Technologie: Fusionstriebwerke

Triebwerke und Manöverdüsen sind eine Schlüsselkomponente dabei Raumschiffe durch den Raum zu bewegen und ein Schlüsselelement bei der Kalkulation von Treibstoffverbrauch und Signatur Emissionen.

Inspiration aus der Realität

Das zentrale Modell für die Triebwerkstechnologie im 30. Jahundert, egal ob Haupt-, Retro- oder Manövriertriebwerke, ist die VASIMR Triebwerkstechnologie, die auch in der Realität existiert.

Hier dazu ein Auszug aus aus Wikipedia.org/Magnetoplasmadynamischer_Antrieb

 

Dabei handelt es sich um eine Variante des Magneto-Plasma dynamischen Antriebs (MPD), die vom US-Unternehmen Ad Astra Rocket Company entwickelt wurde. Leiter ist der frühere siebenfache NASA-Astronaut und Plasmaphysiker Franklin Ramon Chang-Diaz, der das Konzept schon 1979 bei seiner Arbeit am MIT entwickelte.

Er nutzt die Lorentzkraft, welche die Wechselwirkung zwischen einem Magnetfeld und elektrischem Strom beschreibt, und wird daher auch Lorentz Force Accelerator (LFA) genannt. MPD-Antriebe stellen eine Weiterentwicklung des thermischen Lichtbogentriebwerks (Arcjet) dar, dessen elektrothermische Beschleunigung hierbei durch die effizientere elektromagnetische Beschleunigung ersetzt wird. Dadurch kann ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden, welcher aber erst bei hohen Leistungen, und damit verbundenen starken Magnetfeldern, erreicht wird. Wird zusätzlich ein Magnetfeld aufgebracht, spricht man vom Fremdfeldbeschleuniger (engl. AF-MPD; Applied-Field MPD), ansonsten vom Eigenfeldbeschleuniger (engl. SF-MPD; Self-Field MPD).

 

Triebwerkstypen

Triebwerke von Raumschiffen kommen in einer breiten Auswahl an Größen und Typen vor. Von den kleinsten, fixierten Manöverdüsen an einer Nox, über die großen, schwenkbaren VTOL Triebwerke der Idris bis hin zu den gigantischen Haupttriebwerken an einem Bengal Trägers. Doch alle diese Typen sind unerlässlich für eine Fortbewegung und das manövrieren im All.

• Haupttriebwerke (M)

  Die primären Triebwerke des Schiffes sind dafür zuständig, das Schiff nach vorne zu bewegen. Dies sind die wichtigsten Triebwerke auf traditionell konstruierten Schiffen und bieten den Großteil der vorwärts gerichteten Antriebskraft.

• Retro Triebwerke (R)

  Aus der Manövertriebwerke-Sektion der alten Schiffsmatrix herausgeholt, werden diese nun zur Haupttriebwerke-Kategorie gezählt, da sie zu einem kritischen Triebwerksset auf dem Schiff zählen. Es macht wenig Sinn, die größten Triebwerke zu haben, wenn man dann nicht zeitnah wieder anhalten kann! Meist in Paaren auftretend müssen manche Schiffe weniger als andere auf diese zurückgreifen und beschädigte Retrotriebwerke können zu signifikanten Problemen führen, wenn man anhalten will.

• VTOL Triebwerke (V)

  VTOL steht für "vertical takeoff and landing" (vertikales Starten und Landen). Diese Triebwerke erlauben Schub auf der Z+ Achse und können entweder in einer Position fixiert sein, um kontinuierlichen Aufwärtsschub zu ermöglichen oder bei Bedarf geschwenkt werden, um diesen Schub zur Verfügung zu stellen. Fracht- oder ähnliche Schiffe neigen dazu, fixierte VTOL Triebwerke an der Unterseite zu haben, da sie beim Starten oder Landen auf Himmelskörpern mit Schwerkraft die zusätzliche Kraft brauchen können. Wenn ein Schiff keine dedizierten VTOL Triebwerke besitzt, ist es aber nicht das Ende der Welt, sondern man muss einfach unter den zuvor genannten Umständen vorausdenken.

Schiffe mit VTOL-Technik sind speziell dafür gemacht der Gravitation entgegenzuwirken. Schiffe ohne VTOL können ebenfalls in der Atmosphäre agieren, müssen allerdings deutlich mehr Schub in ihren Manövrierdüsen aufwenden, um in der Luft zu bleiben. Dies kann zu schnellerer Überhitzung, Fehlfunktion und weniger Manövrierfähigkeit führen.

 

IFCS Triebwerks Steuerungstypen:

Triebwerkstypen-Manövertriebwerke Fixiert (F)
Fixierte Manövertriebwerke ermöglichen sofortigen Schub, da sie sich nicht erst am gewünschten Vektor ausrichten müssen, was zu einer schnelleren Reaktionszeit und erhöhter Beweglichkeit führt. Der Nachteil ist, dass man mehr von ihnen benötigt, mindestens 12 pro Schiff, um die Fähigkeit zu haben, sich auf allen 6 Achsen zu bewegen.
Triebwerkstypen-Manövertriebwerke Gimbal (G)
Gimbal Manövertriebwerke erlauben Schub auf einer oder mehr Achsen, da sie schwenk- oder rotierbar sind und sich auf einen Vektor ausrichten können, bevor sie Schub erzeugen. Dadurch sind weniger Schubdüsen notwendig, während man den Nachteil einer langsameren Reaktionszeit und geringen Energiebedarf für die Ausrichtung akzeptieren muss. Dies macht sie natürlich verwundbar, was Energiemanagementprobleme angeht.

Die Manövrierdüsen besitzen zwei Arten von Schubmodi:

• Anhaltend -> Wenige, lang anhaltende Schübe
• Impulse   -> Kurze Schübe mit hoher Kraft für schnelle Manöver

 

Zukünftige Austauschbarkeit

Zu einem späteren Zeitpunkt werden Triebwerke gegen andere mit höherer Leistung oder anderen Fähigkeiten austauschbar werden. Da Triebwerke einzigartig in Relation zu ihrem Schiff sind und an diese angepasst sein müssen, werden sie nur in kompletten Sets austauschbar sein. Haupt, Retro und Manövertriebwerke jeweils zusammen, gegen alternative Typen wie Racing-, Tarn- oder auch Energieeffizientere Triebwerke.

Diese kommen mit visuellen Unterschieden, um sie von der Standardausstattung zu unterscheiden und werden natürlich andere Kenndaten besitzen und eine andere Flugerfahrung ermöglichen. Zum Beispiel würde der Austausch der Standardtriebwerke der Hornet gegen Tarnungstriebwerke ihre IR-Strahlung signifikant reduzieren, dafür aber eine deutliche Einbuße an Leistung bedeuten.

IFCS System

Das Intelligent Flight Control System (IFCS) setzt Steuerbefehle des Piloten in Triebwerksschübe um, damit das Schiff die Manöver ausführen kann. Das IFCS erlaubt es dem Piloten auch die Kontrolle über sein Schiff in kritischen Situationen zu behalten (z. B. bei Triebwerkausfall). Es korrigiert die Stärke aller Triebwerke um die Steuerung des Schiffes möglichst so zu erhalten, wie es der Pilot möchte. Liest dazu mehr in unserem Guide zum Intelligent Flight Control System.