– NASAs «umulige» rakettmotor er trolig en bløff

[nakamoomin]

I STAND CORRECTED!

 

Hei ZFC, du har helt rett. David B, jeg beklager!

 

Strålingstrykket utgjør ca 5nN / W (dette tenkte jeg som neglisjerbart). Om man ganger opp så får man jo 5µN/kW. For Ione motorer snakker vi om effektivitet på ca 50µN/kW, så strålingstrykket er jo absolutt ikke neglisjerbart i denne sammenheng (noe jeg først tenkte).

 

Jeg har også mikset solseil og elektromagnetiske seil. Takk for korrigeringen.

 

For å svare på scenariet til Simen1 (kan man lage en "lommelykt" som motor) så ville altså dagens (60% effektive) ione motorer likevel være 10x mer "effektive" enn en ideell lyskildemotor.

 

EM-driven i artikkelen gir da (om eksperimentet ikke er feil utført) ca 5000 µN/kW (5mN/kW) som ville være 100x mer effektiv enn dagens ione-motorer og 1000x mer effektiv enn "lysmotor" (gitt 100% effektive solceller).

[David Brown]

I STAND CORRECTED!

 

Hei ZFC, du har helt rett. David B, jeg beklager!

 

Strålingstrykket utgjør ca 5nN / W (dette tenkte jeg som neglisjerbart). Om man ganger opp så får man jo 5µN/kW. For Ione motorer snakker vi om effektivitet på ca 50µN/kW, så strålingstrykket er jo absolutt ikke neglisjerbart i denne sammenheng (noe jeg først tenkte).

 

Jeg har også mikset solseil og elektromagnetiske seil. Takk for korrigeringen.

 

For å svare på scenariet til Simen1 (kan man lage en "lommelykt" som motor) så ville altså dagens (60% effektive) ione motorer likevel være 10x mer "effektive" enn en ideell lyskildemotor.

 

EM-driven i artikkelen gir da (om eksperimentet ikke er feil utført) ca 5000 µN/kW (5mN/kW) som ville være 100x mer effektiv enn dagens ione-motorer og 1000x mer effektiv enn "lysmotor" (gitt 100% effektive solceller).

 

Det er ikke ofte man lese en post som denne på internettet! Men man lære mer av å være uenige enn å være enige - og jeg er glad hvis jeg har hjulpet deg å lære noe nytt og interessant.

 

Ion motorer kan gjerne være opp til 60% effektivt i å konvertere energi til thrust, men husk at dette tar ikke hensyn til bruk av propellant i tillegg. De kan dermed ikke sammenlignes med lysmotor i effektivitet, fordi man måler noe annet. (Og hvis man prøvd å være "rettferdig" ved å omregne massen på propellant om til energi, ligger de veldig dårlig an i effektivitet.)

 

Ellers har du kommet fra til samme tall som meg, at EM-drive skulle være 1000x mer effektivt enn lysmotor. Det er dette mer enn noe annet som sier meg at det er målefeil her - magefølelsen min sier at lysmotor må være den mest effektivt motor totalt sett, ettersom effektivitet går opp med hastighet og man overgår ikke lyset i det kappløpet.

[nakamoomin]

 

 

Nå er vi ute og sykler igjen...

E=mc^2 beskriver den kvantemekaniske energimengden i en gitt reaksjonsmasse (ved nukleær fusjon/fisjon). Batteriet ditt er akkurat like tungt om det er fulladet eller tomt. Det eneste som er endret er at man redusert entropien i løsningen (batterier er kjemisk energi) Man kan si det "folkelig" som at man har flyttet ionene fra en side til en annen inni batteriet. DERSOM batteriet ditt skulle bli utsatt for ekstreme temperaturer og alle bestanddeler i batteriet ble omgjort til ren energi ville E=mc^2 gjelde. Om batteriet var ladet eller ei ville da vært ubetydelig i det store bildet, ettersom energien som ville blitt frigjort ville være ca 4,5*10^15 J som er i størrelsesorden med hele verdens årlige enegiforbruk (jeg antar at batteriet veier ca 50g).

Her har du misforstått en del igjen.

 

Det er ingen som sier at det er materialmassen til batteriet som omgjøres til energi. Det er ganske enkelt at når den får ekstra energi (spiller ingen rolle hvilken type energi - det kan være lagret elektrisk energi, eller kinetisk energi når du kaster den ut vinduet) så får den ekstra masse. Helt konkret, hvis du lader en 1.2V batteri med 2100mAh lading, blir den 0.1 nanogram tyngere. Det er selvfølgelig en ubetydelig effekt i normal bruk - men teorien er klar.

DU har pokker meg rett!

 

Det begynner å bli noen tiår siden dette var pensum, så jeg må bare beklage. Den relativistiske energien (tilført) er jo selve entropiendringen! Oh loooord!

 

Schooled again!

[nessuno]

Spennende lesing David Brown. Hvis lommelykt gir så energieffektiv framdrift som luminositetseffektiviteten, hvorfor brukes ikke det i stedet for ionemotorer? Hvilke bølgelengder gir best energieffektivitet?

 

LED, T5 lysstoffrør og lavtrykks natrium-lamper gir jo veldig god energieffektivitet.

 

Hvis solseil gir marginal akselerasjon selv med ekstremt stor overflate og mye mer energi per m2 enn her på jorden, må du korrigere din optimisme.

Husk at den aller "raskeste" teoretiske metoden til å bruke solseil involverer en ekstrem tilnærming til solen, der jeg har ikke fjerneste anelse hva energien blir, men regner med noe som 10kw/m2 minst - av både synlig lys og omtrent hele elektromagnetiske spekteret siden vi snakker om "rå" sollys, ufiltrert av atmosfære og you name it.

Nå må du forestille deg hvordan en motor i samme effekt må se ut, hvor kraftig "lyskilden" må være der. Og etter at du har forestilt dette monsteret, tenk deg hva slags energikilde man må ha, størrelse og vekt gitt dagens teknologi. Og husk at solseil veier nesten ingenting i forhold.

 

I praksis vil dette bety at det er egentlig mye enklere å "støvsuge" vakuumet for H2 eller kosmisk støv, og akselerere denne med konvensjonelle ionmotorer eller tilsvarende, enn å bygge et slags gigantisk flomlykt som skal gi marginal akselerasjon i aller beste tilfellet, og vil bruke tusenvis av år for å komme nær lysets hastighet.

[Simen1]

Jeg har allerede korrigert optimismen på grunn av svært ineffektive metoder for å konvertere masse til elektrisitet, altså elektrisk energiproduksjon per vektenhet energilager.

 

Når det gjelder lystetthet så er ikke lommelykter så halvgale sammenlignet med solspeil. En kvadratmeter solseil kan i teorien absorbere inntil 1367 Watt ved jordas avstand til sola. Ved Plutos bane er det under 1,5 Watt sollys per kvadratmeter. En vanlig 3 Watt LED lommelykt produserer ca 0,45 Watt lys på en LED som er ca 4 kvadratmillimeter stor. Altså 112 500 Watt per kvadratmeter. Eller sagt på en annen måte: 1 kvadratmeter LED-diode produserer omtrent like mye skyvekraft som 82 kvadratmeter solseil ved jordas bane eller 75 000 kvadratmeter solseil ved Plutos bane (når den er nærmest sola). Nå ignorerer jeg selvsagt vekta av energibæreren og lasta, men det sier likevel at ved en eller annen lang avstand fra sola så er det mer effektivt enn å bruke solseil. Men blir fortsatt grundig utkonkurrert av ionemotorer, dersom innleggene om den spesifikke impulsen deres stemmer og de har regnet med elektriske kildene som gir mest kWh per kilo (RTG).

Endret 12. august 2014 av Simen1

[nessuno]

Du ignorerer igjen det at for det første er praktisk bruk av solseil avhengig av å starte mye nærmere solen enn jordens avstand, og for det andre at solseilen vil påvirkes av HELE spekteret av stråling den kan absorbere/reflektere (radiobølger, lang IR, IR, synlig lys, ultraviolett, og av en ørliten grad røntgen og gamma).

For det andre uansett metode er man enten uten en pålitelig måte å bremse ned ved ferdens slutt (tilfellet solseil), eller man er uten drivstoff. Husk at TRGer er 1) grusomt ueffektive 2) går tom for drivstoff uansett bruk 3) finnes ikke i så lette og kraftige varianter som trenges.

 

Det er en mye bedre variant å bruke fysisk materie (helst H2) som både drivstoff (fusjon) og akselerrant. Den finnes omtrent uansett hvor man befinner seg, og den går ikke "ut på dato". Pluss så er potensialet for en mye mer lovende akselerasjon tilstedet, enn å bruke lys.

http://en.wikipedia.org/wiki/Bussard_ramjet

 

Men egentlig frem til vi har et godt utviklet funsjonsreaktor og (fingrene krysset) antimaterie-reaktor, er romfart til fjerne steder i galaksen temmelig meningsløs. Det kreves rett og slett ubegripelige mengder med energi.

[Simen1]

Jeg ignorerer ikke solseil, eller det fulle lysspekteret. Solseil er bare en annen teknologi enn "lysrakett". Det er sistnevnte jeg kommenterte. Solseil bruker sola som strålingskilde, men reflekterer ikke all strålingen men det er heller ikke nødvendig. Det dominerende trykket kommer fra det synlige spekteret. IR og mikrobølger har både langt lavere strålingstrykk (W/m²) og lavere bølgelengde. Strålingstrykk (N) er omvendt proporsjonalt med bølgelengden. Det er veldig lite stråling med kortere bølgelengder enn synlig sammenlignet med det synlige. Solas utstråling følger omtrent sort legeme-stråling, men er litt "rufsete" grunnet emmisjonsspektere (og her på jorda av atmosfærens absorbsjonsspekter).

 

En "lysrakett" basert på LED stråler ut i et lite bølgelengdespekter i det blå området (fotonsplitter som brukes på lommelykter etc trengs ikke for ingen bryr seg om god hvitbalanse og fargeekthet i kjølevannet av raketten).

 

Solseil fungerer glimrende nært sola, men energitilgangen synker raskt mot null når man beveger seg langt unna sola. Til interstellare reiser er det bare meningsløs dødvekt.

 

RTG (ikke TRG) er ikke grusomt ineffektive sammenlignet med for eksempel batterier. Som elektrisitetskilde er det faktisk svært effektive i forhold til vekt og like effektive langt unna sola som nært. Faktisk en aning mer effektive langt unna sola grunnet bedre effektivietet i Peltier-elementene når kald side ikke er oppvarmet av sola. RTG bygges tradisjonelt for korte romferder og bruker derfor kortlevende isotoper, men det er ingenting i veien for å velge langvarige isotoper for lengre romferder.

 

Jeg vet at Ionemotorer per i dag er mer effektive enn "lysrakett", men fusjonsmotorer ligger ganske langt frem i tid, hvis de kommer. Antimateriemotor er ennå lengre frem og ennå mindre sannsynlig at de vil komme.

 

Fisjon er tilgjengelig og er per i dag den mest effektive konverteringen av masse til energi vi kan bruke på romferder. Peltier og LED har klart potensiale for bedre energieffektivitet.