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Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

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  1. Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: Absurd 11.01.16 - 17:44

    Nur, um das ganze in Verhältnis zu setzen, wenn ich das richtig verstehe würde Philae mit so einer Batterie unabhängig von der Sonneneinstrahlung noch funktionieren?

    http://www.heise.de/newsticker/meldung/Kometensonde-Rosetta-Lander-Philae-schweigt-weiter-3068254.html

    Dafür gilt bei Radionuklidbatterien eben auch z.B.:

    "Am 21. April 1964 versagte die Able-Star-Oberstufe einer Thor-DSV2A Able-Star[24]-Trägerrakete, die die Satelliten Transit 5BN-3 und Transit 5E-3 in den Weltraum bringen sollte. Die Satelliten traten wieder in die Erdatmosphäre ein, wobei in etwa 50 km Höhe die SNAP-9A-Radionuklidbatterie von Transit 5BN-3 verglühte und das 238Pu mit einer Aktivität von 629 TBq (17.000 Curie) freigesetzt wurde.[25] Es ist bis heute weltweit messbar."

    https://de.wikipedia.org/wiki/Radionuklidbatterie#Sicherheit

    Dann doch lieber Sonnenkollektoren als potentiell (sehr) gefährliche strahlende Batterien?

  2. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: Mixermachine 11.01.16 - 17:52

    Solchen Batterien ist anscheinend auch nicht gerade einfach zu arbeiten.
    Die Wärme muss erst in Strom umgesetzt werden.
    Dann brauch man eine ganze Menge Abschirmung.

    Positiv ist, dass man mit der Abwärme die Geräte wärmen kann.

    Build nicer stuff

  3. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: Lynx11 11.01.16 - 18:02

    Abschirmung bei einem Alpha Strahler? nicht wirklich..

  4. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: frostbitten king 11.01.16 - 18:10

    Ja, dann würde Philae noch funktionieren, nur hatten die eben zu dem Zeitpunkt keinen Zugriff drauf, und wie du schon gesagt hast .. ist ein gewisses Risiko so ein Ding ins All zu schießen.

  5. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: Frank Wunderlich-Pfeiffer 11.01.16 - 18:18

    Also so schwierig ist das Erzeugen von Strom aus Radioisotopenbatterien auch nicht. Man nimmt ein Thermoelement, das eine Ende kommt dahin, wo's heiß ist, das andere dahin wo's kalt ist und schon kommt da Strom raus. Ok, die Effizienz ist bescheiden, ungefähr 4-5%.

    (Viel) Mehr dazu habe ich in meinem Blog geschrieben:
    http://scienceblogs.de/wasgeht/2015/05/01/radioisotopenbatterien-4-2/

    Frank Wunderlich-Pfeiffer - als freier Journalist bei Golem.de unterwegs - Raumfahrt Podcast http://countdown-podcast.de/

  6. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: Quantium40 11.01.16 - 18:20

    Lynx11 schrieb:
    > Abschirmung bei einem Alpha Strahler? nicht wirklich..

    Da der Alpha-Strahler allerdings in ein Element zerfällt, dass auch nicht stabil ist, sondern der Uran-Radium-Reihe nach zu schlussendlich Blei zerfällt, muss man nicht nur Alpha-Strahlung abschirmen.

    Trotzdem hält sich die nötige Abschirmung in Grenzen, da RTGs nicht über eine Kettenreaktion funktionieren, sondern ausschließlich auf natürliche Zerfallsreaktionen setzen.

    Die 3 RTGs von Cassini-Huygens waren z.B. jeweils nur 56kg schwer, obwohl sich in ihnen jeweils fast 10kg Pu238 befanden.

  7. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: Quantium40 11.01.16 - 18:25

    Bei der Effizienz von RTGs schaut man üblicherweise aber nur auf das Verhältnis aus thermischer Leistung und elektrischer Leistung. Nutzt man die Abwärme zusätzlich zum Heizen, sieht der Wirkungsgrad schon um einiges besser aus.
    Betrachtet man die Masseneffizienz eines RTG, so sieht es auch recht gut aus. Dafür, dass die Teile über Jahrzehnte recht stabil Energie liefern (ok - pro Jahr 3,x % weniger), sind sie erstaunlich leicht.

  8. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: nemesiscain 11.01.16 - 18:27

    Absurd schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Nur, um das ganze in Verhältnis zu setzen, wenn ich das richtig verstehe
    > würde Philae mit so einer Batterie unabhängig von der Sonneneinstrahlung
    > noch funktionieren?

    Philae wäre aber zu klein gewesen um eine Radionuklidbatterie tragen zu können. Der knapp 100 kg wurde nur als optionale Mission an Rosetta gehängt und damit sehr leicht gebaut und wäre auch nicht für eine Langzeitmission mit dem Energieprofil einer Radionuklidbatterie in Planung gewesen. Moderne RTGs sind übrigens so gebaut dass sie selbst eine harte Landung nach einem Wiedereintritt ohne Strahlungsaustritt überleben.

  9. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: Frank Wunderlich-Pfeiffer 11.01.16 - 18:31

    nemesiscain schrieb:

    > Philae wäre aber zu klein gewesen um eine Radionuklidbatterie tragen zu
    > können.

    Es hätten aber ein paar Gramm gereicht, um die Batterien warm zu halten. Das Problem mit Philae war ja nicht, dass gar kein Licht an die Solarzellen kam, sondern dass man mit dem Strom zuerst die Batterien über den Gefrierpunkt bringen muss, bevor man sie aufladen kann. Im Endeffekt war wohl immer schon die Sonne (und der Strom) weg, als die Batterien endlich "aufgetaut" waren.

    Die Marsrover Spirit und Opportunity liefen auch mit Solarzellen und haben solche Kapseln benutzt um alle wichtigen Teile warm zu halten.

  10. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: T2345 11.01.16 - 18:39

    Absurd schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Nur, um das ganze in Verhältnis zu setzen, wenn ich das richtig verstehe
    > würde Philae mit so einer Batterie unabhängig von der Sonneneinstrahlung
    > noch funktionieren?

    Prinzipiell Ja. Nur ist das eine ESA-Mission, und die ESA hat keinen Zugriff auf Nuklearbatterien. Die USA exportieren sie nicht, und Russland hat sein letztes Pu-238 an die USA verkauft. Die Cassini-Huygens-Mission war damals nur möglich, weil die NASA dabei war, und man in Cape Canaveral startete.

  11. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: M.P. 11.01.16 - 18:45

    Hätte man eben Nordkorea, Indien oder Pakistan fragen sollen ;-)

  12. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: T2345 11.01.16 - 18:56

    M.P. schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Hätte man eben Nordkorea, Indien oder Pakistan fragen sollen ;-)

    Haben die auch nicht, hier geht es um Pu-238. Das fällt nicht bei der Nuklearwaffenproduktion (Pu-239/240) an. Pu-238 muss man aufwändig, in einen eigenen Verfahren herstellen. Das macht man nur, wenn man dafür auch Verwendung hat.

  13. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: picaschaf 12.01.16 - 01:01

    Mixermachine schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Solchen Batterien ist anscheinend auch nicht gerade einfach zu arbeiten.
    > Die Wärme muss erst in Strom umgesetzt werden.
    > Dann brauch man eine ganze Menge Abschirmung.
    >
    > Positiv ist, dass man mit der Abwärme die Geräte wärmen kann.

    Wärme ist eines der letzten Dinge die man in einer Sonde braucht. Das Problem ist, sie wieder los zu werden. Aber im Weltraum ist es ja kalt, nicht wahr? xD

  14. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: Mixermachine 12.01.16 - 02:52

    Im Weltraum ist das mit der kalten Seite so eine Sache ;)

    Zum Schutz: die Batterie muss nicht nur gegen die Hardware verkapselt werden, der Schutzmantel muss einem Absturz zur Erde aushalten.
    Sonst verdampfen die Isotope fröhlich beim Wiedereintritt.

    Build nicer stuff

  15. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: Ach 12.01.16 - 04:51

    picaschaf schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Mixermachine schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Solchen Batterien ist anscheinend auch nicht gerade einfach zu arbeiten.
    > > Die Wärme muss erst in Strom umgesetzt werden.
    > > Dann brauch man eine ganze Menge Abschirmung.
    > >
    > > Positiv ist, dass man mit der Abwärme die Geräte wärmen kann.
    >
    > Wärme ist eines der letzten Dinge die man in einer Sonde braucht. Das
    > Problem ist, sie wieder los zu werden. Aber im Weltraum ist es ja kalt,
    > nicht wahr? xD

    Ich würde sagen, kommt drauf an wo man sich befindet :]. Bei Missionen zu den äußeren Planeten inklusive Mars ist Wärme äußerst willkommen(New Horizon, Curiosity, Voyager, bei denen allen dient das Plutonium als Strom- wie auch als Wärmequelle für die Hardware), auch hätte die Rosetta Mission profitiert bei ihrem langen elliptischen Anlauf. Da hätte man sich das riskante Abschalten der Sonde zur Energieeinsparung schenken können.

    Bei Missionen zu den inneren Planeten ist das natürlich was anderes, da liefert dann aber auch die Sonnenstrahlung mehr als genug Energie. Das Problem das bei Philae auftrat, sehe ich da eher als Unfall. Wenn das Prinzip ja funktioniert und das tut es ja, dann würde man bei einer zweiten Chance vielleicht eher die Landevorrichtung überarbeiten statt die Energiequelle zu tauschen.

  16. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: HubertHans 12.01.16 - 16:18

    Lynx11 schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Abschirmung bei einem Alpha Strahler? nicht wirklich..

    Alpha? Reicht da nicht Papier?

  17. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: plutoniumsulfat 12.01.16 - 17:29

    HubertHans schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Lynx11 schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Abschirmung bei einem Alpha Strahler? nicht wirklich..
    >
    > Alpha? Reicht da nicht Papier?

    Si.

  18. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: Mixermachine 12.01.16 - 22:38

    Brandfestes Papier mit Hitzeschild für den Wiedereintritt ;)?

    Build nicer stuff

  19. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: HubertHans 13.01.16 - 11:14

    Mixermachine schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Brandfestes Papier mit Hitzeschild für den Wiedereintritt ;)?

    Prinzipell reicht sogar Luft. Weit kommt Alphastrahlung nicht, außer die abgestrahlte Energie ist gewaltig wie sonstwas.

  20. Re: Philae würde noch funktionieren mit einer Radioisotopenbatterie?

    Autor: Frank Wunderlich-Pfeiffer 13.01.16 - 11:33

    Es reichen so 3-4cm Luft aus.

    Die Energie von Alphastrahlen ist tatsächlich recht groß. (~4-6MeV, die meisten Beta und Gammastrahler liegen irgendwo bei 0,1-1MeV, einige Reihe wichtiger Isotope kommen auch noch deutlich drüber und andere noch drunter - sind sind sehr viel variabler)

    Das eigentlich Problem von Alpha Strahlern ist, dass sie ernsthafte Mengen Masse haben und damit Impuls. Sie können nicht einfach nur einzelne Atome Ionisieren (wie Beta und Gamme), sondern auch von ihrem Platz stoßen. Die Schäden die dadurch im Körper entstehen können, sind bei der gleichen Menge Energie wesentlich schlimmer. Man nimmt meistens eines Faktor 20.

    Zehn Alpha Teilchen mit 5 MeV richten also im Körper ungefähr so viel Schaden an, wie 1000 Beta Teilchen mit 1 MeV.

    Frank Wunderlich-Pfeiffer - als freier Journalist bei Golem.de unterwegs - Raumfahrt Podcast http://countdown-podcast.de/

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