Können Hochleistungsmikrowellen die Startkosten von weltraumgebundenen Raketen senken?

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Regierungen auf der ganzen Welt verwenden Raketen, um Satelliten und Menschen in den Orbit zu bringen.

Dafür wird derzeit eine Menge hochenergetischer Treibstoff benötigt, der 95% der gesamten Raketenmasse ausmacht.

Da die Startkosten einer Rakete 10 Milliarden Yen erreichen können, soll der Start einer 1-Gramm-Nutzlast dem Kauf von 1 Gramm Gold gleichkommen.

Die Minimierung der Gesamtkosten für den Raketenstart würde die wissenschaftlichen Nutzlasten maximieren und die Durchführbarkeit der Weltraumforschung erhöhen.In einer Studie, die im Journal of Spacecraft and Rockets veröffentlicht wurde, haben Forscher der Universität Tsukuba dazu beigetragen, wichtige Probleme der drahtlosen Energieübertragung und andere Effizienzprobleme zu lösen, die überwunden werden müssen, um hochleistungsfähige Mikrowellen als Ergänzung – oder fast als Ersatz – für chemische Treibstoffe für Raketenstarts einzusetzen.

Ihre Studie wird den Forschern in diesem Arbeitsbereich helfen, ihre Bemühungen richtig zu fokussieren.Forscher gehen allgemein davon aus, dass eine Rakete ein Megawatt an strahlgetriebenem Antrieb benötigt – das ist ungefähr die Leistung von 10 Autos pro Kilogramm Nutzlast, um eine minimale Umlaufbahn zu erreichen.

Ob die Mikrowellenübertragung für reale Anwendungen ausreichend effizient ist, ist eine offene Frage.Mikrowellenstrahlen wurden mit Hilfe einer Bodenantenne übertragen, die die gleiche Größe wie eine Raketenantenne hat.

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Praktische Anwendungen werden jedoch einen großen bodengestützten Sender und einen kleinen Empfänger auf der Rakete und damit eine Übertragung mit variablem Fokus erfordern”, erklärt Assistenzprofessor Kohei Shimamura, Hauptautor der Studie.

Wir wollten diesen Ansatz nicht nur demonstrieren, sondern auch seine Effizienz quantifizieren”.In ihrer umfassenden Studie berechneten die Forscher die Wirkungsgrade eines bodengestützten Mikrowellengenerators (51%), einer drahtlosen Stromversorgung, die die Mikrowellen an das Raketenantriebssystem sendet (14%), einer Empfangsantenne auf der Rakete (34%) und einer Antriebsvorrichtung, die die Mikrowellenenergie zur Erwärmung des Raketentreibstoffs nutzt (6%), auf kurze Entfernungen.

Forscher können nun in Zahlen ausdrücken, wie effizient….

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