Seitdem die NASA bekannt gab, dass sie einen Prototyp des umstrittenen Radio Frequency Resonant Cavity Thruster (aka. alle gemeldeten Ergebnisse waren Gegenstand von Kontroversen. Und da die meisten Ankündigungen die Form von „Lecks“ und Gerüchten annehmen, wurden alle gemeldeten Entwicklungen natürlich mit Skepsis behandelt.
Und doch kommen die Berichte immer wieder. Die neuesten angeblichen Ergebnisse stammen aus den Eagleworks Laboratories im Johnson Space Center, wo ein „durchgesickerter“ Bericht ergab, dass der umstrittene Antrieb in der Lage ist, Schub im Vakuum zu erzeugen. Ähnlich wie beim kritischen Peer-Review-Prozess ist es seit einiger Zeit ein anhaltendes Problem, ob der Motor im Weltraum aufbringen kann oder nicht.
Angesichts der Vorteile des EM-Laufwerks ist es verständlich, dass die Leute es funktionieren sehen wollen. Theoretisch gehören dazu die Fähigkeit, genug Schub zu erzeugen, um in nur vier Stunden zum Mond, in 70 Tagen zum Mars und in 18 Monaten zum Pluto zu fliegen, und die Fähigkeit, alles ohne Treibmittel zu tun. Leider basiert das Antriebssystem auf Prinzipien, die gegen das Impulserhaltungsgesetz verstoßen.
Dieses Gesetz besagt, dass innerhalb eines Systems die Impulsmenge konstant bleibt und weder erzeugt noch zerstört wird, sondern sich nur durch die Einwirkung von Kräften ändert. Da es sich bei dem EM-Antrieb um elektromagnetische Mikrowellenhohlräume handelt, die elektrische Energie direkt in Schub umwandeln, hat er keine Reaktionsmasse. Es ist daher „unmöglich“, soweit die konventionelle Physik geht.
Der Bericht mit dem Titel „Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio Frequency Cavity in Vacuum“ wurde offenbar Anfang November durchgesickert. Es ist Hauptautor ist vorhersehbar Harold White, der Advanced Propulsion Team Lead für die NASA Engineering Directorate und der Principal Investigator für die NASA Eagleworks Lab.
Wie er und seine Kollegen (angeblich) in der Zeitung berichten, haben sie einen Impulsschubtest an einem „konischen HF-Testartikel“ durchgeführt. Diese bestand aus einer Vorwärts- und Rückwärtsschubphase, einem Niederdruckpendel und drei Schubtests bei Leistungen von 40, 60 und 80 Watt. Wie sie in dem Bericht feststellten:
„Es wird hier gezeigt, dass ein dialektisch belasteter konischer HF-Testartikel, der im TM212-Modus bei 1,937 MHz angeregt wird, in der Lage ist, konstant Kraft bei einem Schubniveau von 1.2 ± 0.1 mN / kW mit der Kraft zu erzeugen, die unter Vakuumbedingungen auf das schmale Ende gerichtet ist.“
Um klar zu sein, dieses Niveau der Schubkraft – 1.2. millinewton pro Kilowatt – ist ziemlich unbedeutend. In der Tat setzt das Papier diese Ergebnisse in einen Kontext und vergleicht sie mit Ionentriebwerken und Lasersegelvorschlägen:
“ Der aktuelle Stand der Technik Thrust to Power für einen Hall Thruster liegt in der Größenordnung von 60 mN/kW. Dies ist eine Größenordnung höher als der im Zuge dieser Vakuumkampagne ausgewertete Testartikel… Der 1.2 mN / kW Leistungsparameter ist zwei Größenordnungen höher als bei anderen Formen des Nulltreibstoffantriebs wie Lichtsegeln, Laserantrieb und Photonenraketen mit Schub auf Leistungsstufen im Bereich von 3,33-6,67 / kW (oder 0,0033 – 0,0067 mN / kW).“
Derzeit gelten Ionentriebwerke als die kraftstoffeffizienteste Antriebsform. Sie sind jedoch im Vergleich zu herkömmlichen Festtriebwerken notorisch langsam. Um eine Perspektive zu bieten, stützte sich die ESA-Mission Dawn auf einen Xenon-Ionen-Motor, der einen Schub zur Stromerzeugung von 90 Millinewton pro Kilowatt hatte. Mit dieser Technologie brauchte die Sonde fast vier Jahre, um von der Erde zum Asteroiden Vesta zu gelangen.
Das Konzept der direkten Energie (aka. lasersegel) erfordert dagegen sehr wenig Schub, da es sich um wafergroße Handwerk handelt – winzige Sonden, die etwa ein Gramm wiegen und alle ihre Instrumente in Form von Chips tragen. Dieses Konzept wird derzeit erforscht, um die Reise zu benachbarten Planeten und Sternensystemen in unseren eigenen Lebenszeiten zu machen.
Zwei gute Beispiele sind das von der NASA finanzierte DEEP-IN-Interstellar-Konzept, das an der UCSB entwickelt wird und versucht, mit Lasern ein Fahrzeug mit bis zu 0,25 Lichtgeschwindigkeit anzutreiben. In der Zwischenzeit entwickelt das Projekt Starshot (Teil von Breakthrough Initiatives) ein Raumschiff, von dem behauptet wird, dass es Geschwindigkeiten von 20% der Lichtgeschwindigkeit erreichen und somit in 20 Jahren die Reise nach Alpha Centauri antreten kann.
Im Vergleich zu diesen Vorschlägen kann sich der EM-Antrieb immer noch der Tatsache rühmen, dass er kein Treibmittel oder eine externe Stromquelle benötigt. Aber basierend auf diesen Testergebnissen würde die Menge an Kraft, die benötigt würde, um eine signifikante Menge an Schub zu erzeugen, es unpraktisch machen. Man sollte jedoch bedenken, dass dieser Low-Power-Test entwickelt wurde, um festzustellen, ob ein festgestellter Schub auf Anomalien zurückzuführen ist (von denen keine erkannt wurden).
Der Bericht räumt auch ein, dass weitere Tests erforderlich sein werden, um andere mögliche Ursachen wie Schwerpunktverschiebungen und Wärmeausdehnung auszuschließen. Und wenn äußere Ursachen wieder ausgeschlossen werden können, werden zukünftige Tests zweifellos versuchen, die Leistung zu maximieren, um zu sehen, wie viel Schub der EM-Antrieb erzeugen kann.
Aber das alles setzt natürlich voraus, dass das „durchgesickerte“ Papier echt ist. Bis die NASA bestätigen kann, dass diese Ergebnisse tatsächlich real sind, wird der EM-Antrieb in der Schwebe stecken.
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Bild: T6 ion thruster firing