ESA heeft ionenmotor gebouwd die lucht gebruikt voor aandrijving in de ruimte

De Europese ruimtevaartorganisatie ESA heeft een motor gebouwd die in de ruimte in de bovenste lagen van de atmosfeer voor aandrijving kan zorgen door beperkt aanwezige luchtmoleculen aan te zuigen. Volgens ESA is het voor het eerst dat dit concept is bewezen.

ESA licht toe dat de motor in feite werkt door meegenomen brandstof te vervangen door atmosferische moleculen. Dit zou volgens de ruimtevaartorganisatie kunnen leiden tot een nieuwe klasse satellieten die in staat zijn om gedurende lange periodes te opereren in zeer lage banen om de aarde, bijvoorbeeld op een hoogte van ongeveer 250km.

De motor is een vrij eenvoudig, passief ontwerp en werkt door middel van het aanzuigen van de atmosferische luchtmoleculen, die worden samengeperst door een compressor. Vervolgens krijgen deze moleculen een elektrische lading zodat ze kunnen worden versneld en afgestoten, wat voor de aandrijving zorgt. Elektriciteit is alleen nodig voor de transformators en de elektroden.

De GOCE-satelliet van ESA, die enkele jaren is ingezet voor het meten van de aardse zwaartekracht, heeft al op hoogten van 235km gevlogen door middel van een vergelijkbare motor. Op deze hoogten is een dergelijke motor noodzakelijk om continu te kunnen compenseren voor de luchtweerstand, waardoor de satellieten anders op den duur te veel uit koers zouden raken. Deze motor werkte echter nog met 40kg xenon als brandstof, wat betekende dat het wat de aandrijving betreft in 2013 einde oefening was toen het gas opraakte.

Het concept op basis van luchtmoleculen is getest in een vacuümkamer waarin de omstandigheden van de atmosfeer op een hoogte van 200km en snelheden van 7,8km/s zijn nagebootst. Daartoe heeft ESA een volledige testmotor gebouwd waarbij het de uitdaging was om de inlaatopening zo te ontwerpen dat de luchtmoleculen zoveel mogelijk konden worden opgevangen, waarbij moest worden voorkomen dat ze te vaak zouden worden afgeketst. ESA omschrijft het als een dual-stage thruster, waarbij de intake en de thruster zijn gecombineerd.

Uiteindelijk bleek het concept te werken, waarbij het testsysteem meerdere keren kon worden ontstoken en er daadwerkelijk sprake was van aandrijving op basis van de 'atmosferische brandstof'. Volgens ESA betekent dit dat 'lucht-ademende elektrische aandrijving' niet langer slechts een theorie is, maar een daadwerkelijk werkend concept dat klaar is om te worden ontwikkeld. In de toekomst kan het bijvoorbeeld worden gebruikt om satellieten in een relatief lage baan om de aarde langer operationeel te houden.

Reacties (105)

[User_TS]

Zal dus niet in de ruimte kunnen waar een vacuum is, er wordt gesproken over atmosferische brandstof.
Ik vind het altijd nog bizar hoe de aarde afgeschermd is van het vacuum in de ruimte

[Anoniem: 120539]

'De ruimte' is relatief, en niet absoluut. Er is geen harde schil om de aarde waar lucht ophoud, en vacuüm begint.
Dat de lucht om de aarde wil blijven hangen is niet zo vreemd; dat regelt de zwaartekracht.
Bij planeten zonder atmosfeer is deze er simpelweg nooit geweest, of weggeblazen door een kracht groter dan de op dat moment aanwezige zwaartekracht.
Ons magnetisch veld helpt dat wegblazen te voorkomen.

[Nacht]

Je bedoelt dat de druk globaal lager wordt des te verder je van het aardoppervlak verwijdert want de definitie atmosfeer en ruimte bestaat gewoon en is absoluut.

Lucht of atomen en moleculen in de atmosfeer worden door de zwaartekracht interactie met de Aarde richting centrum van de Aarde versneld andere krachten versnellen deze atomen en moleculen echter weg van de Aarde. Deze balans is zo dat de Aarde zijn atmosfeer aan het verliezen is. Dat onze atmosfeer niet aan het verdwijnen is komt door het feit dat de ruimte waar de Aarde zich door heen beweegt niet zo leeg is, m.a.w. de Aarde is een soort stofzuiger voor inter planetaire stofdeeltjes achterblijfsels van de vorming van ons zonnestelsel.

Er bestaan niet echt planeten zonder atmosfeer zelfs de Maan en Mercurius hebben een atmosfeer een zeer ijle echter wel degelijk aanwezig.

Het aard magnetisch veld beschermt ons tegen geladen deeltjes van de Zon die de atmosfeer zouden kunnen wegblazen echter een groot gedeelte van de zonnewind bestaat uit niet geladen deeltjes die dus geen hinder ondervinden van dat magnetisch veld en gewoon de atmosfeer "wegblazen"

Verder op wordt er trouwens gezegd dat de ionenmotor geen "lucht" verbruikt, dat is niet geheel correct. Het ioniseren van moleculen/atomen wordt beschouwt als het verbruiken van "lucht" aangezien je de physische danwel chemische eigenschappen aanpast.

Lucht op de genoemde hoogte van 250 kilometer (thermosfeer) bestaat trouwens uit t.o.v de eerste ~100 km:
~100 km ~250 km
N2: 78% O (highly fluctuating over time and position)
O2: 21% N (highly fluctuating over time and position)
Ar: 1% H (increases more or less from bottom to top)
He (increases more or less from bottom to top)

See also: https://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Earth

[svenk91]

Door de hele ruimte zijn wel deeltjes te vinden en is gee nabsoluut vacuum, het grootste deel van de massa in het universum schijnt ook buiten zonnestelsels te zitten zelfs. Wel gigantisch veel deeltjes per kubieke meter minder dan in de lagere low-earth orbits waar de ionenmotoren opereren (waar ook het ISS zit, die moet door lucht weerstand ook steeds bijgesteld worden door zijn motoren, daar zou in de toekomst ook een groepje van deze ionenmotoren op kunnen!). Maar omdat het universum zo lomp groot is is het al met al nogsteeds veel deeltjes, misschien vinden ze ooit een manier om ook daar ionenmotoren te laten werken in de toekomst zodat we beetje bij beetje kunnen blijven versnellen ietsje tot de bestemming is bereikt.

[StefanDingenout]

mja, die grootste deel massa buiten zonnestelsels is dus dark matter, en de enige interactie daarmee is via zwaartekracht (althans, dat is de hoofdtheorie, er staan nog een bergen met vragen open natuurlijk). Maar er van uitgaand dat het dark matter is, kun je die massa dus per definitie niet gebruiken voor ionenmotoren, want ioniseren is geen interactie die beschikbaar is.

Qua deeltjes die los in de ruimte rondzweven zal je er vast wel iets van voortstuwing uit kunnen krijgen, zolang je energiebron het maar volhoud. Maar ik vraag me erg af of het een realistische hoeveelheid moleculen is om iets mee te doen. Misschien wel als je door een gaswolk of zo kunt vliegen, maar in het 'vacuum' kun je het wel eens over belachelijk lange tijdsperioden hebben waardoor het mogelijk niet nuttig toe te passen is zelfs als je een eindeloze energiebron zou hebben.

[HKS-Skyline]

Planet Express loopt op dark matter dus we vinden vast ooit wel een manier om het te benutten

[StefanDingenout]

LOL

[Reactie gewijzigd door StefanDingenout op 22 juli 2024 16:54]

[zanussi]

@User_TS Inderdaad een bizar idee dat de atmosfeer van de aarde, of de atmosfeer van welke planeet dan ook kan bestaan in een absoluut vacuum zoals in de ruimte, met als enige verklaring de zwaartekracht theorie. De wetenschap is er nog nooit in geslaagd om deze omstandigheid experimenteel na te bootsen. Het vacuum wint altijd. Er wordt overigens ook geen arbeid verricht bij het uitstoten van gassen onder druk in een absoluut vacuum.

[Reactie gewijzigd door zanussi op 22 juli 2024 16:54]

[PH_ONE]

Vet concept! lijkt me wel dat de applicaties hiervan nogal beperkt zijn, tot op hoeveel km is er genoeg atmosfeer om dit te laten werken?

Ik kijk vooral uit naar de eerste praktijk testen van de EM drive.

[StefanDingenout]

Het is een kwestie van een balans vinden tussen hoeveelheid moleculen, aandrijfkracht, en luchtweerstand. Ze hebben hiermee bewezen dat de theorie achter een ionenmotor klopt en dat voortstuwing daadwerkelijk mogelijk is.

Er valt vast wel een theoretisch maximum voor de motor op zich te geven, maar dat zegt niet perse veel. Ten eerste moeten die motors nog ontwikkeld worden, en hoewel theoretische mogelijkheden handig zijn als meetlat is het wat praktisch bereikt word wat er uiteindelijk toe doet. Dat valt niet zo maar even te voorspellen, en zal met de jaren ook steeds veranderen.

Ten tweede is het doel van de motor om iets voort te stuwen, en de hoogte die bereikt kan worden is dus zowel afhankelijk van het bereik van de motor op zich, als het ontwerp van het voertuig dat aangedreven wordt (luchtweerstand, zweefvermogen (voor zover van toepassing), gewicht, etc.).

Het lijkt me dus dat er niet zomaar een algemene maximum hoogte gegeven kan worden.

[Atomsk]

Dan kun je lang blijven kijken, want die zal er nooit komen. EM is niks anders als pseudowetenschap en wensdenken. Er is nog nooit aangetoond dat zoiets kan werken. Het is natuurkundig niet eens mogelijk.

[PH_ONE]

Hoe kan je dat pseudowetenschap noemen als er meerdere peer reviewed studies naar zijn gedaan waarbij significante stuwkracht is waargenomen? ja er waren wat haken en ogen aan het onderzoek, maar niets wat het 100% onderuit zou halen. dat het niet zou kunnen volgens Newton betekend niet dat het niet zo is, dat is nou juist het mooie aan de wetenschappelijke methode.

[MSalters]

Hoe kan je dat pseudowetenschap noemen als er meerdere peer reviewed studies naar zijn gedaan waarbij significante stuwkracht is waargenomen?

De voornaamste reden is dat EM drive veronderstelt dat het heelal niet symmetrisch is.

Toegegeven, dat is geen middelbare-school natuurkunde, maar laat ik het simpel uitleggen. Emmy Noether heeft bijna een eeuw geleden bewezen dat symmetrie-wetten en behoudswetten corresponderen. De wet van behoud van energie komt overeen met tijds-symmetrie (alle natuurkunde-wetten blijven constant over tijd). De wet van behoud van impuls komt overeen met translatie-symmetrie (alle natuurkunde wetten zijn hetzelfde hier als 10 kilometer verderop).

EM drive veronderstelt een schending van die laatste behoudswet, en dus ook een schending (noodgedwongen) van translatie-symmetrie. Natuurkunde wetten móeten lokaal verschillen, als de EM drive werkt, en omgekeerd, als de wetten overal hetzelfde zijn werkt de EM drive niet.

(Voor diegenen die dat nog herinneren: ja, die paren (E,t) en (p,x) van Noether zijn dezelfde als die van Heisenberg's onzekerheid. Dit is echt fundamenteel hoe het universum in elkaar zit.)

[roy-t]

Om het nog iets simpeler te maken.

Stel je rijd een stukje in je auto met volle taken en in 15 minuten leg je 15 kilometer af en heb je een liter benzine verbruikt. De symmetrie wetten vertellen ons dan dat als je vanaf dat moment de tijd 15 minuten zou terug spoelen je weer begint op dezelfde plek, met je volle tank. Door het terug spoelen maak je in de natuurkunde formule de factor tijd negatief, en al het andere valt vanzelf op zijn plek.

Als je deze symmetrie wetten breekt dan gebeuren er rare dingen. Veronderstel dat er geen symmetrie is. Dan zal je in dit scenario na het rijden, en dan 15 minuten terugspoelen, misschien wel op een andere plek zijn. Of meer benzine hebben dan eerst, of juist veel minder. Dat is behoorlijk tegen intuïtief.

Natuurlijk zijn dit niet alleen gedachten experimenten. Die symmetrie is ook getest, en niet alles blijkt helemaal 'klassiek' symmetrisch: https://www.youtube.com/watch?v=yArprk0q9eE maar een EM drive moet nog een hoop van deze fundamentele wetten op een overtuigende manier weten breken.

[MSalters]

Ik wilde er geen compleet college vavn maken, maar "symmetrie" komt in een aantal vormen. Die kun je meestal uitdrukken in een lineraire formule. Voor tijd heb je bijvoorbeeld `t' = -t` (spiegel-symmetrie, wat jij hierboven beschrijft) maar ook `t' = t + c` (tijdsinvariantie, waar ik het over had).

Voor ruimtelijke posities komt daar ook nog rotatie-symmetrie bij, en dus een bijbehorende behoudswet (wet van behoud van impulsmoment).

[StefanDingenout]

Het klopt inderdaad wel dat je wetenschappelijke kennis altijd moet zien als 'voor zover we nu weten', maar dat wil natuurlijk niet zeggen dat elk nieuwe idee ook realistisch is, noch dat nieuwe inzichten oude inzichten per definitie ongedaan maken. Einsteins relativiteitstheorie liet bijvoorbeeld zien dat Newtons wetten niet altijd van toepassing/nauwkeurig zijn, maar andersom geld nog steeds dat waar Newtons wetten wel van toepassing zijn ze nog steeds on-weerlegt zijn (en dat relativiteitstheorie hetzelfde zegt als Newton).

Persoonlijk heb ik alleen meegekregen dat peer reviews ze juist wel 100% onderuit haalden. Als je peer review studies weet die iets anders zeggen zou ik ze graag lezen.

[Reactie gewijzigd door StefanDingenout op 22 juli 2024 16:54]

[Taghorn]

Kort door de bocht gedachtte: op elke hoogte is genoeg atmosfeer.
?
De satteliet remt af VANWEGE de atmosfeer, deze motor gebruikt de atmosfeer om de satteliet voort te bewegen. Dus minder atmosfeer = minder voortstuwig & minder weerstand => redelijke balans ???

Zonder enige formule uiteraard. Als je te laag komt heb je heeel veel weerstand en dan word die motor denk ik niet krachtig genoeg. Traditioneel zijn ze vrij zwak en hebben ze nogal veel energie nodig, voor de hoeveelheid kracht die ze genereren.

[StefanDingenout]

Er zal toch echt wel een hoogte zijn waar er simpelweg te weinig moleculen zijn om nog nuttige voortstuwing te geven lijkt me. Op een gegeven moment heb je zo goed als weerstand maar ook zo goed als geen voortstuwing meer.

Om op hoogte te blijven zal het misschien niet zo'n probleem zijn als de rotatiesnelheid niet constant hoeft te zijn; gaat hij lager dan krijgt hij weer meer atmosfeer en kan hij dus weer omhoog. Maar om te sturen zul je toch een wat betrouwbaardere hoeveelheid stuwkracht en dus een minimum hoeveelheid atmosfeer willen hebben lijkt me.

[Willem_D]

Het voornaamste doel van deze drive lijkt me het in een baan om de aarde houden van satellieten die rond 200-250km gaan. Normaal gesproken vallen die vrij snel terug. (Binnen een paar weken of maanden: http://www.lizard-tail.com/isana/lab/orbital_decay/)

Met zo'n drive (plus energie door zonnecellen) kun je in principe onbeperkt lang in die lage baan blijven, mits er niets kapot gaat natuurlijk.

[StefanDingenout]

Ja, maar we hadden het in deze thread niet over typische hoogte. We hadden het over maxima.

[sympa]

Dit lijkt me een stuk nuttiger dan een auto lanceren, eerlijk gezegd. Als je een duurzame satelliet kan maken die op zonne-energie heel laag vliegt zijn er vast nieuwe mogelijkheden op het gebied van aardobservatie. Bovendien heeft deze vlieghoogte dat ie gevrijwaard blijft van ruimtepuin.

Ik vind het een mooie ontwikkeling. Nuttiger dan 'zo ver mogelijk weg'.

[StefanDingenout]

Ik neem aan dat je het over de Tesla hebt? Zo'n satelliet zal toch de lucht in moeten, met een raket. Niet echt nutteloos om een raket te testen lijkt me dan... En als je dan toch een nutteloos gewicht de ruimte in schiet om een raket te testen (het moet immers verloren mogen gaan als de test mislukt) kun je er toch net zo goed wat lol aan beleven? Heeft meer nut dan een zooi stenen als payload gebruiken.

[sympa]

Waarom wil je heel hoog dan? Op lagere hoogte is het makkelijker lanceren, en als je daar kan blijven 'zweven' is het voor veel toepassingen prima. Sterker nog, de aarde waar wij leven is dan dichterbij.
En die EM drive... ik lees dat het onzin is. Tgelijk bestaat er iets als 'radiation pressure' - ofwel een laser heeft stuwkracht. Al denk ik dat die laser erg weinig kracht levert voor de energie die erin wordt gestopt...

[Superstoned]

Op zich zou een laser wel stuwkracht opleveren... Maar of het genoeg is betwijfel ik ook. Aan de andere kant, een zonnezeil werkt ook: https://en.wikipedia.org/wiki/IKAROS

;-)

[LOTG]

@poor Leno

Lijkt mij een slecht idee, we zijn nogal afhankelijk van zuurstof en als alles zuurstof aanzuigt om te kunnen voortbewegen word het niet echt een goed idee om nog over straat te lopen.

Daarbij is de acceleratie afhankelijk van hoeveel massa je achter je weggooit (in tegenstelling tot een gewone motor waarbij de wielen worden aangedreven), je moet dus behoorlijk wat weggooien om een auto in beweging te brengen, zeker gezien de rol en luchtweerstand hier wat hoger ligt dan in de thermosfeer.

Edit: perongeluk op de hoofd-thread gereageerd.

Edit2: Blijkbaar is het niet heel duidelijk, je moet gigantische hoeveelheden zuurstof aanzuigen om met weerstand een beetje te kunnen accelereren. Ionen motoren komen heel erg langzaam op gang. Je hebt echt een veelvoud van lucht nodig om ook maar vooruit te komen, en ja die komt er ook weer uit, echter is die geïoniseerd (er komt altijd zo een mooi blauw licht uit de "uitlaat"). Geïoniseerde atomen zijn onderhevig aan reacties, ze hebben immers een lading. O₂ bijvoorbeeld kan O₃ worden. Voor ons is O₃ geen goede vervanger, dat is namelijk ozon.

[Reactie gewijzigd door LOTG op 22 juli 2024 16:54]

[lololig]

Het gaat in het hele artikel niet over zuurstof, de lucht bestaat gelukkig uit nog meer dan alleen zuurstof, zuurstof is maar ongeveer 21% van de lucht, de rest is stikstof 78% en nog kleine hoeveelheden andere gassen. Op 250km hoogte is er zo weinig 'lucht' dat dat natuurlijk geen relevant verschil gaat maken, bedenk even dat de ruimte al begint bij 100km.

Verder moet je dit apparaat zien als een speciaal soort ventilator, aan de ene kant gaat er lucht in, aan de andere kant komt er lucht uit met een hogere snelheid waardoor er dus een stroming (kracht) ontstaat om zo'n satelliet voort te stuwen. Je gebruikt dus geen lucht, het blaast er alleen doorheen.

De acceleratie is inderdaad afhankelijk van de hoeveelheid massa die je achter je weg gooit (F = m*a), maar je moet bedenken dat er op zo'n hoogte dus vrijwel geen luchtweerstand is (het is tenslotte in de ruimte) en je dus ook niet zoveel kracht nodig hebt om iets voort te stuwen. Acceleraties hoeven verder ook niet zo groot te zijn om een satelliet te besturen omdat er vaak alleen maar kleine of langzame bewegingen gemaakt hoeven te worden.

Voor een auto op aarde is dit bij lange na niet een werkend principe omdat de kracht van een ionenmotor erg klein is en de weerstanden op aarde erg groot.

[LOTG]

Dat het geen pure zuurstof is maakt niet zo veel uit, het probleem blijft het zelfde want de motor zuigt gewoon alles wat beschikbaar is naar binnen en ioniseert het, blijft er dus minder over voor de persoon die het ook graag inademt.

Daarbij is wat je zegt inderdaad wat ik bedoel, je zou veel massa moeten aanzuigen om te accelereren.

[Reactie gewijzigd door LOTG op 22 juli 2024 16:54]

[MSalters]

Je denkt dat geïoniseerde zuurstof O₃ wordt (ozon) - nee, totaal niet. Dat wordt O₂^-. En wat dat voor consequentie voor mensen heeft? Geen. De vrije weg-lengte van zo'n ion is veel te kort. Die komt nooit tot het aardoppervlak waar mensen leven.

Bliksem daarentegen doet dat wel, en in veel grotere hoeveelheden. Dat vinden mensen overigens een prettig effect. Die ionisatie verlaagt de hoeveelheid (fijn)stof.

[Pb Pomper]

Dat het geen pure zuurstof is maakt niet zo veel uit, het probleem blijft het zelfde want de motor zuigt gewoon alles wat beschikbaar is naar binnen en ioniseert het, blijft er dus minder over voor de persoon die het ook graag inademt.

Ik denk dat de hoeveelheid zuurstof die verbruikt wordt minder dan 0.00000000000000001% is dan wat er dagelijks in verbrandingsmotoren (auto's, vliegtuigen, schepen, treinen) en in de industrie wordt omgezet (energiecentrales, productie processen, etc).

[smitae]

Hoezo, de meeste ionmotoren hebben een systemen electronen injecteren om de uitgestoten stroom om de boel weer neutraal te maken.

Er is geen enkel chemische reactie, dus brandstof is een beetje een raar woord.
Het is juist perfect, want dit kost je helemaal niets, je verbruikt niets, je voegt alleen wat energie toe.


Ops: sorry, reply is voor LOTG.

[Reactie gewijzigd door smitae op 22 juli 2024 16:54]

[LOTG]

Volgens mij is dat alleen bij electrostatic het geval, in dit plaatje is zowel de ioniserende fase paars als de pijlen bij de uitlaat wat mij het idee heeft dat het electromagnetische thrusters zijn. Volgens mij blijven ze dan wel geladen en genereer je thrust door het afstotend magnetisch effect.

[lololig]

Het ioniseren is helemaal geen probleem, dat valt waarschijnlijk toch weer in on-time weg. Je ioniseert de deeltjes zodat ze een lading krijgen en ze dus met een magneetveld afgeschoten kunnen worden.
Kijk wel even naar de locatie van de deeltjes: 250km boven je hoofd, die adem je dus niet in, tegen de tijd dat ze beneden zijn zijn ze vast wel weer neutraal.
Kijk ook eens naar de hoeveelheid deeltjes: bijna geen in verhouding met het totaal aantal deeltjes in de lucht. Als jij een keer inademt is dat al veel meer dan wat die ionenmotor gebruikt in dezelfde tijd

[LOTG]

Het hele relaas ging er juist om dat het op de grond zou worden toegepast op auto's, niet om het bericht zelf.

[lololig]

Op auto's toepassen is sowieso zinloos, zo'n ionenmotor kan daar nooit genoeg stuwkracht voor leveren.

[drakiesoft]

Tesla's Roadster is het daar niet mee eens

[lololig]

Hadden ze er nog wel een ion thruster en wat zonnepanelen op moeten bouwen. Had die tenminste echt naar Mars kunnen vliegen

[smitae]

Nee, genoeg links op het web, ook via NASA of EAS. Ionenmotor hebben gewoon een elektron injectie systeem om de uitgestoten ionen te neutraliseren. Niet heel vreemd, immers als je ionen maakt krijg je ook een partij losse elektronen. Dus als je niets doet heb je ook een probleem in je satelliet, je zult de lading elektronen toch kwijt moeten.

Nee, thrust komt doordat men de +ionen met grote snelheid uitstoot.
Net zoals een chemische raket verbrandingsgassen met hoge snelheid uitstoot. Ofwel impuls overdracht.
Waarbij de snelheid in het geval van een ionenmotor het gevolg is van elektrostatische versnelling. (Oke, mogelijk beetje magnetisme, mij is niet 100% duidelijk welk type ionenmotor ze gebruiken, maar uiteindelijk gaat het om electro statische versnelling.)

Ook in een hall effect ionen motor, waar het waarschijnlijk omgaat, zal de uitstoot neutraliseren. Magnetische gebruiken ze alleen om de "brandstof" te ioniseren, niet voor impuls overdracht.

Maar goed, ook op de grond heb je geen probleem met een teveel aan ionen of geïoniseerde lucht. Het totale systeem is echt neutraal.

[Reactie gewijzigd door smitae op 22 juli 2024 16:54]

[theMob]

Volgens mij is in het plaatje die oranje pijl de richting van de stuwkracht en zijn die lijnen links de 'lucht'-moleculen die naar binnen worden gezogen.

[LOTG]

Het gaat om het plaatje links onder het bericht.

[MIB75]

Wel eens bij een grote brand gestaan? Kan je nog prima ademen en die brand "verbruikt" de zuurstof zelfs, in tegenstelling tot zo'n motor. Slechts een kleine hoeveelheid wordt daadwerkelijk mee gewerkt: de hoeveelheid die zich in de motor bevindt. De rest wordt "aangezogen" en weer uitgestoten. Per saldo is er nauwelijk minder lucht beschikbaar.
Maar goed, is natuurlijk puur theoretisch dit, want een dergelijke motor kan onmogelijk (nuttig) functioneren op aarde.

[WillySis]

De ionenmotor zucht niet alleen zuurstof, maar lucht aan. Zuurstof maakt daar maar een vijfde deel van uit.
De lucht wordt geïoniseerd (elektrisch geladen) en weer uitgeblazen. De uitgeblazen lucht heeft dezelfde samenstelling als de aangezogen lucht. Die paar elektronen die toegevoegd zijn maken voor het inademen niet heel veel verschil.

[Bouddieehh]

blijft er dus minder over voor de persoon die het ook graag inademt.

Gelukkig zijn er 0,00000 mensen in de ruimte wiens zuurstof ‘gestolen’ of ‘ontnomen’ wordt. Daarnaast, weinig mensen die het vacuüm én de -173,4 graden Celsius overleven. Superman en Goku daargelaten natuurlijk.

De atmosfeer houdt na ca. 120km op en bevindt men zich in de ruimte. De satelliet bevindt zich op 200-250km hoog.

[StefanDingenout]

lezen... deze thread gaat over gebruik op aarde niet voor een satelliet

[Thalion987]

Is het niet zo dat zuurstof lichter is waardoor het boven in de atmosfeer gaat zitten en in elkaar wordt geperst totdat het ozon wordt? Kan dit nieuwe systeem niet gevolgen hebben voor de ozon laag of zijn we daar al dan ver voorbij met 250 KM?

[Anoniem: 120539]

Lijkt mij een slecht idee, we zijn nogal afhankelijk van zuurstof en als alles zuurstof aanzuigt om te kunnen voortbewegen word het niet echt een goed idee om nog over straat te lopen.

Één enkele 'gewone' brandstofauto gebruikt tot enkele duizenden liters lucht per minuut. Deel je dat door 5 heb je globaal de hoeveelheid zuurstof die daarbij onttrokken wordt.
Je kunt het voor een willekeurige verbrandingsmotor uitrekenen op deze site.

Het leuke van de motor in het artikel is echter juist dat deze niet specifiek zuurstof onttrekt, maar alle gassen die in de buurt zijn opzuigt en aan de achterkant er weer uit spuugt; het raakt niet zomaar op dus.

[LOTG]

Hij spuugt het echter geioniseerd uit, en dat betekend dat er reacties optreden die niet persé gunstig zijn. Geioniseerde O₂ wil ook wel eens graag O₃ worden.

Daarbij moet deze motor echt gigantisch veel meer aanzuigen dan een gewone verbrandingsmotor, er vind immers geen verbranding plaats en een ionen motor is niet heel erg snel (zeker met weerstand, dit is waarom ze het in de ruimte gebruiken, duurt lang maar je remt niet af dus je accelereert constant).

[RoamingZombie]

Aangezien O3 gewoon Ozon is, is het misschien zelfs positief voor de ozonlaag. Daarnaast, zuurstof moleculen op die hoogte zullen uiteindelijk gewoon in de ruimte verdwijnen (weliswaar heel langzaam) dus het is niet dat we iets kwijt raken. En als de O3 vervolgens in aanraking komt met een zuurstof atoom, dan valt deze weer uit elkaar naar 2 maal een O2. Dus er is helemaal niets aan de hand.

[Reactie gewijzigd door RoamingZombie op 22 juli 2024 16:54]

[LOTG]

Het ging in dit verhaal om de aarde zelf, en niet in de ruimte maar goed.
Het probleem met dat verhaal is dan weer dat de ozonlaag een goede 200km lager dan de satelliet is, de ozonlaag wint er dus vrij weinig mee.

En ja O₃ + O kan weer 2O₂ worden, maar beide kunnen ook eerst weer reageren met andere stoffen.

Op kleine schaal is het ook geen probleem, maar als alle auto's een giga ionen motor zouden hebben is dat wel problematisch.

[StefanDingenout]

Helaas, ozon op grondniveau is vervuilend en het draagt niks bij aan de ozonlaag omdat het niet door de scheiding tussen luchtlagen komt.

http://ciese.org/curriculum/airproj/ozoneprimer/

[sfc1971]

200km in de lucht is op grondniveau? Heb jij hetzelfde artikel gelezen?

[StefanDingenout]

We hadden het over gebruik van een ionenmotor voor auto's en dergelijke, die zitten niet op 200km hoogte... Heb jij dezelfde commentaar-thread gelezen?

[Reactie gewijzigd door StefanDingenout op 22 juli 2024 16:54]

[sfc1971]

We hebben het hier over een satelliet, link eens naar die auto waar jij het ineens over hebt? Ik zie hem niet in Lotg of RoamingZombie's post.

[StefanDingenout]

post waar deze hele thread op reageert

nog een

nog een

nog een

nog een

is wel handig om de hele thread te lezen.

[Reactie gewijzigd door StefanDingenout op 22 juli 2024 16:54]

[ZpAz]

Je "verbrand" de "brandstof" voor zo ver ik weet met niet concept niet. Je hebt wel nieuwe nodig, maar wat er in komt, gaat er als zelfde stof weer uit, maar met een hogere energie. Dat in tegenstelling to verbrandingsmotoren waar zuurstof wordt gekoppeld aan o.a koolstofdioxide.

[dehim]

Het gaat dan ook niet om brandstof, maar propellant.

[LOTG]

Het gaat er ook niet om dat je de zuurstof verbrand, maar je zuigt hem weg uit de omgeving. En je ioniseert de lucht die er in gaat.

Een probleem met geïoniseerde lucht is dat die ozon kan gaan vormen, en ozon is weer niet goed voor ons.

[ZpAz]

Ja precies. Daar had ik niet bij stil gestaan.

[sfc1971]

Ozon in de ozon laag. Oh nee!

[StefanDingenout]

het komt niet in de ozonlaag, de tropopause houd het tegen

[StefanDingenout]

Never mind, wat ik zei is al uitgebreid besproken, dus mijn reactie verwijderd.

[Reactie gewijzigd door StefanDingenout op 22 juli 2024 16:54]

[DigitalExorcist]

Klinkt als de Bussard collectoren op de USS Enterprise (e.a.) in Star Trek; alleen gebruiken die andere moleculen..

[StefanDingenout]

Even de nerd uithangen
Bussard collectoren zijn geen aandrijving, het zijn een soort stofzuigers die je ook weer kunt laten blazen, al word er niet uitgelegd hoe ze zuigen (niet met een vacuum i.i.g.). Ze kunnen stoffen verzamelen die nuttig zijn voor aandrijving en zitten toevallig voorop de nacelles, maar hebben verder geen relatie met aandrijving.

Dat ze niet een specifiek soort gas opnemen hebben ze nu juist weer wel gemeen met ionenmotor: het maakt niet uit wat voor soort gas het is voor een ionenmotor, als het maar geïoniseerd kan worden, en Bussard collectoren kunnen ingesteld worden voor van alles (maar net wat goed uitkomt voor die uitzending).
/nerd

[rud]

De Bussard Ramjet (waar de Star Trek schrijvers leentje-buur van hebben gespeeld) zou op een andere manier werken https://en.wikipedia.org/wiki/Bussard_ramjet

Naderhand bleek dat de Bussard Ramjet wellicht toch niet zou werken. Zie bovenstaande link.

[720538]

Dus als ik het goed begrijp maakt het niet zoveel uit wat voor soort luchtmoleculen dat zijn. Zuurstof, stikstof, enzovoorts. Met andere woorden, deze manier van voortstuwing kan ook bij andere hemellichamen gebruikt worden, zolang er maar iets van een atmosfeer is. Dat is toch wel interessant.

En er is geen oxidant meer nodig? Deze motor kan eeuwig blijven werken?

[vectormatic]

En er is geen oxidant meer nodig? Deze motor kan eeuwig blijven werken?

Ionen motoren gebruiken geen chemische energie (redox/verbranding in normale raket motoren), maar elektrische energie (in dit geval uit zonnepanelen) om reactiemassa achter uit het voertuig te gooien, nu ook deze reactiemassa "onuitputtelijk" is, kan deze motor inderdaad "eeuwig" blijven draaien, totdat er iets stuk gaat, of je ergens komt waar je geen restjes atmosfeer meer kan harvesten

[michielvz]

Het is wel vreemd dat ze het atmosferische brandstof noemen. Als ik het goed begrijp is de brandstof gewoon elektriciteit en wordt de lucht gebruikt om te versnellen. Een simpel propellorvliegtuig doet niets anders toch. Er gaat brandstof in en door het wegduwen van lucht komt er beweging in.

[vectormatic]

Klopt, de atmosfeer is meer stuwstof dan brandstof, en je vergelijking met een propellorvliegtuig is een hele mooie!

[zanussi]

... en door het wegduwen van lucht komt er beweging in.

Correct.
Alles wat zich voortbeweegt in de atmosfeer is gebaseerd op het wegduwen van lucht (een gas met een bepaalde dichtheid). Vogels, vliegende vissen, Cessna`s, Boeing 747`s, luchtballonnen, drones, quadcopters, helicopters en raketten kunnen zich voortbewegen in de lucht door het wegduwen van lucht

In de ruimte is geen lucht, er is geen atmosfeer, er is geen gas met een bepaalde dichtheid die groot genoeg is om je ertegen af te kunnen zetten. Het zal niet lukken om je in de ruimte voort te bewegen door lucht weg te duwen.

[michielvz]

Dat snap ik maar het gaat hier dus niet om lucht als brandstof maar meer als duwstof zoals vectormatic al bevestigd.

[gemertp]

Er is geen oxidant nodig omdat de inkomende deeltjes worden versneld door ze eerst te ioniseren waardoor ze elektrisch geladen zijn en ze vervolgens in een elektrisch/magnetisch veld te versnellen. Er is dus geen verbranding. Voor een normale ionenmotor moet je wel je deeltjes meenemen (wat dus massa kost en die op een gegeven moment op zijn). Hier heb je dus een inlaat om de deeltjes in de bovenste dunnen delen van de atmosfeer te gebruiken, waarbij de resulterende stuwkracht de wrijving van diezelfde deeltjes op die hoogte in balans houdt zodat je satelliet wel op die hoogte kan blijven vliegen.

[Anoniem: 721593]

Electrische componenten zullen op termijn het af laten weten. Los daarvan? Yup.

[StefanDingenout]

Nou ja, als we zomaar ineens met een oneindige elektrische energiebron weten te komen dan... Eeuwen misschien, eeuwig kan natuurlijk nooit.

[daan!]

Goede ontwikkeling!
Ik stel me meteen een soort 'taxidienst' voor waarbij deze satellieten andere satellieten in een hogere baan om de aarde brengen.
Misschien kunnen ze ook wel wat ruimte afval opruimen door het in een lagere baan om de aarde te brengen.

[LOTG]

Volgens mij is dit principe daar absoluut niet voor geschikt. Dit is meer geschikt om iets continue de zelfde richting op te duwen.

Wat je voor zo'n taxidienst wilt hebben is iets wat snel van richting kan veranderen en dat betekend dat je veel moet accelereren en remmen. Ionen motoren zijn alleen handig in iets efficiënt te versnellen, maar dat duurt een lange tijd.

Edit:
Los van het feit dat je dus lucht nodig hebt voor deze motor, die word steeds schaarser als je hoger in een baan gaat zitten.

[Reactie gewijzigd door LOTG op 22 juli 2024 16:54]

[vectormatic]

Het jammere is alleen dat die ionen motoren nogal low thrust zijn, dus het gaat wel ff duren

Maar inderdaad, payload oppikken, voorraadtanks volzuigen in een XLEO, dan een tripje heen en weer naar GEO, en met lege tanks weer terug de bovenlaag van de atmosfeer indruiken

[poor Leno]

Nu alles met een motor hier op aarde nog

_{(En een zuiveraar aan de achterkant die schone lucht uitblaast )}

[Geim]

Ionenmotoren produceren een lage voortstuwingskracht, maar wel erg zuinig en erg lang. Niet iets dat echt bruikbaar is op aarde.

https://nl.wikipedia.org/wiki/Ionenmotor

[CopyCatz]

Chef: ben je nou alweer te laat op je werk? Werknemer: sorry chef, ben met de ionenmotor.

[Tourmaline]

Voordat je zo hoog zit dat je met de ionenmotor verder kunt reizen ben jij je doel al ver, heel ver voorbij.
Kortom,dat zal echt niet lonen.

[Chuk]

Ik vrees dat de wrijving in de ruimte van een ander kaliber is dan hier op aarde.

[MrMonkE]

Maar het aantalbeschikbare ionen is ook veel groter hier op aarde

[Tourmaline]

Luchtledig kent normaal gesproken geen wrijving.
Wil niet zeggen dat je niet last kunt krijgen van de zwaartekracht van een planeet.

[SG]

Een enkele molecuul is al drag wel verwaarlosbaar klein maar paar duizenden en je hebt over zeer lange tijd een orbit decay.

[user029]

Per definitie heeft deze motor wel te maken met wrijving, want de motor heeft deeltjes/ionen nodig om te werken. En die deeltjes veroorzaken dus ook wrijving.

[Tourmaline]

Maar is dat verwaarloosbaar of wordt het hierdoor afgeremd.

[cadsite]

Dat bestaat al:
https://i.imgur.com/ydt2nis.png

[Cilph]

Is er al een Kerbal Space Program mod hiervoor?

[eric715]

Volgens mij nog niet, maar zal binnen korte tijd wel verschijnen.

[Reactie gewijzigd door eric715 op 22 juli 2024 16:54]

[CAPSLOCK2000]

Er zit wel een ION-drive in maar dat is nog een traditionele die op Xenon werkt.

[GeoBeo]

Geniaal voor de low earth orbit internet satellieten van Musk en anderen.

Hoeven ze niet meer vervangen te worden. Dus nog veel goedkoper dan al gepland was.

[stijn014]

Bouwen ze dan wel even een TIE fighter?

[Schaap360]

Twin Ion Engine.
Ik wist het dat iemand die grap zou maken.