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Dokumentenidentifikation DE102006021713A1 15.11.2007
Titel Einstufiger Flugkörper für den Hin- und Rückflug zur Marsoberfläche in weniger als einem Jahr
Anmelder Plichta, Peter, Dr. rer. nat., 40225 Düsseldorf, DE
Erfinder Plichta, Peter, Dr. rer. nat., 40225 Düsseldorf, DE
DE-Anmeldedatum 10.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006021713
Offenlegungstag 15.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse B64G 1/14(2006.01)A, F, I, 20060510, B, H, DE
Zusammenfassung Die USA, die ESA und Russland beabsichtigen seit Jahrzehnten, mit Stufentechnik den Mars zu erreichen, und zwar innerhalb eines gewissen Zeitfensters. Ziel des Unternehmens ist es, über mehrere Jahre eine Reihe von Astronauten auf dem Mars landen zu lassen, um sie dann wie bei der Mondlandung irgendwie wieder zu dem Mutterschiff zurückzubringen. Das Mutterschiff soll dabei an einem Marsmond verankert werden, da dieser keine Gravitationskräfte besitzt. Anschließend soll die jahrelange Heimreise im Orbit der Erde enden, so dass die Astronauten mit einer Fähre auf den Erdboden zurückkehren.
Aufgabe der Patentanmeldung: "Einstufiger Flugkörper für den Hin- und Rückflug zur Marsoberfläche in weniger als einem Jahr" ist es, einen Weg aufzuzeigen, so dass nicht mehr der Wunsch der Vater des Gedanken ist. Der entscheidende Gedanke zum Mars hin- und zurückzufliegen besteht darin, die Kohlendioxidatmosphäre des Mars zum Bremsen und zum Starten zu nutzen, wobei das CO2 beim Start als Oxidator fungiert. Kernpunkt der CO2-Verbrennung ist es, CO2 auf dem Mars zu verflüssigen, an Bord zu nehmen, um es als Oxidator beim Heimflug einzusetzen. Die Dauer der Reise unterhalb eines Jahres macht so interplanetarische Reisen überhaupt durchführbar, weil Geschwindigkeiten erreicht werden, die mit den heute zum Einsatz kommenden Stufenraketen nicht möglich sind. Mit dem hier zum Einsatz kommenden Verfahren ist es nur möglich, den Mars oder die Venus zu erreichen, das beide Planeten über ...

Beschreibung[de]
Aufgabenstellung

Mit Patentanmeldung DE 10 2005 033 424.5 „Verfahren zum Betreiben eines Einstufers mit Staustrahlmotor im Unter-, Über- und Hyperschallbereich: Scramjet, das flüssige Silane mit dem 78%igen Stickstoffanteil der eingespeisten Luft stöchiometrisch dahingehend verbrennt, dass der heiße, unverbrannte atomare Wasserstoff der Silankette mit seinem Mg von 1 das Hauptschubelement darstellt." und mit Patentanmeldung DE 10 2006 011 840.5: „Der Einstufer Nr. 4" ist bekannt, wie es möglich ist, einstufig mit Nutzlast von über 70% den Orbit zu erreichen und punktgenau zu Erde zurück zu kommen.

Es besteht nunmehr die Aufgabe, einen Einstufer zu entwickeln, der weitgehend technisch einwandfrei konstruiert ist, nachdem mit einem „Wieder verwendbaren Raumfluggerät" DE 42 15 835 vom 31.3.1994 der erste Versuch unternommen worden ist, mit der Einstufigkeit die närrische Wegwerf-Stufentechnik abzulösen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einstufer zu konstruieren, der wie ein Flugzeug Menschen und Material sowie Treibstoff auf die Marsoberfläche befördert und von dort auf die Erde zurückbringt.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfindung die bisher nicht benannten Vorteile des Treibstoffs „Höhere Silane" hervorgehoben werden und somit beweisbar wird, dass das einstufige Verfahren die Marsoberfläche zu erreichen und innerhalb eines Jahres zur Erde zurück zu kehren, technisch-kosmonautisch, chemisch, physikalisch, mathematisch und kostenmäßig realisierbar wird. Hierzu ist es notwendig, nach Ziffern geordnet, die erfindungsmäßigen Punkte anhand von Zeichnungen darzulegen.

  • 1. Anlagen 1 und 2 machen deutlich, dass sich am Diskus (1) oberhalb des Scramjet-Brenners (2) ein Zusatztank (3) befindet. Die Betankung des Zusatztanks kann im Weltraum erfolgen.
  • 2. Nach Erreichen des Orbits der Erde wird der sich im Innern des Diskus' befindende Silan-Treibstofftank sowie der Zusatztank s. o. gefüllt. Zusätzlich wird für die Strecke von der Erde zum Mars ein Oxidator an Bord aufgenommen. Es ist nunmehr möglich, den Diskus auf etwa 500.000 km/h zu bringen, wobei nur etwa die Hälfte des Treibstoffes (flüssige Silane) verbraucht wird.
  • 3. An Bord befindet sich nur soviel Oxidator, dass der Beschleunigungs- und Abbremsvorgang sicher gestellt sind. Nach Erreichen der Endgeschwindigkeit bewegt sich der Diskus auf den Mars zu. Er muss nun vor Erreichen des Mars' um 180° gedreht werden, um mit dem restlichen Oxidator abzubremsen.
  • 4. Nach dem Abbremsen wird in den Orbit eingeschwenkt und der Zusatztank (3) ausgeklinkt um im Orbit in einer stationären Bahn zu verweilen. Der Diskus tritt in die Marsatmosphäre ein um dann durch Bremsung in der CO2-Atmosphäre mit Hilfe der gepanzerten Keramikunterseite (4) auf Marsatmosphären-Unterschall-Geschwindigkeit zu verlangsamen und sicher auf der Marsoberfläche zu landen.
  • 5. Da die Marsluft einen sehr niedrigen Druck hat, muss dabei der Schaufelkranz mit geöffneten Schließelementen (5) [in den Anlagen 1 und 2 geschlossen gezeichnet] sehr hochtourig rotieren.
  • 6. Kennzeichen des neuen Verfahrens ist, die CO2-Atmosphäre mit dem Scramjetbrenner dahingehend zu nutzen, dass der freiwerdende atomare Wasserstoff der Silankette die beiden Sauerstoffmoleküle von CO2 trennt bzw. reduziert, um den Sauerstoff zu H2O zu verbrennen.
  • 7. Die atomaren Siliziumatome reagieren mit den atomaren Kohlenstoffatomen zu Siliziumkarbid, was den spezifischen Impuls weiter erhöht.
  • 8. Auf der Marsoberfläche wird nunmehr angesaugtes Kohlendioxid nach dem Linde-Verfahren verflüssigt und in die Oxidatortanks an Bord des Diskus gefüllt.
  • 9. Da die Schwerkraft auf dem Mars bedeutend niedriger ist als auf der Erde, kann der Diskus mit seinen Schaufelelementen starten und mit seinem Scramjetantrieb angesaugtes CO2 mit dem an Bord befindlichen Silan in den Orbit des Mars gelangen wo der wartende Silan-Zusatztank wieder angeklinkt wird. Mit dem verflüssigten CO2-Oxidator wird die Heimreise zur Erde angetreten, wobei wieder auf 500.000 km/h beschleunigt wird.
  • 10. Vor der Erde wird mit dem letzten auf dem Mars getankten CO2 abgebremst. Der Zusatztank verbleibt im Orbit. Die Landung auf der Erde ist Stand der Technik. Insgesamt besteht die Reise zum Mars und zurück aus genau 4 technischen Abläufen ähnlich dem Carnotschen Kreisprozess.


Anspruch[de]
Verfahren von der Erde aus den Planeten Mars einstufig anzufliegen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Orbit des Mars' eingeschwenkt wird und dann mit der keramischen Unterseite des Einstufers durch die Kohlendioxyd-Atmosphäre abzubremsen und bei Marsatmosphären-Unterschall-Geschwindigkeit den Scramjet dahingehend zu benutzen, dass der atomare Wasserstoff der Silankette dem CO2 die doppelt gebundenen Sauerstoffatome entzieht und unter Wärmeabgabe zu H2O verbrennt. Nunmehr kann der Einstufer auf dem Mars mit geöffneten Schließelementen des hoch rotierenden Schaufelkranzes punktgenau landen. Ursprünglich hat der Einstufer aufgetankt mit Silan und einer geringen Menge flüssigen Oxidator die Erde verlassen, um dann im Orbit mit einem voll betankten Bündel aus Zusatztanks zusammen gekoppelt zu werden. Hierbei wird eine genau berechnete Menge an Silan (1/4) mit der stöchiometrischen Menge Oxidator dahingehend mit dem an Bord befindlichen Raketenmotor verbrannt, um das Raumschiff auf etwa 500.000 km/h zu bringen. Dadurch fällt die übliche Berechnung des Zeitfensters für die Erde/Mars-Mission nicht mehr so ins Gewicht. Ein weiteres Viertel an Treibstoff wird vor dem Mars zum Bremsen benötigt. Im Orbit angekommen wird der Zusatztank abgekoppelt und verbleibt in stationärer Bahn in Weltraum, so dass nach dem Landen auf dem Mars für den Rückflug noch zwei weitere Viertel Treibstoff zur Verfügung stehen. Es liegt auf der Hand, dass für den Rückflug zur Erde nach dem Linde-Verfahren das CO2-Gas der Marsatmosphäre in die leeren an Bord befindlichen Tanks eingespeist wird, um so unter Zurücklassung eines Geländewagens und anderen Materials den Mars zu verlassen, was mit Hilfe des Scramjets (s. o.) bewältigt wird. Ist der Orbit des Mars' wieder erreicht, kann der Zusatztank erneut eingeklinkt werden und mit Raketenschub die für den Rückflug benötigten 500.000 km/h erreicht werden. Nunmehr sind nur drei Viertel des Silans des Zusatztanks verbraucht, so dass für die Abbremsung vor der Erde das restliche Viertel zur Verfügung steht. Beim Einschwenken in den Orbit der Erde werden die Zusatztanks wieder abgetrennt und verbleiben im Orbit. Die Landung auf der Erde erfolgt mit dem an Bord befindlichen Restsilan. Verfahren nach Anspruch 1, dahingehend gekennzeichnet, dass die in 1 so benannten Zusatztanks (3) sich oberhalb des gesamten Scramjet/Raketentriebwerks befinden und zwar von den Einfangöffnungen bis zu den Austrittsdüsen (s. Zeichnung).






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