Dipl. Ing. Thomas Bauer

Melatenerstr. 110b

52074  Aachen

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GECKO-Antrieb.de

GECKO Antrieb

Raumfahrzeuge können unterschiedlich angetrieben werden.

Es gibt 5 Antriebsmöglichkeiten:

1. Sonnenwindsegel

Bei dem Sonnenwindsegel treibt der Sonnenwind das Raumfahrzeug an. 
Der Sonnenwind besteht aus Materieteilchen wie zum Beispiel Fotonen, d.h. Quanten, Gluonen, Mesonen, Elektronen, Protonen, Antiquarks, Neutronen, Quarks, Atome, Moleküle und Gravitations Teilchen.

2. Der chemische Antrieb

Bei dem chemischen Antrieb reagieren chemische Stoffe.
Es entsteht chemische Masse, welches das Raumfahrzeug antreibt.

Die Masse wird nach dem Rückstoß Prinzip hinten hinaus geschossen und so wird ein Impuls erzeugt, z.B. Ares V Booster Raketen.

3. Ionen Antrieb

Ein Ionenantrieb ist ein Antrieb für Raumfahrzeuge, bei dem nach dem Rückstoßprinzip der Ausstoß eines neutralisierten Ionenstrahls zur Fortbewegung genutzt wird. Ein Ionen Antrieb erzeugt ein Ionenstrahl, in dem Gasteilchen
(z. B. Xenon) oder Kleinsttröpfchen (z. B. Quecksilber) zunächst ionisiert werden.
Anschließend werden sie in einem elektrischen Feld oder mittels einer Kombination eines elektrischen Feldes und eines Magnetfeldes unter Ausnutzung der Lorentzkraft beschleunigt. Nach dem Rückstoß Prinzip wird ein ausgestossener Ionenstrahl zur Fortbewegung des Raumfahrzeuges genutzt.

Nach der Passage des sogenannten Neutralisators der dem Strahl wieder Elektronen zuführt und ihn somit elektrisch neutral macht, werden die Teilchen in Form eines Strahls ausgestoßen.
Der Neutralisator ist ein wichtiger Bestandteil des Systems. Ohne ihn würde
dieses sich aufladen und der Strahl diffundieren und in einem Bogen zum
Raumfahrzeug zurückkehren.

Die Anziehungskraft zwischen Ionen und Flugkörper würde die Schubwirkung aufzehren.

Die Antriebsleistung ist nicht wie bei chemisch arbeitenden Raketen in den
reagierenden Treibstoffkomponenten gebunden, sondern stammt vom angelegten elektromagnetischen Feld.
Die Energie zur Erzeugung der Felder wird meist mit Hilfe von Solarzellen gewonnen.

Ein Treibstoff im herkömmlichen Sinne existiert nicht, jedoch geht die Stützmasse
verloren (Gase oder ionisierte Kleinsttröpfchen, die ausgestoßen werden; verwendet werden z. B. Xenon oder Quecksilber).

Das DS4G der ESA verwendet z.B. eine Beschleunigungsspannung von 30 kV.

Die Austrittsgeschwindigkeit der Ionen beträgt 10 bis 130 km/s.
Eine Verdoppelung der Austrittsgeschwindigkeit erfordert die vierfache Energiemenge.

Die Sonde SMART-1 wiegt z.B. 367 Kilogramm und führte
84 kg Xenon (ca.25%) als Stützmasse mit.

Das Ionentriebwerke hat einen Energiebedarf von z.B. SMART-1
1,3 kW allein für das Triebwerk.

Der Vorteil des Ionenantriebs gegenüber dem chemischen Antrieb liegt darin, dass
bei gleichem gelieferten Gesamtimpuls (d.h. erreichter Geschwindigkeitsänderung)
weniger Treibstoffmasse verbraucht wird,  weil die Geschwindigkeit der austretenden
Teilchen wesentlich größer ist. Der spezifische Impuls liegt hier mit
über 30.000 m/s etwa achtfach höher als bei chemischen Triebwerken.

Heutige Ionentriebwerke haben Leistungen im Watt- bis Kilowattbereich.
Zum Transport größerer Massen eignen sich Ionentriebwerke daher nur,
wenn sie über längere Zeit (Wochen, Monate oder Jahre) arbeiten können.
 

4. Wasser Antrieb

Bei dem Wasser Antrieb reagieren Wasserstoff und Sauerstoff. Es entsteht Wasser (H2O), welches das Raumfahrzeug antreibt.

Das Wasser wird nach hinten hinaus geschossen und so wird ein Impuls erzeugt. Zum Beispiel Space Shuttle Wasser Antrieb mit einer Wassermenge von einem Schwimmbad Becken pro Sekunde.

5. GECKO Antrieb

Beim GECKO Antrieb, werden Teilchen ionisiert. Das sogenannte Stützmittel.
Die Funktion ist wie beim Ionenantrieb. 
Der GECKO Antrieb  benutzt zusätzlich als Stützmasse z. B. auch ca. 0,2 µm kleine gereinigte Regolith Körner. Der Treibstoff im herkömmlichen Sinne ist Regolith. Wenn das Raumfahrzeug fliegt, verliert es an Masse m. Dabei geht die ausgestoßene Regolith Stützmasse verloren. Das Raumfahrzeug muß also Regolith tanken. Das Regolith wird mit vielen archimedischen Schnecken transportiert. Das Regolith wird von, zum Beispiel Helium3, Wasser, Eis und anderen Wert Nutz Stoffen gereinigt. Dann wird das gereinigte Regolith im Regolithsack verpackt und im Regolith Silo an Bord des Quirli oder in einem Regolith Nachschub Lager auf 1 Meter hohen Euro Paletten Containern zur Verwendung gelagert. Regolith ist auf den Mars Monden und auf dem Erd Mond reichlich vorhanden. Der höhere Impuls wird durch die höhere Masse des  Regolith erreicht.
Diese ausgestoßenen Körnchen erhöhen die Masse m  die proportional zum Impuls I  des Raumfahrzeugs ist. 
Impuls = Masse mal Geschwindigkeit . 
I = m * V
Der Impuls ist 1000 Fach höher als bei einem Ionen Antrieb. Da der Regolith Staub mehr Masse hat, als ein Ion. Der GECKO Antrieb nutzt die Van der Waals Kräfte um eine 1000 Fache Leistung, wie bei einem Ionen Antrieb zu erreichen.
Das Regolith wird im GECKO Mahlwerk klein gemahlen. 
Dann wird das Stützmittel und der Regolith Staub im GECKO Vergaser zerstäubt.  
Regolith hat sogenannte Van der Waals Bindungskraft also Klebekraft. Anschließend werden sie in einem elektrischen Feld oder mittels einer Kombination eines elektrischen Feldes und eines Magnetfeldes unter Ausnutzung der Lorentzkraft  ionisiert und in einem GECKO Teilchenbeschleuniger beschleunigt. 
Die Beschleunigungsspannung wird in Spannungs Kaskaden gewonnen und ist beliebig kaskadierbar.
Anschließend werden die Regolith Teilchen in Form eines Strahls in die GECKO Kanone geschossen.
Nach der Passage des sogenannten Van der Waals Neutralisators, der dem Strahl wieder Elektronen zuführt und ihn somit elektrisch neutral macht, ist das Regolith elektrisch neutral.  Hier werden in einem 90° elektrischen Feld oder mittels einer Kombination eines 90° elektrischen Feldes und eines 90° Magnetfeldes unter Ausnutzung der Lorentzkraft Stützmittel und Regolith getrennt.
Dann werden die Regolith Teilchen in Form eines Strahls in die GECKO Weiche geschossen.
Das Stützmittel wird recycelt und dem GECKO Vergaser erneut zugeführt. 
Die Energie zur Erzeugung der Felder wird meist mit Hilfe von Solarzellen oder Strom Generatoren oder mittels einer Kombination eines elektrischen Strom Generators und von Solarzellen gewonnen.
Die Austrittsgeschwindigkeit des Regolith beträgt ca. 0,1 bis 100 km pro Sekunde.
Eine Verdoppelung der Austrittsgeschwindigkeit erfordert die vierfache Energiemenge. Das GECKO Triebwerke hat einen Energiebedarf von 1 Mega Watt allein für das Triebwerk.
Der Van der Waals Neutralisator ist ein wichtiger Bestandteil des Systems. Ohne ihn würde dieses sich aufladen und der Strahl diffundieren und in einem Bogen zum Raumfahrzeug zurückkehren. Nur neutrale Regolith Teilchen in Form eines elektrisch neutralen Regolith Strahls werden aus dem Raumfahrzeug ausgestoßen.
Eine Steigerung der Effizienz des  GECKO Antriebs ist nicht möglich, da die Van der Waals Kräfte des GECKO Antriebs dann einfach aufhören zu wirken.
Der Vorteil des GECKO Antriebs gegenüber dem chemischen Antrieb liegt darin, dass
bei gleichem gelieferten Gesamtimpuls I (d.h. erreichter Geschwindigkeitsänderung)
nur Regolith m und kein fast kein Stützmittel verbraucht wird,  weil die Masse m und die Geschwindigkeit V der austretenden Regolith Masse Staub Teilchen wesentlich größer ist.
I = m * V
Nach dem Rückstoß Prinzip wird ein ausgestossener Regolithstrahl zur Fortbewegung des Raumfahrzeuges genutzt. 
Ein Raumfahrzeug mit GECKO Antrieb kann um den Faktor 1000 mehr Nutzlast transportieren.
Um effektiv zu sein, sollte ein Raumfahrzeug mit GECKO Antrieb 25% seiner Raumfahrzeug Masse als Regolith Masse im Regolith Silo mitführen.
 

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Nur im Weltraum in der Schwerelosigkeit, können ionisierende Antriebe genutzt werden.

GECKO