NASA sætter rekord med ny ion-motor

Nyhed skrev:

En ny model af ion-motor har i laboratoriet kørt kontinuerligt i 43000 timer (knap fem år).

Vil det sige at den "nye" model er gammel?

#1
Hehe ye både og. :)

Har aldrig rigtigt forstået det med raketdrift i rummet.
Troede at når man havde fået fart på, ville man flyve af sted med den fart til man blev bremset af enten noget man ramte eller blev påvirket af tyngdekraft fra et eller andet.

For det er vel ikke tiltrækningen fra solen der holder en fra at forlade de inderste planeter? Eller hvad?

Kerbal Space Program har da haft ion motor siden 0.8 :)

#2 - jeps det er solens tiltrækningskraft, hvad der så sker når/hvis det er muligt at komme ud af solens tiltrækningskraft er så et rigtig godt spørgsmål

#2
Det går hurtigere hvis man accelerer eller decelerer hele vejen.
Med en kemisk raket (de traditionelle) bruger man sit brændstof i starten og i slutningen og rigtig meget af det for man skal jo starte med at flytte alt sit brændstof også.
En ion motor giver ikke så hurtig acceleration men bruger i sammenligning næsten intet brændstof selv om den skal køre hele tiden.
Derfor bliver det vigtigt at motoren kan så lang tid som muligt.

Jævnt træls hvis den meldte fejl efter kun 2år.

"SATANS!!"

"Gutter, vi er nød til at udsætte missionen 2år mere, for vi skal begynde forfra med at teste nu..."

Jeg forstår ikke hvorfor de ikke bruger en stor nuklear motor. Er det fordi man ikke kan konvertere den energi til fremdrift eller hvad?

Bubbi (2) skrev:

Troede at når man havde fået fart på, ville man flyve af sted med den fart til man blev bremset af enten noget man ramte eller blev påvirket af tyngdekraft fra et eller andet.

Det er korrekt, men man bliver jo påvirket af tyngdekraft fra forskellige objekter på hele turen. Desuden er det som #4 påpeger interessant at kunne bevæge sig hurtigere. Hvis man kun lige nøjagtigt har energi nok til at nå forbi det punkt på rejsen hvor den potentielle energi topper, så kommer rejsen til at tage lang tid.

Bubbi (2) skrev:

For det er vel ikke tiltrækningen fra solen der holder en fra at forlade de inderste planeter?

Undslippelseshastigheden fra Jordens bane omkring solen er fire gange så høj som Undslippelseshastigheden fra Jorden selv når man starter fra overfladen.

Hvis man så tager højde for at energien er proportional med kvadratet på hastigheden, så når man frem til at man kun bruger 7% af energien på at forlade Jordens tyngdekraft og resten på at forlade Solens tyngdekraft.

Det komplete regnestykke er dog mere kompliceret end det. Jordens rotation betyder at hvis man letter i den rigtige retning, så har man allerede lidt af den energi, man skal bruge for at forlade Jorden. Samtidigt bevæger Jorden sig rundt om Solen med en betydelig hastighed. Jorden er naturligvis ikke i nærheden af undslippelseshastighed, men man skal ikke accelerere hele vejen dertil fra nul.

Men det hvor det bliver rigtig interessant er når man overvejer, hvilken fremdriftsform, man vil bruge til at undslippe hhv. Jorden og Solen. Man kan ikke lette fra Jorden med en ion-motor. Problemet er at hvis man udregner den optimale bane for at forlade Jordens tyngdefelt, så går den ikke blot gennem Jordens atmosfære, men også gennem Jorden selv. Derfor er man nødt til at bruge en mindre effektiv bane indtil man når i kredsløb over atmosfæren. Denne mindre effektive bane kræver desuden at man accelerer meget hurtigt fordi man skal accelerere modsat tyngdekraften.

Når man er nået i kredsløb om Jorden kan man så langsomt ændre bane vha. en ion-motor. På det tidspunkt kan man accelerere i den optimale retning i forhold til Jordens tyngdekraft og dermed kan man gøre det med den langsomme men effektive ion-motor.

ITemplate (6) skrev:

Jeg forstår ikke hvorfor de ikke bruger en stor nuklear motor. Er det fordi man ikke kan konvertere den energi til fremdrift eller hvad?

En af de store udfordringer er impulsbevarelse. Man kan kun skabe fremdrift ved at sende udstødning i den modsatte retning af den retning, man ønsker at bevæge sig. Og man skal transportere sit brændstof med sig, så man skal bruge energi til at accelerere sit brændstof op i hastighed. Det betyder at hvis hastigheden på udstødningen ligger fast, så vokser brændstofforbruget eksponentielt med den ønskede hastighed.

Den eneste måde at løse problemet med det eksponentielt store brændstofforbrug er ved at sikre sig at udstødningen forlader raketten med så stor hastighed som muligt. Derfor virker en ion-motor faktisk som en lille partikelaccelerator. Udstødningen består af ioner, der bevæger sig med stor hastighed, og dermed stor impuls. Fartøjet opnår derved samme impuls i den anden retning.

Strømforsyningen til denne partikelaccelerator vil formodentlig være en form for kernekraft.

Fås den i bil-udgave? Jeg tager 3 på beløbet!

#8
Det bliver verdens langsomste bil, ion-motoren accelerere med så lille en kraft at din bil ville holde bum stille med mindre du kan udligne/fjerne luftmodstand og jordens tyngdekraft. Og kan du det hvad skal du så med en ion-motor?

ITemplate (6) skrev:

Jeg forstår ikke hvorfor de ikke bruger en stor nuklear motor. Er det fordi man ikke kan konvertere den energi til fremdrift eller hvad?

Det ville helt sikkert være nyttigt at have hele Barsebäck med ud i rummet, men det ville godt nok også være grimt, hvis der gik noget galt under opsendelsen, og skidtet væltede ned midt i Europa eller lign. sted. Det er vist én af grundene til at man prøver at slappe lidt af med at sende alt for store reaktorer op.

#8: En ion-motor giver typisk i omegnen af 0.5 newton fremdrift, hvilket svarer til det tryk man føler, når man holder ca. 45 gram i hånden. Den bil skal virkeligt være velsmurt og have hårdt pumpede dæk, for at kunne blive flyttet af så lidt kraft. ;)

Faktisk behøver skidtet i rummet slet ikke nogen motor. Et solsejl kan gøre tricket, og der er accelerationen endnu mindre end med ionmotor. Til gengæld er den gratis og uendelig. I et regneeksempel på Wikipedia skulle en sonde efter 18 år have en fart på 26 km/s og have tilbagelagt 100 AU. Vis mig lige en raket, der kan klare den præstation!

Lidt bonus info til sammenligning:
Voyger-1 flyver "kun" 17 km/s, og har været på vej siden september 1977. Da den lige var blevet sendt afsted, kunne dens atomreaktor præstere 470 watt. Man regner med at den nok vil løbe definitivt tør for strøm omkring år 2025. Dens raketbrændstof var hydrazin.

zolo (9) skrev:

#8
Det bliver verdens langsomste bil, ion-motoren accelerere med så lille en kraft at din bil ville holde bum stille med mindre du kan udligne/fjerne luftmodstand og jordens tyngdekraft. Og kan du det hvad skal du så med en ion-motor?

Ikke meget nytårs-ironi i dig, hva?

ITemplate (#6) skrev:

Jeg forstår ikke hvorfor de ikke bruger en stor nuklear motor. Er det fordi man ikke kan konvertere den energi til fremdrift eller hvad?

Man kunne lave en meget effektiv rumraket med atom dreven fremdrift. Project Orion var sådan en, og var under udvikling i USA i 1950'erne indtil de, Soviet Unionen og Storbrittanien underskrev "Limited Test Ban Treaty" der bl.a. forbød Nukleære eksplosioner/test i rummet

supremewulff (14) skrev:

"Limited Test Ban Treaty" der bl.a. forbød Nukleære eksplosioner/test i rummet

Det var nok meget godt, da den endelige udgave skulle bruge 800 små atombomber til at forlade atmosfæren. Men Project Orion svarer ikke til ITemplates indlæg, da rumskibet jo ikke skulle bruge en reaktor til fremdrift, men atom-bomber, der skubbede rumskibet fremad.

ITemplate (6) skrev:

Jeg forstår ikke hvorfor de ikke bruger en stor nuklear motor. Er det fordi man ikke kan konvertere den energi til fremdrift eller hvad?

NASA har rent faktisk forsket i at lade en atom-reaktor indgå i fremdriften. Projekt blev kaldt NERVA (wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/NERVA) og gik meget forenklet sagt ud på at atomreaktoren varmede brint op til en meget høj temperatur, hvilket resulterede i at brinten i sin gas form bevægede sig meget hurtigt og med en meget høj kraft. I følge artiklen på wikipeidia arbejdede man på et øvre trin, vistnok tredje, til Saturn 5 raketten, og manglede næsten kun at samle de forskellige elementer til et sådant trin da projektet blev lukket. Projektet lukkede pga. manglende bevillinger fra politisk side, hvilket især skyldtes at den potentielle løfte-evne kun kunne retfærdiggøres ved f.eks. en mission til Månen, hvilket der ikke var penge til.

Der er visse ligehder mellem en ion-motor og NERVA (som kan betragtes som en nuklear-thermo-rocket); Begge ændrer en flydende væske til gas som acceleres til en høj fart; i NERVA vha. varme, i en ion-motor (f.eks. VASIMIR: http://en.wikipedia.org/wiki/VASIMR) vha. radio-bølger (RF).

Et konceptuelt design som NASA har kig på til bl.a. en mision til Mars, benytter en ion-motor til fremdrift, og en atom-reaktor til at genere den fornødne til denne motoren samt andet elektrisk udstyr.

#7
Er der noget du ikke ved?

#17

Var det et forsøg på at tvinge ham ud i et kort indlæg?
Jeg tror bare ikke at det vil lykkes, selv et Ja/Nej spørgsmål, kan han formulere med 1200 ord...