Ein Wissenschaftler hat vorgeschlagen, dass ein neuartiger Raketenantrieb, der den Mechanismus hinter einer Sonneneruption kopiert, Menschen auch über unser Sonnensystem hinaus befördern könnte.
Das Konzept wurde von vorgeschlagen Fatima Ebrahimi, Forschungsleiter Physik am Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) in New Jersey. Das Triebwerk würde Magnetfelder von der Rückseite der Rakete senden, um sie vorwärts zu treiben. Derzeit sind Plasmatriebwerke, die im Weltraum getestet wurden, um Partikel zu bewegen, auf elektrische Felder angewiesen.
Wie eine Sonneneruption
Das neue Konzept würde die Teilchen mithilfe der beschleunigen magnetische Wiederverbindung (ein Prozess, der im gesamten Universum zu finden ist, einschließlich der Sonnenoberfläche, wo er das Phänomen der Sonneneruption auslöst). Dabei laufen die magnetischen Feldlinien zusammen, trennen sich schlagartig und vereinen sich dann wieder, wodurch viel Energie entsteht. Reconnection ist das Prinzip, das auch im Inneren stattfindet Tokamak-Kernfusionsreaktoren derzeit im Studium.
„Ich arbeite schon eine Weile an diesem Projekt“, sagt Ebrahimi, Autor eines Artikels, in dem die Idee im beschrieben wird Zeitschrift für Plasmaphysik.
„Die Idee kam mir 2017, als ich auf einer Brücke saß und über die Ähnlichkeiten zwischen einem Autoauspuff und den Hochgeschwindigkeits-Abgaspartikeln nachdachte, die vom National Spherical Torus Experiment (NSTX) der PPPL erzeugt wurden.“
Während seines Betriebs erzeugt dieser Tokamak magnetische Blasen, sogenannte Plasmoide, die sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 Kilometern pro Sekunde bewegen – etwas, das einem schönen Stoß sehr ähnlich ist.
Schneller als je zuvor
Gegenwärtige Plasmatriebwerke, die elektrische Felder verwenden, um Teilchen voranzutreiben, können nur einen geringen spezifischen Impuls erzeugen. Computersimulationen zeigten, dass das neue Plasma-Antriebsstrangkonzept Abgase mit Geschwindigkeiten von Hunderten von Kilometern pro Sekunde erzeugen könnte. 10-mal schneller als die anderer Motoren.
"Diese Geschwindigkeit in einem Raumschiff könnte die äußeren Planeten in die Reichweite von Astronauten bringen."
Langstreckenfahrten dauern Monate oder Jahre, da der spezifische Impuls der chemischen Raketentriebwerke sehr niedrig ist, sodass das Fahrzeug einige Zeit braucht, um Fahrt aufzunehmen. „Solar Flare“-Triebwerke, die auf magnetischer Wiederverbindung basieren, könnten möglicherweise Langstreckenmissionen in viel kürzerer Zeit abschließen.
'Solar Flare'-Rakete, ein völlig innovatives Konzept
Es gibt drei Hauptunterschiede zwischen dem Antriebskonzept von Ebrahimi und anderen Geräten. Die erste ist, dass Sie durch Ändern der Stärke der Magnetfelder den Schub erhöhen oder verringern können. Zweitens, erzeugt das neue Triebwerk Bewegung, indem es sowohl Plasma- als auch Plasmoidpartikel ausstößt und dem Antrieb zusätzliche Kraft verleiht. SchließlichIm Gegensatz zu elektrischen Feldantriebskonzepten ermöglichen die Magnetfelder in Ebrahimis Rakete, die die Mechanismen einer Sonneneruption nachahmt, dass das Plasma aus schweren oder leichten Atomen besteht.
Während andere Triebwerke schweres Gas benötigen, das aus Atomen wie Xenon besteht, bevorzugen Wissenschaftler in einigen Fällen möglicherweise leichtes Gas, da sich kleinere Atome schneller bewegen können.
Diese Rakete im Stil einer Sonneneruption stammt direkt aus der Kernfusionsforschung. Die Reaktoren der Zukunft wie ITER haben noch nicht begonnen, uns mit Energie zu versorgen, und inspirieren bereits revolutionäre Technologien auch in anderen Bereichen wie der Weltraumforschung.
