Kann man sich im All mit elektrischer Energie fortbewegen?
Wenn Raumschiffe oder Kapseln im All gesteuert werden, passiert das soweit ich weiß über kleine Düsen mit deren Hilfe sie sich leicht drehen bzw. langsam fortbewegen können. Damit man sich schnell im All bewegen kann muss man kraftstoff verbrennen.
Meine Frage:
Kann man mit elektrischer Energie, zum Beispiel aus Solarzellen an einem Raumschiff das Raumschiff fortbewegen? Oder muss dazu immer etwas ausgestoßen werden wie zum Beispiel Treibstoff oder Gase?
5 Antworten
Zur Schuberzeugung muss immer etwas stoffliches vom Raumschiff abgestoßen werden. Für größere Beschleunigungen (wie z.B. beim Start in den Orbit) braucht man dazu leistungsstarke Antriebe, und da geht nichts ohne Verbrennung von Treibstoff. Mit der elektrischen Leistung aus Solarzellen lassen sich dagegen nur sehr kleine Beschleunigungen (z.B. per Ionenbeschleunigung) der Raumkapsel erzielen, die aber sehr dauerhaft mit minimalem Treibstoffverlust. Das ist dort hilfreich, wo zur Steuerung im All große Räume und große Zeiten zur Verfügung stehen.
Zum Vergleich: Man stelle sich einen Schlitten vor, der reibungslos über eine riesige Eisfläche rutscht. Wenn hier der Steuermann jahrelang mit Lungenkraft etwas nach rechts blasen (und nach Linksdrehung einatmen) würde, könnte er auch in einem Bogen fahren mit einem Radius von einigen tausend Kilometern. Das taugt zur langsamen Ansteuerung eines Fernzieles, aber keineswegs dazu, einem Elch auszuweichen.
Hallo Domee,
ich habe so ein wenig den Eindruck, Du verwechselst da etwas, nämlich die "Energie für den Antrieb" mit dem, was den Schub liefert. Die Raumsonde braucht ja beides.
Auch beim Schubtriebwerk kommst Du ohne Energie ja nicht aus. Erst einmal musst Du mit der Rauumsonde kommunizieren, dann muss irgendwie die Verbrennung gezündet werden. Auch elektrische Energie aus Solarzellen ist nur Energie und noch lange kein Schub. Ob die Energie jetzt aus einer Batterie kommt oder aus einer Solarzelle ist dafür erst mal egal.
Man muss also trennen: Kann die Stromversorgung einer Raumsonde über Solarzellen gesichert sein? Und Kann noch etwas anderes den Schub erzeugen als hinten wegfliegender Treibstoff?
Die Frage nach den Solarzellen ist klar: Das hängt davon ab, wo die Sonde hinsoll und wie gleichmäßig die Stromversorgung sein muss. Je weiter es ins äußere Sonnensystem geht, desto weniger nutzen Solarzellen. Grundsätzlich werden wo möglich aber natürlich Solarzellen und Akkus eingesetzt.
So, jetzt zur eigentlichen Frage: Kann man den Schub auch anders erzeugen? Auch das hängt von der Aufgabe ab. Grundsätzlich gilt "Actio=Reactio". Wenn die Sonde eine Kraft nach vorne erfahren soll, muss sie was hinten raushauen.
Ohne "hinten was raushauen" geht es also nicht. Und für schnelle Steuermanöver ist eigentlich nur Treibstoff eine Option, einfach weil man für eine hohe Beschleuniging eine hohe Kraftübertragung braucht - und dafür muss man entweder viel oder sehr schnell oder beides hinten raus hauen.
Physik ist manchmal lästig...
Ich nehme jetzt einmal an, dass Du die durchaus genutzten Ionentriebwerke
http://de.wikipedia.org/wiki/Ionenantrieb
hier als Antwort nicht gelten lässt. Zwar werden in diesen die Schubkräfte nicht wie beim Treibstoff aus chemischen Reaktionen gewonnen, sondern aus elektromagnetischen Feldern (die wie im Text zu lesen sehr oft tatsächlich aus Solarzellen stammen). Allerdings geht auch bei diesen Antrieben der Trägerstoff hinten raus - und damit verloren. Aber immerhin ohne Verbrennung.
Gilt das im Sinne Deiner Frage?
Grüße
Grundsätzlich ja. Man muss dann eben die elektrische Energie umwandeln, etwa in einem Teilchenbeschleuniger, und dies für den Antrieb nutzen. Praktisch ist der Wirkungsgrad und die Energiedichte von Solarzellen für den Antrieb nicht ausreichend. Vor allem nimmt die Intensität der Sonnenstrahlung mit dem Quadrat der Entfernung ab. Daher wird es wohl vorerst bei den konventionelle (Raketen-) Antrieben bleiben.
Selbst bei einem Teilchenbeschleuniger muss man (wie der Name ja schon sagt) etwas haben was man beschleunigen kann (sieht Ionen Triebwerke). Es muss also Materie mitgeführt werden die dann ausgestoßen wird und verloren geht. Auch wenn der Wirkungsgrad hier deutlich höher als bei chemischen Reaktionen ist, ist der Antrieb nicht rein elektrisch. Geht man der einfachkeit halber von einem perfekten Vakkum im Weltraum aus, so ist eben irgendwann Schluß. Würde man die (durchaus vorhandene) Materie im All auffangen und beschleunigen würde das Auffangen allerdings wieder zum großen Teil oder ganz die Energie aufressen welche man durch die Beschleunigung gewinnt. Die einzig mir bekannte Lösung welche komplett autark funktioniert und sogar ohne jedigliche Energiezufuhr wäre ein Sonnensegel. Das macht sich den Strahlungsdruck eines Sterns zu nutze und gleicht so dem segeln hier auf der Erde. Allerdings bräuchte man sehr große Segelflächen für nennenswerte Geschwindigkeiten und sobald man sich weit genug von der Sonne entfernt hat ist man auf Trägheit angewiesen. Für Sonden sicher interessant aber für die bemannte Raumfahrt eher weniger.
Netwons erstes Gesetz lautet :
" Ein Gegenstand in Bewegung BLEIBT auch in Bewegung, außer eine andere Kraft wirkt auf ihn ein "
Im Umkehrschluss heißt das auch wiederrum, dass eine Kraft wirken muss um diesen zu bewegen. Das KANN im Weltall eigentlich nur der Gasausstoß sein. Vll wäre es möglich mit Strom getriebene Pumpen anzutreiben, die einen Luftstoß ausstoßen. Sonst nicht. Selbst mit "Flügeln" wedeln, nutzt im Vakuum wenig ;D
Geht nicht was du da behauptest