TIHTUS (Thermal-Induktives Hybrid-Triebwerk der Universität Stuttgart)

Ein hybrid beheizter Plasmagenerator erhöht die effektive Austrittsgeschwindigkeit des Treibstoffs.

Mehr Schub für den Weg zum Mars

Durch Nachheizen des Plasmastrahls eines thermischen Lichtbogenantriebs mittels induktiver Leistungseinkopplung soll die mittlere Brennkammertemperatur und somit die effektive Austrittsgeschwindigkeit des Triebwerks gesteigert werden.

TIHTUS im November 2005

Thermische Lichtbogenantriebe (TLT) erzeugen ein Plasma mit sehr energiereichem Kernstrahl (T~10.000K) und hoher Austrittsgeschwindigkeit. Das um den Kern liegende Plasma ist allerdings relativ "kalt" (T~2.000K). Die Austrittsgeschwindigkeit des Plasmas aus dem Triebwerk ist von Temperatur und Molekularmasse des Treibgases abhängig		Induktive Plasmageneratoren (IPG) erzeugen einen Plasmastrahl, der am Rand energiereicher ist. Dadurch ist es möglich, in das vom Lichtbogenbrenner erzeugte Plasma noch mehr Energie einzukoppeln. So wird die effektive Temperatur und damit die effektive Austrittsgeschwindigkeit erhöht.
Plasmastrahl des TLT HIPARC im Betrieb mit Wasserstoff		Plasmastrahl des Induktiv beheizten Plasmagenerators IPG3 im Betrieb mit Wasserstoff

TIHTUS ist ein sogenannter “Hybrid”-Plasma-Antrieb:

Durch effektivere Leistungseinkopplung:
- Höhere Austrittsgeschwindigkeit

Durch Entlastung der Elektroden:
- Höhere Lebensdauer

Durch höhere Energiezufuhr:
- Höherer Schub

Anwendung als Raumfahrtantrieb

Es ist es wichtig, sowohl hohe Austrittsgeschwindigkeiten als auch hohen Schub zu erreichen. Voraussetzung für eine Reise zum Mars: 30 km/s Austrittsgeschwindigkeit und 100 N Schub. Führt man nach der ersten Stufe von TIHTUS nicht nur zusätzliche Leistung, sondern auch zusätzlichen Massenstrom zu, so wird das Konzept von TIHTUS das eines Antriebs mit variablem spezifischen Impuls.

Flugbahnen von 550 Reisetagen und 60 Aufenthaltstagen für bemannte Marsmissionen
(Masse des Systems 180 t) [T. Schmidt]

Messverfahren

Für die indirekte Schubmessung wird eine Prallplatte in den Plasmastrahl gehängt. Sie ist nützlich für komplexe Aufbauten wie TIHTUS, in denen Zuleitungen Kräfte aufnehmen und eine Pendelschubwaage ungeeignet ist. Aufgrund der hohen Wärmelasten wird eine wassergekühlte Prallplatte eingesetzt.