Raket aandrijving via Antimaterie

[Verwijderd]

burne schreef op donderdag 11 augustus 2011 @ 10:47:
[...]
Zes of zeven microgram is niet genoeg om ergens te komen. Je hebt 500 maal meer nodig om naar Mars te gaan en terug.

Wikipedia: ICAN-II (spacecraft)

The spacecraft was designed at Penn State University in the 1990s as a way to accomplish a manned mission to Mars. The proposed ACMF engine would require only 140 nanograms of antiprotons

Als je met een conventionele raket naar Jupiter gaat, alle antimaterie verzamelt en terugvliegt ben je nog voor je een honderdste van de terugweg afgelegd hebt al door je brandstof heen.

In de ruimte is geen wrijving, dus als je eenmaal op snelheid bent hou je die snelheid. Er is dus ook geen verschil in brandstofverbruik tussen 1% van de afstand afleggen, of 100% afleggen. Naar Jupiter gaan kost dus ook niet 8x zoveel brandstof als naar Mars gaan, het duurt alleen wel 8x zo lang (uitgaande van dezelfde snelheid). Meeste brandstof zit in het breken uit de 'gravity well' van de Aarde (escape velocity van 11.2 km/s overwinnen). Zodra je dat gedaan hebt kun je in iedere plek (binnen ons zonnestelsel) komen. Wil je verder dan moet je de escape velocity van ons zonnestelsel overwinnen (42.1 km/s). De Voyager sondes hebben dit echter gedaan en die zullen ons zonnestelsel dan ook verlaten.

Om interstellair te gaan heb je tonnen nodig, geen milligrammen. En de speculatieve voorraad in het hele zonnestelsel is op dit moment veel minder dan een milligram.

Om interstellair te gaan heb je dus in theorie slechts 4x zoveel brandstof nodig dan om naar Mars te gaan, (dus 140 nanograms * 4). Alleen doe je er dan 16000 jaar over om bij de eerstvolgende ster te komen. Beter zou zijn om een fatsoenlijke fractie van de lichtsnelheid te halen (op 4% van c doe je er 100 jaar over). Geen idee hoeveel brandstof (antimaterie) daarvoor nodig is, maar tonnen lijkt me wat overdreven.

[ Voor 64% gewijzigd door Verwijderd op 11-08-2011 11:17 ]

[Verwijderd]

vanaalten schreef op vrijdag 12 augustus 2011 @ 08:30:
... maar als ik de cijfers hier zo voorbij zie komen, dan lijkt die bron van antimaterie vooralsnog niet te bestaan.

160 nanogram is volgens mij inderdaad nauwelijks een 'bron' te noemen..

burne schreef op vrijdag 12 augustus 2011 @ 01:33:
[...]

Als je naar Alpha Centauri wilt zul je je brandstof voor de terugreis 6 miljoen keer langer op moeten slaan, uitgaande van de eerder genoemde 100 jaar heen en 100 jaar terug. Voor het oplossen van het opslagprobleem zul je een perfect vacuum moeten scheppen zodat je kostbare antimaterie niet botst met restjes lucht in de opslagkamer en voortijdig annihileert. Een perfect vacuum is even lastig als gratis onbeperkte energie.


[...]

Ik neem aan dat je aan het einde van je reis ook wilt stoppen. Daar heb je vrijwel evenveel energie voor nodig als om op snelheid te komen. Iets minder omdat je afgeremd wordt door gasresten, magnetische en elektrische velden onderweg.


[...]

Ik zie teveel 'in theorie' en 'perfect' om te geloven in concrete, reeele toepassingen zonder extreem ingrijpende vooruitgang in wat we wetenschappelijk kunnen. Denk aan, uitgaande van onverminderd grote stappen vooruit in de wetenschap, miljoenen jaren voordat we een dusdanig perfect vacuum kunnen scheppen om een paar gram antimaterie jarenlang te bewaren. Heb je enig idee in welke mate staal verdampt in een vacuum en dus je vacuum verpest en je antimaterie laat verdwijnen? Zelfs als het je lukt om een meterslange monokristalijne diamanten tank te maken als deel van je Penning-trap heb je nog een probleem met straling in de ruimte die koolstof-koolstof bindingen verbreekt, je vacuum vervuilt en dus je perfecte tank stukmaakt .

Ik werk zelf in de cryogene en vacuum techniek dus ik weet precies wat er allemaal komt kijken bij een goed vacuum maken.

Dat verschil is kleiner dan je denkt. Tussen een kilo Uranium 235 en een kilo waterstofgas (bij 700 bar) zit een factor 143. Ofwel: Je kilo behoorlijk gevaarlijk radioactief uranium zou met loden afscherming meegeteld wel eens meer kunnen wegen dan een koolstofvezel drukvat met 143 kilo vloeibare waterstof. En als je dat ook niet aandurft neem je in plaats van 143 kilo waterstof 540 kilo afgewerkt frituurvet mee. Alledrie dezelfde energie, na omzetting.

Volgens mij haal je een paar dingen door elkaar, waterstof wordt niet als gas onder druk opgeslagen, maar vloeibaar. Waarom zou je vloeibare waterstof in een (hoge)drukvat opslaan?

En een factor 143 zou ik zeker niet 'klein' noemen. Zoals ik al zei heb je voor het lanceren van 1kg brandstof, 143kg of 540kg vanaf Aarde respectievelijk een 1000kg, 143.000kg of 540.000kg raket nodig... (aangenomen dat we voor het lanceren naar LEO zeker geen nucleaire aandrijving gaan gebruiken , en dus met chemisch opgescheept zullen blijven)

Willen we ooit een bemande missie naar Mars uitvoeren dan ben ik er van overtuigd dat nucleaire aandrijving noodzakelijk is of anders de missie onbetaalbaar zal zijn. Zie bijvoorbeeld de NERVA upperstage/EDS voor de Saturn-V raket (die 'slechts' 2x de performance van vloeibare waterstof had), en die in de jaren 70 'vluchtklaar' was. Wat ze toen konden moet nu zeker met nieuwe materialen nog een stuk beter kunnen.