NASAHabe es gerade glühend heiß getestetPlasmaMotor, der Menschen befördern könnteMars.
Das experimentelle, mit Lithium betriebene Plasmatriebwerk der NASA hat einen wichtigen frühen Test bestanden und markiert damit einen weiteren Schritt in Richtung zukünftiger bemannter Missionen zum Mars. Ingenieure im Jet Propulsion Laboratory der NASA (JPL) in Südkalifornien zündete kürzlich den elektromagnetischen Motor mit einer Leistung, die in den Vereinigten Staaten für diese Art von Antriebssystem noch nie zuvor erreicht wurde.
Der Test fand am 24. Februar in einer speziellen Vakuumkammer am JPL statt, die für die Forschung an Hochleistungs-Elektroantrieben konzipiert ist. Während des Experiments lief der Triebwerksprototyp auf einem Niveau, das über dem liegt, was jedes derzeit auf NASA-Raumschiffen fliegende elektrische Triebwerk erreichen kann. Forscher sagen, dass die Ergebnisse die nächste Entwicklungs- und Testphase leiten werden.
„Bei der NASA arbeiten wir an vielen Dingen gleichzeitig und haben den Mars nicht aus den Augen verloren. Die erfolgreiche Leistung unseres Triebwerks in diesem Test zeigt echte Fortschritte bei der Entsendung eines amerikanischen Astronauten auf den Roten Planeten“, sagte NASA-Administrator Jared Isaacman. „Dies ist das erste Mal in den Vereinigten Staaten, dass ein elektrisches Antriebssystem mit einer so hohen Leistung von bis zu 120 Kilowatt betrieben wird. Wir werden weiterhin strategische Investitionen tätigen, die diesen nächsten großen Sprung vorantreiben.“
Rekordverdächtiger Plasma-Triebwerkstest
Der Motor verwendet Lithiummetalldampf und gehört zu einer Technologieklasse, die als magnetoplasmadynamische (MPD) Triebwerke bekannt ist. Diese Systeme erzeugen Schub, indem sie elektrische Ströme und Magnetfelder nutzen, um Plasma auf extrem hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen.
Während fünf separater Zündungen leuchtete die Wolframelektrode des Triebwerks strahlend weiß, als die Temperaturen über 5.000 Grad stiegenFahrenheit(2.800 GradCelsius). Die Tests wurden im Electric Propulsion Lab des JPL durchgeführt, das über eine einzigartige Einrichtung verfügt, die in der Lage ist, elektrische Triebwerke, die auf Metalldampftreibstoffen basieren, bei Leistungsniveaus der Megawattklasse sicher zu bewerten.
Warum elektrischer Antrieb für den Mars wichtig ist
Elektrische Antriebssysteme sind weitaus treibstoffeffizienter als herkömmliche chemische Raketen und verbrauchen bis zu 90 % weniger Treibstoff. Anstatt kurze, kraftvolle Schubstöße abzugeben, sorgen sie für einen sanften, aber kontinuierlichen Schub, der das Raumschiff über lange Zeiträume hinweg stetig beschleunigt.
Die NASA nutzt bereits elektrische Antriebe bei Missionen wie Psyche, die derzeit die leistungsstärksten elektrischen Triebwerke der Agentur betreibt. Mit der Zeit kann das Antriebssystem von Psyche das Raumschiff auf Geschwindigkeiten von 124.000 Meilen pro Stunde beschleunigen.
Das neue mit Lithium betriebene MPD-Triebwerk könnte letztendlich einen viel größeren Schub liefern als bestehende Systeme. Obwohl Wissenschaftler seit den 1960er Jahren an MPD-Antrieben forschen, wurde die Technologie nie operativ im Weltraum eingesetzt.
Im jüngsten JPL-Test erreichte das Triebwerk eine Leistung von 120 Kilowatt, mehr als 25-mal mehr als die Triebwerke auf Psyche.
„Die Entwicklung und der Bau dieser Triebwerke hat in den letzten Jahren lange auf diesen ersten Test hingearbeitet“, sagte James Polk, leitender Forschungswissenschaftler am JPL. „Das ist ein großer Moment für uns, denn wir haben nicht nur gezeigt, dass das Triebwerk funktioniert, sondern wir haben auch die angestrebten Leistungsniveaus erreicht. Und wir wissen, dass wir über ein gutes Testfeld verfügen, um mit der Bewältigung der Herausforderungen der Skalierung zu beginnen.“
Im Glowing Plasma Engine Test der NASA
Polk beobachtete das Experiment durch ein kleines Sichtportal in der 26 Fuß langen (8 Meter langen) wassergekühlten Vakuumkammer. Als das Triebwerk aktiviert wurde, leuchtete seine düsenförmige Außenelektrode intensiv und erzeugte eine leuchtend rote Plasmawolke.
Polk hat jahrzehntelang an elektrischen Antriebstechnologien gearbeitet und war zuvor an der NASA-Mission Dawn und Deep Space 1 beteiligt, dem ersten Raumschiff, das einen elektrischen Antrieb außerhalb der Erdumlaufbahn demonstrierte.
Skalierung für bemannte Missionen zum Mars
Die Forscher hoffen, die Leistung jedes Triebwerks irgendwann auf 500 Kilowatt bis 1 Megawatt steigern zu können. Eine der größten technischen Hürden wird darin bestehen, sicherzustellen, dass die Hardware einen längeren Betrieb bei extremen Temperaturen übersteht.
Eine bemannte Mission zum Mars könnte zwischen 2 und 4 Megawatt Gesamtleistung erfordern, was bedeutet, dass mehrere MPD-Triebwerke wahrscheinlich mehr als 23.000 Stunden lang ununterbrochen arbeiten müssten.
Wissenschaftler glauben, dass mit Lithium betriebene MPD-Motoren eine wichtige Rolle bei der zukünftigen Erforschung des Weltraums spielen könnten, da sie starken Schub mit effizienter Treibstoffnutzung kombinieren. In Kombination mit Kernenergiesystemen könnten sie die Startmasse reduzieren und gleichzeitig die schweren Nutzlasten transportieren, die für bemannte Marsmissionen erforderlich sind.
Das Nuclear Electric Propulsion Program der NASA
Das MPD-Triebwerksprojekt wird seit zweieinhalb Jahren in Zusammenarbeit zwischen JPL,Princeton-Universitätin New Jersey und das Glenn Research Center der NASA in Cleveland. Die Finanzierung erfolgt durch das Space Nuclear Propulsion-Projekt der NASA, das 2020 ins Leben gerufen wurde, um die Entwicklung nuklearelektrischer Antriebssysteme der Megawattklasse für zukünftige Marsmissionen zu unterstützen. Die Bemühungen werden vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, als Teil des Space Technology Mission Directorate der Agentur verwaltet.
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Das experimentelle, mit Lithium betriebene Plasmatriebwerk der NASA hat einen wichtigen frühen Test bestanden und markiert damit einen weiteren Schritt in Richtung zukünftiger bemannter Missionen zum Mars. Ingenieure im Jet Propulsion Laboratory der NASA (JPL) in Südkalifornien zündete kürzlich den elektromagnetischen Motor mit einer Leistung, die in den Vereinigten Staaten für diese Art von Antriebssystem noch nie zuvor erreicht wurde.
Der Test fand am 24. Februar in einer speziellen Vakuumkammer am JPL statt, die für die Forschung an Hochleistungs-Elektroantrieben konzipiert ist. Während des Experiments lief der Triebwerksprototyp auf einem Niveau, das über dem liegt, was jedes derzeit auf NASA-Raumschiffen fliegende elektrische Triebwerk erreichen kann. Forscher sagen, dass die Ergebnisse die nächste Entwicklungs- und Testphase leiten werden.
„Bei der NASA arbeiten wir an vielen Dingen gleichzeitig und haben den Mars nicht aus den Augen verloren. Die erfolgreiche Leistung unseres Triebwerks in diesem Test zeigt echte Fortschritte bei der Entsendung eines amerikanischen Astronauten auf den Roten Planeten“, sagte NASA-Administrator Jared Isaacman. „Dies ist das erste Mal in den Vereinigten Staaten, dass ein elektrisches Antriebssystem mit einer so hohen Leistung von bis zu 120 Kilowatt betrieben wird. Wir werden weiterhin strategische Investitionen tätigen, die diesen nächsten großen Sprung vorantreiben.“
Rekordverdächtiger Plasma-Triebwerkstest
Der Motor verwendet Lithiummetalldampf und gehört zu einer Technologieklasse, die als magnetoplasmadynamische (MPD) Triebwerke bekannt ist. Diese Systeme erzeugen Schub, indem sie elektrische Ströme und Magnetfelder nutzen, um Plasma auf extrem hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen.
Während fünf separater Zündungen leuchtete die Wolframelektrode des Triebwerks strahlend weiß, als die Temperaturen über 5.000 Grad stiegenFahrenheit(2.800 GradCelsius). Die Tests wurden im Electric Propulsion Lab des JPL durchgeführt, das über eine einzigartige Einrichtung verfügt, die in der Lage ist, elektrische Triebwerke, die auf Metalldampftreibstoffen basieren, bei Leistungsniveaus der Megawattklasse sicher zu bewerten.
Warum elektrischer Antrieb für den Mars wichtig ist
Elektrische Antriebssysteme sind weitaus treibstoffeffizienter als herkömmliche chemische Raketen und verbrauchen bis zu 90 % weniger Treibstoff. Anstatt kurze, kraftvolle Schubstöße abzugeben, sorgen sie für einen sanften, aber kontinuierlichen Schub, der das Raumschiff über lange Zeiträume hinweg stetig beschleunigt.
Die NASA nutzt bereits elektrische Antriebe bei Missionen wie Psyche, die derzeit die leistungsstärksten elektrischen Triebwerke der Agentur betreibt. Mit der Zeit kann das Antriebssystem von Psyche das Raumschiff auf Geschwindigkeiten von 124.000 Meilen pro Stunde beschleunigen.
Das neue mit Lithium betriebene MPD-Triebwerk könnte letztendlich einen viel größeren Schub liefern als bestehende Systeme. Obwohl Wissenschaftler seit den 1960er Jahren an MPD-Antrieben forschen, wurde die Technologie nie operativ im Weltraum eingesetzt.
Im jüngsten JPL-Test erreichte das Triebwerk eine Leistung von 120 Kilowatt, mehr als 25-mal mehr als die Triebwerke auf Psyche.
„Die Entwicklung und der Bau dieser Triebwerke hat in den letzten Jahren lange auf diesen ersten Test hingearbeitet“, sagte James Polk, leitender Forschungswissenschaftler am JPL. „Das ist ein großer Moment für uns, denn wir haben nicht nur gezeigt, dass das Triebwerk funktioniert, sondern wir haben auch die angestrebten Leistungsniveaus erreicht. Und wir wissen, dass wir über ein gutes Testfeld verfügen, um mit der Bewältigung der Herausforderungen der Skalierung zu beginnen.“
Im Glowing Plasma Engine Test der NASA
Polk beobachtete das Experiment durch ein kleines Sichtportal in der 26 Fuß langen (8 Meter langen) wassergekühlten Vakuumkammer. Als das Triebwerk aktiviert wurde, leuchtete seine düsenförmige Außenelektrode intensiv und erzeugte eine leuchtend rote Plasmawolke.
Polk hat jahrzehntelang an elektrischen Antriebstechnologien gearbeitet und war zuvor an der NASA-Mission Dawn und Deep Space 1 beteiligt, dem ersten Raumschiff, das einen elektrischen Antrieb außerhalb der Erdumlaufbahn demonstrierte.
Skalierung für bemannte Missionen zum Mars
Die Forscher hoffen, die Leistung jedes Triebwerks irgendwann auf 500 Kilowatt bis 1 Megawatt steigern zu können. Eine der größten technischen Hürden wird darin bestehen, sicherzustellen, dass die Hardware einen längeren Betrieb bei extremen Temperaturen übersteht.
Eine bemannte Mission zum Mars könnte zwischen 2 und 4 Megawatt Gesamtleistung erfordern, was bedeutet, dass mehrere MPD-Triebwerke wahrscheinlich mehr als 23.000 Stunden lang ununterbrochen arbeiten müssten.
Wissenschaftler glauben, dass mit Lithium betriebene MPD-Motoren eine wichtige Rolle bei der zukünftigen Erforschung des Weltraums spielen könnten, da sie starken Schub mit effizienter Treibstoffnutzung kombinieren. In Kombination mit Kernenergiesystemen könnten sie die Startmasse reduzieren und gleichzeitig die schweren Nutzlasten transportieren, die für bemannte Marsmissionen erforderlich sind.
Das Nuclear Electric Propulsion Program der NASA
Das MPD-Triebwerksprojekt wird seit zweieinhalb Jahren in Zusammenarbeit zwischen JPL,Princeton-Universitätin New Jersey und das Glenn Research Center der NASA in Cleveland. Die Finanzierung erfolgt durch das Space Nuclear Propulsion-Projekt der NASA, das 2020 ins Leben gerufen wurde, um die Entwicklung nuklearelektrischer Antriebssysteme der Megawattklasse für zukünftige Marsmissionen zu unterstützen. Die Bemühungen werden vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, als Teil des Space Technology Mission Directorate der Agentur verwaltet.
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