DE3935799A1 - Antrieb fuer bemannte raumfahrzeuge - Google Patents

Description

Der Erfindungsgegenstand stellt einen Antrieb für bemannte Raumfahrzeuge dar, wobei nach dem bekannten Raketenprinzip Massenelemente einseitig ausgestoßen werden, so daß in der entgegengesetzten Richtung eine Schubkraft entsteht, die das Raumfahrzeug an­ treibt.

In bekannter Weise werden für den genannten Zweck chemische Vorgänge ausgelöst, beispielsweise Ver­ brennungsvorgänge, wobei Flammen und Abgase unter großer Geschwindigkeit durch Rückstrahldüsen herausge­ drückt werden, wodurch eine gerichtete Schubkraft erzielt wird.

Der entscheidende Nachteil dieses Verfahrens ist der relativ geringe Wirkungsgrad, so daß riesige Mengen von Treibstoff benötigt werden, die zudem auf schnellste Weise umgesetzt werden müssen, um die Transportarbeit möglichst gering zu halten. Die sich auf diese Weise ergebenden Schwierigkeiten können als bekannt vorausgesetzt werden.

Man kann auf diese Weise in sehr kurzer Zeit hohe Reisegeschwindigkeiten erzielen, so daß man nach Mo­ naten oder Jahren nahezu sämtliche Planeten unseres Sonnensystems ansteuern kann, allerdings unbemannt, denn diese Raketen verlieren sich anschließend im All.

Der Gedanke, auf diese Weise eine benachbarte Gala­ xis zu erreichen, ist absurd. Selbst wenn man mit Atomkraft Massenelemente mit Lichtgeschwindigkeit ausstrahlen könnte, würde dieser ungeheure Aufwand zu keinem Ziele führen. Nach der bekannten Raketen­ formel kann man auf diese Weise nicht die erforder­ lichen Geschwindigkeiten erzielen die eine zumutbare Reisezeit für die bemannte Raumfahrt zu einem Ziel in der Entfernung von ca. 3 Lichtjahren liefert.

Es ist folgendes zu überlegen, bei einem bemannten Raumflug in ein anderes Sonnensystem ist ein Planet anzusteuern, auf dem es unsere eigenen Lebensbedin­ gungen gibt, also ein sogenannter blauer oder nasser Planet, der vergleichbar unserer Erde die gleiche Größe und den gleichen Abstand zu seiner Sonne auf­ weist. Man benötigt zu dieser Reise etwa viermal die gleiche Beschleunigungsenergie, erstens zum Starten von dieser Erde, wobei die drei restlichen, erfor­ derlichen Energiemengen mitzuführen sind; zweitens die Bremsenergie am Zielort, wobei wiederum die restlichen erforderlichen zwei Energiemengen gleich­ falls abzubremsen sind; drittens der Start zum Rück­ flug, der den gleichen Aufwand erfordert wie der Start von der Erde, und hierbei ist noch der Brenn­ stoff für die Endbremsung mitzuführen.

Wenn man feststellt, welche Energiemengen in Form von Treibstoff allein für eine einfache Mondfahrt benötigt wird, wobei als Nutzlast nur die relativ kleine Raumkapsel befördert wird, dann wird einem die Schwierigkeit bewußt, die auftritt vor der Aufga­ be, beim ersten Start die vielfache Treibstoffmenge als Nutzlast zu transportieren. Nach einer überschlägigen Rechnung reicht dazu der gesamte Brennstoffvorrat der Erde nicht aus. Ähnliche Über­ legungen ergeben sich, wenn man als Energieträger die Atomkraft wählt.

Diese Überlegungen führen dazu, wenn überhaupt eine weite bemannte Raumfahrt durchgeführt werden soll, auf irgendeine Art und Weise während des Fluges auf die Ausnutzung einer im freien Raum befindlichen Naturkraft zu kommen. Der erste bescheidene Schritt ist schon getan. Mit den sogenannten Sonnensegeln läßt sich der Lichtdruck der Sonnenstrahlen als för­ dernde Energie verwenden. Auf der Erde, auf dem Grunde des Luftozeans reicht diese Kraft gerade noch aus, die sogenannten Sonnenmühlen zu drehen.

Es liegen Gründe zur Annahme vor, daß es im freien Raum noch zahlreiche andere Naturkräfte gibt, wie Strahlungen teils gefährlicher Art, aber auch freie ladbare Massenelemente, beispielsweise Elektronen.

Letztere sind uns hinlänglich bekannt, ein Grund, diese näher in Betracht zu ziehen.

Um sich Elektronen nutzbar zu machen, müssen sie zunächst eingefangen und gespeichert werden, wir verwenden hierzu auf der Erde große Metallkugeln, auf denen sich elektrostatische Ladungen, wenn diese Kugeln ausreichend weit von geerdeten Teilen ange­ ordnet sind, gleichmäßig verteilen, wobei an den Kugeloberflächen einheitliche elektrische Feldstär­ ken auftreten. Die Größe der letzteren ist abhängig von der Krümmung der Oberfläche. Wird diese Krümmung größer dann wächst damit bei gleicher Ladung die Feldstärke, die im Grenzfalle, wo die Oberfläche in eine Spitze ausläuft derartig hohe Werte annimmt, daß die elektrische Ladung an dieser Stelle nach außen abgesprüht wird. Dieser Vorgang findet seine Ursache in der Eigenschaft der Elektronen, sich ge­ genseitig abzustoßen.

Diese Elektronen besitzen Masse, über die Ansprühge­ schwindigkeit ist bekannt, daß sie etwa ein Drittel der Lichtgeschwindigkeit beträgt, zumindest in der irdischen Atmosphäre. Aus diesen Gegebenheiten läßt sich ableiten, daß jeder gerichtete Absprühvorgang mit der Erzeugung einer gerichteten kinetischen Energie gekuppelt ist, und diese soll im Rahmen die­ ser Betrachtungen als Antriebskraft für ein Raum­ fahrzeug herangezogen werden.

Unter diesen Anspekten müßte das Raumfahrzeug kugel­ förmig ausgebildet sein und gerichtete Spitzenelek­ troden aufweisen, von denen die von der Kugel aufge­ fangenen Elektronen wieder abgesprüht werden, wobei die durch diesen Absprühvorgang erzeugte Rückstoß­ kraft als Antrieb dient. Das ist zwar theoretisch richtig aber praktisch infolge geringen Wirkungsgra­ des kaum durchführbar.

Je größer die Kugel, desto geringer die Krümmung, umso größer ist die aufzunehmende Ladungsmenge.

Wählt man eine Form, die mit einer geringen Krümmung große elektrostatische Ladungsmengen aufzunehmen vermag, wobei die Möglichkeit vorgesehen ist, daß sich die aufgenommenen Elektronen gegenseitig verdrängen können und somit die schwach gekrümmte Fläche zu einer neuerlichen Aufnahme bereit zu ma­ chen, dann ergibt sich die Form eines Ellipsoiden mit schwach gekrümmten Stirnflächen und einer stärker gekrümmten Randzone.

Ein derartiger Körper stellt quasi eine Elektronen­ falle dar, mit den schwach gekrümmten Stirnflächen fängt er sie ein und leitet sie sofort in die Rand­ zone ab, die auf diese Weise extrem hoch aufgeladen wird, bis es schließlich zu Absprühentladungen kommt.

Werden aus dieser Randzone nunmehr steuerbare Spit­ zenelektroden ausgefahren, dann ergibt sich automa­ tisch die für einen Flug erforderliche Schubkraft, zumindest im freien Raume, wo es freie Elektronen gibt.

Das Problem, wie ein derartiger Körper in den freien Raum gelangt, wird anderweitig gelöst. Rechnerisch ist festzustellen, welche Energiemenge hierzu erfor­ derlich ist. Das ergibt bei bestimmten Abmaßen eine entsprechende Ladungsmenge, die in Volt angegeben sich schätzungsweise in einer Größenordnung von et­ lichen MV bewegt, die mittels einer Startrampe nach dem Prinzip eines Bandgenerators relativ einfach zu erzeugen sind, wenn sich die Aufladezeit auch über einen längeren Zeitraum hinzieht.

Wenn auch in groben Zügen das Transportproblem be­ handelt wurde, dann ergibt sich darüber hinaus die für das Leben der Insassen erforderliche Energiemen­ ge, die für einen längeren Zeitraum ausreichen muß. Hier bietet sich die Möglichkeit an, den ellipsoid­ förmigen Körper als Mantel auszubilden, frei drehbar um die Hauptachse, des weiteren die in der Randzone angeordneten Spitzenelektroden so tangential zu schwenken, daß während des Absprühvorganges der ge­ samte Mantel in Rotation um die Hauptachse gerät. Die Trägheit des Innenaufbaues liefert eine Basis, so daß ein ausnutzbares Drehmoment entsteht, mit dessen Hilfe kinetische Energiespeicher in Form von Kreiseln aufgeladen werden, von denen nach und nach die für Heizung und sonstige Verwendung erforderli­ che Energie abgezweigt werden kann.

Diese Kreisel können im Bedarfsfalle zur Erzeugung der Antriebs- oder Bremskraft herangezogen werden, beispielsweise wenn keine ausreichende Menge von Elektronen gegeben ist. Hierzu ist des weiteren ein bestimmter Brennstoffvorrat vorgesehen. Für den Be­ trieb mit Kreiseln müssen diese gemeinsam auf einem frei um die Hauptachse drehbaren Gestell angeordnet werden. Wie dieser spezielle Antrieb erfolgt wurde bereits an anderer Stelle behandelt, es gehört nicht in den Zuständigkeitsbereich dieser Anmeldung.

Der Erfindungsgegenstand wird an Hand der Zeichnungen in beispielhafter und schematischer Ausführungsform näher erläutert.

Abb. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Hauptla­ dungsträger, ein ellipsoidförmiger Hohlkörper 1 mit schwachgewölbten Stirnflächen.

Der gleiche Körper wird nach Abb. 2 in Draufsicht gezeigt. Gelangen auf diesen Körper Elektronen, dann werden sie durch gegenseitige Verdrängung in Rich­ tung der radial eingezeichneten Linien in die Rand­ zone gedrückt. Dort sind zahlreiche Spitzenelektro­ den 2 tangial ausgefahren. Die Elektronen werden von ihnen abgesprüht, durch den Rückstoßeffekt gerät der Hohlkörper 1 um seine Hauptachse in eine Rechtsdre­ hung.

In den Abb. 3 bis 6 sind Abschnitte des Hohlkörpers nach Abb. 2 gezeigt, insbesondere mit unterschiedli­ chen Stellungen der Spitzenelektroden.

Nach Abb. 3 sind die Spitzenelektroden eingefahren und daher nicht sichtbar. Nach Abb. 4 haben sie die gleiche Stellung wie in Abb. 2, absprühende Elektro­ nen erzeugen somit eine Rechtsdrehung. Die von den Spitzenelektroden nach Abb. 5 abgesprühten Elektro­ nen erzeugen eine Linksdrehung.

Nach Abb. 6 sind die Spitzenelektroden einseitig ausgerichtet, sind sie auf der anderen Körperseite wie nach Abb. 3 eingefahren, dann entsteht beim Absprühen der Elektronen eine einseitig wirkende Schubkraft und zwar senkrecht zur Hauptachse.

Die Masse eines Elektrons ist zwar sehr klein. Hin­ gegen ist die durch die Aufladespannung bedingte Anzahl der Elektronen erheblich, des weiteren beträgt die Absprühgeschwindigkeit etwa ein Drittel der Lichtgeschwindigkeit. Die Rückstoßkraft besitzt demnach einen beachtlichen Wert.

In den Abb. 7 ist die weitere Ausbildung des Hohlkörpers 1 dargestellt. Er enthält das stabili­ sierende Rohr 3, das auch als Vorratsbehälter dienen kann, des weiteren im Innern den stabilisierenden Kugelabschnitt 4.

Abb. 8 zeigt das Gestell 5 mit den darin gelagerten Kreiseln 6, letztere dienen als potente Energiespei­ cher für zahlreiche Zwecke. Sie lassen sich mit Hil­ fe des um die Hauptachse rotierenden Hohlkörpers aufspeichern. Im Innern ist weiterhin ein stabili­ sierender Kugelabschnitt 7 vorgesehen.

Abb. 9 zeigt den als Kugel ausgebildeten Mann­ schaftsraum 8. Er enthält u. a. den ausfahrbaren Be­ gehungsschacht 9, des weiteren Sichtfenster 10.

Diese drei Hauptelemente sind nach Abb. 10 zusammen­ gefügt. Das Gerät befindet sich im Ladezustand. Der Begehungsschacht 9 ist ausgefahren. Die restliche Bezifferung entspricht den vorangegangenen Abbildungen.

Ein Querschnitt hierzu wird in Abb. 11 gezeigt.

Das Gestell 5 mit den darin gelagerten Kreiseln 6 läßt sich in dem Hohlkörper 1 um die gemeinsame Hauptachse 11 drehen. Die Kugel 8 läßt sich bei ein­ gefahrenem Begehungsschacht 9 allseitig verschwenken bzw. drehen.

Der Schwerpunkt der Kugel 8 befindet sich nach Abb. 10 unterhalb des gemeinsamen Mittelpunktes. Das Lot 12 hängt senkrecht.

Bei einer Beschleunigung in Pfeilrichtung A schwenkt der Schwerpunkt der Kugel 8 nach Abb. 12 mit dem Pendel 12 nach rechts, damit bleibt das stabile Gleichgewicht in der Kugel erhalten, und zwar stän­ dig, auch bei beliebigen Steuerungsmanövern.

Abb. 13 zeigt eine Seitenansicht des gesamten Flugkörpers während seines Fluges.

Die Steuerung des Flugkörpers ist außergewöhnlich einfach. Sämtliche Spitzenelektroden 2 lassen sich unabhängig voneinander weitgehend allseitig ver­ schwenken, und zwar über ein gemeinsames Steueror­ gan, das zu einem Steuerbefehl die Bewegungen der Spitzenelektroden koordiniert.

In Abb. 14 wird der Flugkörper während des Aufladens auf der Startrampe 13 gezeigt. Innerhalb dieses Kör­ pers ist ein Bandgenerator vorgesehen, der von innen an den Außenmantel angeschlossen ist. Die Aufladung kann bei eingefahrenen Spitzenelektroden so lange erfolgen, bis von außen aus der Randzone ein Entla­ dungsblitz zur Erde schlägt.

In Abb. 15 hebt der Körper nach abgeschlossener Auf­ ladung ab. Sichtbar werden der Rampenkopf 14 und die Anschlußelektroden 15.

Parallel zu den Spitzenelektroden 2 oder mit ihnen kombiniert sind Rückstrahldüsen zu dem Raketentrieb­ werk. Sie werden gegebenenfalls beim Start insbeson­ dere ohne Startrampe zur Mithilfe herangezogen.

Der auf einem Flug verbrauchte Treibstoff kann nicht ersetzt werden, er ist demnach nur in sehr dringli­ chen Fällen einzusetzen.

Die neue Antriebsform läßt im Gegensatz zum Raketen­ antrieb relativ geringe, aber andauernde Beschleu­ nigungen zu, beispielsweise die für Menschen sehr zuträgliche Erdbeschleunigung von 1 g.

Da es sich hier um einen Rückstrahl-Antrieb handelt, ist die maximale Reisegeschwindigkeit beschränkt. Anders verhält es sich, wenn die Antriebskraft unabhängig von der erreichten Geschwindigkeit ist, wie es u. U. bei Verwendung der kinetischen Energie der Kreisel für Antriebszwecke der Fall sein kann, hier wäre eventuell mit einer unbegrenzten Geschwin­ digkeit zu rechnen.

Um die neue Antriebsform ansprechbar zu machen, wird vorgeschlagen, sie mit elektronisches Segel zu bezeichnen, denn im Prinzip erfolgt analog der Um­ lenkung des Windes durch Schiffsegel hier eine ent­ sprechende Manipulation mit freien Elektronen.

Claims (18)

1. Transportmittel, vorzugsweise geeignet für be­ mannten Raumflug, bestehend aus einem oder mehreren hermetisch abgeschlossenen Räumen zur Aufnahme von lebenden und toten Inventar, angetrieben und ge­ steuert von ein oder mehreren Rückstrahlsystemen, gekennzeichnet dadurch, daß die für den Antrieb oder für die Steuerung ausgestoßenen Massen einerseits aus Verbrennungsrückständen von Brennstoffen zum an­ deren aber auch als ladbaren Massenelementen, bei­ spielsweise aus Elekronen, bestehen, die von ent­ sprechend gerichteten Spitzenelektroden abgesprüht werden.

2. Transportmittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Form des Flugkörpers so ge­ staltet ist, daß er sich als Träger einer elektro­ statischen Ladung von mehreren MV eignet.

3. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 und 2, ge­ kennzeichnet dadurch, daß der Flugkörper zum Start auf der Erde auf einer geeigneten Startrampe, bei­ spielsweise mittels eines Bandgenerators mit einer Ladespannung von mehreren MV versehen wird, daß des weiteren die Möglichkeit vorgesehen ist, daß im freien Raume elektrostatische oder ähnliche Nachla­ dungen erfolgen.

4. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, ge­ kennzeichnet dadurch, daß die äußere Ausbildung des Flugkörpers so gestaltet ist, daß eingefangene Elektronen durch gegenseitige Verdrängung in eine Zone gelangen, aus der sie nach Bedarf mittels vor­ geschobener Spitzenelektroden abgesprüht werden kön­ nen, zwecks Gewinnung der aus diesem Vorgang resul­ tierenden Rückstoßkraft.

5. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, ge­ kennzeichnet dadurch, daß der Flugkörper als Rota­ tionskörper vorzugsweise in Form eines Ellipsoids (1) ausgebildet ist, wobei eine weitere Kugel (8) die flachen Stirnflächen des Ellipsoids konzentrisch durchstoßen (Abb. 13).

6. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 5, ge­ kennzeichnet dadurch, daß der von der Kugel (8) durchstoßene Restkörper des Ellipsoids (Abb. 7) innen mittels eines Kugelabschnittes (4) versteift ist und des weiteren in der äußeren Randzone mittels eines Ringrohres (3) stabilisiert ist.

7. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 6, ge­ kennzeichnet dadurch, daß in den Hohlraum des Rest­ körpers des Ellipsoids formschlüssig ein Gestell (5) eingesetzt ist, das eine Versteifung in Form eines Kugelabschnittes (7) aufweist, das des weiteren Arme aufweist die mit Lagern für konzentrisch um die Hauptachse angeordneten Kreiseln (6) ausgestattet ist, wobei der Kugelabschnitt (7) in einer Ebene drehbar auf dem Kugelabschnitt (4) gelagert ist (Abb. 12).

8. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 7, ge­ kennzeichnet dadurch, daß in dem Kugelabschnitt (4) konzentrisch und frei in allen Richtungen drehbar die Kugel (8) gelagert ist, jene Kugel, die herme­ tisch abgeschlossen den Mannschaftsraum darstellt.

9. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 8, ge­ kennzeichnet dadurch, daß die Kugel (8) derart mit Inventar versehen ist, daß ihr Schwerpunkt örtlich vom Mittelpunkt getrennt ist, so daß sie sich infol­ ge ihrer freien Beweglichkeit stets in ein stabiles Gleichgewicht einpendeln kann.

10. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß sämtliche gegeneinander beweglichen Elemente mit Arretiereinrichtungen ver­ sehen sind, die jede Momentanstellung fixieren kön­ nen.

11. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Randzone des Ellipsoids mit allseitig schwenkbaren Spitzenelek­ troden (2) bestückt sind, die auch in eine Versen­ kung eingeschwenkt werden könnnen.

12. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß die in Anspruch 11 angeführten Schwenkbewegungen der Spitzenelektroden (2) unabhän­ gig voneinander, jedoch sinngemäß nach bestimmten Steuerprogrammen erfolgen.

13. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Kreisel (6) mit so­ genannten Nabenmotoren ausgestattet sind, die mit elektrischem Strom gespeist die Kreisel zur Rotation bringen können, zum anderen aber auch die Rotation wieder in elektrischen Strom umsetzen können.

14. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß die Kreisel nach dem Prinzip der Nutzstrombremsung sich gegenseitig beeinflussen können, in der Weise wirkend, daß die aus derartigen Vorgängen resultierenden Reak­ tionskräfte sinnvoll additiv eingesetzt werden können.

15. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch daß die Relativbewegung zwi­ schen rotierendem Ellipsoid (1) und den anderen Baue­ lementen wahrgenommen und über einen Stromerzeuger dazu dient, die Kreisel (6) mit Energie nachzuladen.

16. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 15, gekennzeichnet dadurch, daß zur Abwehr feindlicher Handlungen einzelne vorgeschobene und gerichtete Spitzenelektroden dazu verwendet werden, aus der elektrischen Gesamtladung einzelne Blitze abzuzwei­ gen.

17. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß zum Einsatz von gasför­ migen Rückstrahlmitteln, den Spitzenelektroden (2) entsprechend richtbare Rückstrahldüsen vorzusehen, die gegebenenfalls mit den Spitzenelektroden (2) zu baulichen Einheiten zusammengefaßt werden können.

18. Transportmittel nach den Ansprüchen 1 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß die neue Antriebsform die Bezeichnung Elektronisches Segel erhält.