die sehr sicher arbeiten, z.B. Kugelhaufen reaktoren bei denen auch keine große Explosion stattfinden kann. Und vor allem: Atomstrom kann auf kleinem Raum in sehr großen Mengen erzeugt werden.
Mal ein Beispiel: wir nehmen wieder das AKW Gundremmingen, wir wird auf einer Fläche von ca. 2*2km ein Leistung von knapp 2700 MW erzeugt.
Als Vergleich das Donaukraftwerk Ybbs-Persenbeug hat ein maximal Leistung von 230 MW oder der Kraftwerksverbund Glockner-Kaprun eine Leistung von 330 MW. Hier wird deutlich wieviel Strom ein solches, relativ kleines, Kraftwerk wie Gundremmingen liefert. Das ist der große Vorteil von diesen AKWs. Ich glaube das der großteil der Össis das nicht weiß und ganz bewußt auch nicht zu hören bekommt.
Und wie gesagt moderne Anlagen sind nicht mit Anlagen nach dem Tschernobyltyp zu vergleichen, diese waren auch keine Kraftwerk im eigentlichen Sinn des Erfinders.
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Alt 27.11.2003, 00:08   #9
Zwirni
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Zitat:
Am Glenn Research Center der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa in Cleveland ist ein neuartiger Ionenantrieb erfolgreich getestet worden. Damit wurde ein wichtiger Meilenstein im Programm Prometheus zur Entwicklung nuklearer Raumfahrttechnologien erreicht.

Im Unterschied zu chemischen Antrieben, bei denen ein Treibstoff und ein Oxidationsmittel zur Reaktion gebracht werden (zum Beispiel Wasserstoff und Sauerstoff), werden beim Ionenantrieb elektrisch geladene Teilchen (in der Regel ionisierte Atome des Edelgases Xenon) in einem elektrischen Feld beschleunigt. Der dabei entstehende Schub ist zwar erheblich geringer als bei konventionellen Raketen, weswegen Ionentriebwerke nicht für den Start von der Erde geeignet sind. Dafür ist die Austrittsgeschwindigkeit der Teilchen um ein Vielfaches höher, und es ist eine wesentlich längere Betriebsdauer möglich.

Im Weltraum sind solche elektrischen Antriebe daher deutlich leistungsfähiger und werden verstärkt eingesetzt, so bei der europäischen Mondmission Smart-1 ( Smarter SMART-1 ist auf dem Weg zum Mond) und der mittlerweile beendeten US-amerikanischen Kometenmission Deep-Space-1.

Bei diesen Missionen wurde die für den Antrieb erforderliche elektrische Energie durch Solarzellen erzeugt. So schaukelt sich Smart-1 derzeit mit etwa 1,4 Kilowatt Strom langsam auf immer höhere Umlaufbahnen, Deep-Space-1 fütterte das Ionentriebwerk sogar mit 2,3 Kilowatt. Der jetzt getestete Antrieb mit der Bezeichnung HiPEP (High Power Electrical Propulsion) wurde dagegen mit satten 12 Kilowatt gespeist. Statt durch einen Elektronenstrahl wie bei Smart-1 wurden die Xenon-Atome durch Mikrowellen ionisiert und durch ein rechteckiges Metallgitter, an dem eine Spannung von 6000 Volt angelegt war, auf 60 bis 60 Kilometer pro Sekunde beschleunigt. Die Verwendung von Mikrowellen soll eine deutlich längere Lebensdauer des Triebwerks ermöglichen. Angepeilt sind sieben bis zehn Jahre.

HiPEP, der am Ende sogar mit 25 Kilowatt betrieben werden soll, ist einer der Kandidaten für den Antrieb der Mission JIMO ( Jupiter Icy Moons Orbiter, die die von Eis bedeckten Jupitermonde Europa, Ganymed und Callisto untersuchen soll. In dieser Entfernung von der Sonne kann so viel elektrische Energie nicht durch Solarzellen erzeugt werden. Der Antrieb benötigt daher eine nukleare Energiequelle, deren Entwicklung durch den derzeitigen Nasa-Chef Sean O'Keefe besonders forciert wird ( Knallgas gegen Atomkraft).
http://www.heise.de/tp/deutsch/speci...m/16175/1.html
http://www.grc.nasa.gov/
http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm
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Alt 30.01.2004, 21:47   #10
Zwirni
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Zitat:
"ESA, wir haben ein Problem"

[..]

Die europäische Sonde Smart-1, die sich seit September 2003 auf dem Weg zum Mond befindet und dabei einen neuartigen Antrieb testet, ist in Schwierigkeiten geraten: Das Ionen-Triebwerk schaltet sich immer wieder aus, berichtet das Wissenschaftsmagazin New Scientist.

Die Ursache für das Problem sind schnelle Protonen von der Sonne oder aus den Strahlungsgürteln der Erde. Die energiereichen Teilchen können Spannungsspitzen im empfindlichen Stromkreis der Raumsonde induzieren. Gewöhnlich bauen Raumfahrtingenieure Kondensatoren ein, um solche Störungen abzufangen. Nach dem Start stellte das Smart-1-Team zu seinem Schrecken fest, dass die Kondensatoren in einigen zentralen Schaltkreisen der Sonde vergessen wurden, heißt es im New Scientist. Jetzt schaltet der Computer jedes Mal den Motor aus, wenn ein schnelles Proton einen bestimmten Lichtsensor trifft. So einen "Flameout" gab es seit dem Start bislang 18 Mal. Die Bodenkontrolle kann den Motor zwar wieder aktivieren, wenn sie das nächste Mal Kontakt zur Sonde aufnimmt, doch wegen der komplizierten Bahn von Smart-1 ist das Problem durchaus heikel.

Der Ionen-Motor, bei dem Xenon-Ionen durch ein elektrisches Feld entgegen der Flugrichtung beschleunigt werden, hat nur einen sehr geringen Schub, der etwa dem Gewicht einer Postkarte entspricht. Smart-1 befindet sich auf einer elliptischen Bahn um die Erde, bei dem der erdfernste Punkt genau dann erreicht werden muss, wenn die Sonde die kürzeste Entfernung zum Mond erreicht, eine so genannte Resonanz. Die Schwerkraft des Mondes zieht die Sonde bei jedem Umlauf ein Stück näher an den Erdtrabanten. "Es gibt drei oder vier kritische Punkte während der Mission", so Software-Spezialist Luca Stagnaro. "Wenn der Motor gerade dann ausfällt, erreichen wir die Resonanz nicht." Der Treibstoff zum Mond könnte in so einem Fall knapp werden. Stagnaro arbeitet derzeit an einem Programm für den Bordcomputer, um den Motor sofort wieder anzuschalten, wenn ein "Flameout" aufgetreten ist.

[..]
http://www.wissenschaft.de/wissen/news/237350.html
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