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Tu Dresden

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H. D.
Diese Karteikarten bieten einen umfassenden Überblick über die Technologien und Prinzipien der Raumfahrttechnik auf Universitätsniveau. Sie behandeln Themen wie Brennstoffzellen, Halbleiter, thermoelektrische Generatoren, Strahlung und Kernreaktionen, wobei der Fokus auf der Energieerzeugung und -umwandlung liegt. Besonders relevant sind die Anwendungen in Raumfahrtsystemen, wie die Nutzung von Radioisotopen-Thermoelektrischen Generatoren (RTGs) und die Abschirmung von Strahlung. Diese Karteikarten sind ideal für Studierende und Forscher, die sich mit den technischen Aspekten der Raumfahrt und Energieversorgung in extremen Umgebungen beschäftigen.
Karten
115
Lernende
2
Sprache
Deutsch
Kategorie
Technik
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
13.02.2021 / 04.03.2021

Lernkarten

overview iss

k

Why do low-earth orbit S/C need more total battery capacity, meaning more batteries versus those in geostationary orbit for the same energy to be stored.

whats DOD

DOD - 10 years; 1000 Wh; 60 Wh/kh --> calculate battery mass LEO/ GEO

5 secondary batteries

NiCd

NiH2

LiIon

NiMH

Li-poly

Properties NiCd

-Exhibits memory effect,

-Environmental concerns (Cd)

-Extensively used till mid-1980s

 

28-32 Wh/ kg

properties NiH2

-No memory effect,

-Highly reliable operation

 

35-65 Wh/kg

-Extensively used since mid-1980s

properties LiIon

Very sensitive to over-charge and over discharge, -> Needs complex charge control for high number of single cells

-High self-discharging rate @ high temperatures

-Energy density degradation over time independent on use

-Often over 50% degradation after 150 cycles at temperatures <-5°

 

-mission @ low cycle life-temperature problems-small satellites, short mission time

 

70 - 150 Wh

Li-poly

- Performance temperature dependent

-Under evaluation (ESA, ESTEC)

100-200 Wh

Regenerative fuel cell (R-FC)

R-SOFC: Regenerative Solid Oxide Fuel Cell fuel cells (R-FC)

Reversible fuel cell reaction, one unit

generating electricity in fuel cell mode (producing H2O or CO2)

separating water in H2/O2in electrolyze mode -> energy storage!

or: separating Carbon dioxide in CO/O2 -> energy storage & O2production

Tethers for energy storage & propulsion

Flywheels

Flywheels

energy storage final selection properties

low mass, high cycle life, capable of being integrated, autonomy, peak power, capable of discontinuous charging, volume

nuclear vs solar

Mission duration vs. power level

Short term missions:

   -Primary batteries -Fuel cells

Long term missions:

   -Solar photovoltaic systems combined with secondary (rechargeable) batteries for energy storage

Outer-/inner planets:

   -e.g. Radioisotope Thermoelectric Generator (RTG)

Very high power demand

   Nuclear reactor -Solar-dynamic generator (heat?)

 

Hauptaufgabendes EPS

AllgemeineAnforderungenan die Energiequelle

befestigung von solarezellen

1) Körperfestes Solarpanel

2) Drehbar gelagertes Solarpanelàα-/ β -Drehung

3) externe Flächen der Satellitenstruktur (“Body / Panel mounted”)

Abschätzung: Spannungsebene

Nukleonteilchen + ablürzungen

Proton Z - m_z

Neutron N - m_n

 

sum m_Z + sum m_n > m (z, n)

-> dE

wann ist eher kernzerfall?

wenn mehr protononen da sind

 

Auch: kerne sind stabiler wenn mehr neutronen als protonen da sind  (große kernzahlen -> vorher linear)

x achse neutronen

z achse protonen

-> rot stabiler

 

 

Stabil? mangel an neutronen / überschuss an neutronen?

Heliumkern?

2 protonen

2 neutronen

Aufbau RTG

gefahr bei zerfall entsteht gas -> steiogender druck -> muss für die ganze laufzeit ausgelegt sein

Wann nutzt man RTGs

Nachteile RTG

Radioaktivität

ist der spontane Zerfall instabiler Atomkerne und Teilchen, der von Emission energiereicher Strahlung, wie α-Partikel, β-Partikel, γ-Strahlung, Neutrinos, Neutronen (η) oder Protonen begleitet ist.

Radioaktiver Zerfall àMassenreduktion -> E = m*c²

Was sind radioisotope

Ein chem. Element wird über die Protonenzahl im Atomkern definiert. Atomkerne, die bei gleicher Protonenzahl eine verschiedene Zahl von Neutronen besitzen, sind sog. Isotopedes selbigen chem. Elementes.

Die Isotope, die instabil sind, d.h. die einem radioaktivem Zerfall unterliegen, sind Radioisotope.

α-Teilchen

leicht abzubremsen

β-Teilchen

-> wenn positives und negatives positronium zusammen treffen, dann entsteht gamma strahlung als sekundärstrahlung (bremsstrahlung)

γ-Strahlung

gute dämpfung durch mehrere material eindringen

was ist unterm günen

was ist bremsstrahlung

-> wenn positives und negatives positronium zusammen treffen, dann entsteht gamma strahlung als sekundärstrahlung (bremsstrahlung)

gute dämpfung durch mehrere material eindringendurch was kann man alpha gamma und beta strahlung bremsen

gute dämpfung durch mehrere material eindringen

Neutronen

ungeladene Neutralteilchen mit einer Masse von 1,675*10-27kg. Ein freies Neutron ist außerhalb des Atomkerns instabil und zerfällt mit einer Halbwertszeit von 12 min in ein Proton, Elektron und ein Antineutrino. Neutronenstrahler sind selten und kurzlebig.

Neutrinos, Antineutrino

sind neutrale Teilchen mit der Ruhemasse 0.

Fast keine Wechsel-wirkungen

Proton

ein positives geladenes Elementarteilchen mit der Ruhemasse 1.673 * 10-27kg. Die Zahl der Protonen im Atomkern bestimmt das Element und ist gleichzeitig die AtomzahlZ.

natürlich vs künstliche radioisotope

günstiger zerfallskette -> auch nachfolgende radioisotope sind größtenteils alüha strahler

Energie produktion und Leistung von zerfall

die "energieproduktioB" hängt von der Anzahl der zerfallenen Kerne ab, die Leistung von der Zahl der zerfallenden

für die je zeiteinheit umgewandelten kerne ->

 

was bedeuted geiger nuttallsche beziehung

für alpha strahlung?)

 die energie nimmt logarithmic mit der zeit ab

lange halbwertzeit -> geringere spezifische leistung

hohe spezifische leistung -> geringe halbwertszeit

was ist halbwertszeit

lurze halbwertszeit -> früher leistungs abfall

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