Plasma-Antrieb

Neu entwickelte Fusionsrakete könnte Reise zum Mars ermöglichen

Robert Klatt

Eine neu entwickelte Fusionsrakete mit Plasma-Antrieb ist mindestens 20 Kilometer pro Sekunde schnell und könnte Reisen zum Mars ermöglichen.

Princeton (U.S.A.). Die Apollo-Mission der NASA zum 384.400 Kilometer entfernten Mond hatte eine Flugzeit von etwa 76 Stunden. Eine bemannte Reise zum Mars, der im Optimalfall etwa 56 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist, ist aufgrund der vielfach höheren Flugdauer daher auch mit modernen Raketen nicht möglich.

Die Physikerin Dr. Fatima Ebrahimi vom Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) hat nun im Journal of Plasma Physics das Konzept einer Fusionsrakete mit Plasma-Antrieb vorgestellt, die das Ende des für den Menschen erreichbaren Raums weit über den Mars hinaus verschieben könnte. Eine Simulation zeigt, dass die Rakete eine maximale Geschwindigkeit von 20 Kilometer pro Sekunde oder mehr ermöglicht.

Raketenantrieb arbeitet wie Sonneneruptionen

Das Funktionsprinzip des modernen Plasma-Antriebs basiert darauf, dass während des Fluges Plasma-Partikel von der Rakete in das Vakuum des Weltraums geschossen werden. Der dadurch erreichte Vortrieb ist laut Simulationen deutlich höher als bei herkömmlichen Raketen.

Neu erfunden hat Ebrahimi das Funktionsprinzip des Plasma-Antriebs zwar nicht, sie hat aber herkömmliche Plasma-Antriebe, die zum Antrieb der Teilchen elektrische Felder nutzen, um das Prinzip der magnetischen Rekonnexion erweitert, um die Leistung zu steigern.

Die magnetische Rekonnexion sorgt einfach erklärt dafür, dass sich magnetische Felder durch Abstoßung und Wiederverbindung an den Polenden potenzieren und massive Energiemengen freisetzen. In der Physik wird dieser Prozess auch als „magnetische Schleuder“ bezeichnet. Das wohl bekannteste Beispiel für die magnetische Rekonnexion sind Sonneneruptionen.

Fusionsreaktor soll spiralförmige Magnetfeldbögen erzeugen

Die für den Rekonnexionseffekt erforderlichen spiralförmigen Magnetfeldbögen sollen laut Ebrahimi durch einen Fusionsreaktor (Typ Tokamak) erzeugt werden.

Sollte das Funktionsprinzip des Konzepts in der Praxis funktionieren, würde der Fusionsantrieb eine um mindestens den Faktor 10 höhere Geschwindigkeit als konventionelle Booster ermöglichen. Langstreckenflüge zum Mars oder noch weiter entfernten Zielen wären somit prinzipiell möglich, weil die Fusionsrakete zum einen deutlich schneller ihre Reisegeschwindigkeit erreicht und zum anderen praktisch über unbegrenzt viel Energie verfügt.

Journal of Plasma Physics, doi: 10.1017/S0022377820001476

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