@ruthi91 Ein Liquid-Droplet-Radiator besteht aus zwei Bauteilen, die sich gegenüberstehen. Einmal der Generator (Droplet Generator). Der schießt einen extrem präzisen Vorhang aus Millionen winziger Tröpfchen die um die 100 Mikrometer groß sind durch das Vakuum. Am anderen ende ist ein Kollektor, dort fliegen die abgekühlten Tröpfchen in einen Auffangbehälter. Durch die Fliehkraft durch eine Rottion des Kollektors wird die Flüssigkeit gesammelt, wieder komprimiert und zurück zum Server gepumpt. Es geht also nichts verloren, fast wie ein Springbrunnen im All.
Schwerlastraketen wie
SpaceX Starship oder die
Blue Origin New Glenn bringen das ganze nach oben. Der LDR selber spart ne Menge Treibstoff und Startkosten. Da letztlich keine Panele gebraucht werden die Millionenfach schwerer wären für eine Kühlung, nur darum wird daran geforscht, weniger Gewicht=weniger kosten.
Wegen der Bewegung.
Ingenieure nutzen dafür Symmetrie.
Der Generator schießt die Tröpfchen entweder in zwei entgegengesetzte Richtungen ab (die Rückstoßkräfte heben sich auf), oder das System schießt im Kreis. Da es sich um einen geschlossenen Kreislauf handelt, wird der Impuls beim
Auffangen im Kollektor zudem wieder abgefangen.
Warum verdampft das Zeug nicht im Vakuum?
Das größte Problem der Forschung von LDR ist die Verdampfung, das selbe Prinzip Quasi was ich weiter oben in einem anderen Beitrag mit den Eiswürfel Prinzip im IBM Kühlschrank meine. Wenn es verdampft gibt es auch keine Kühlung mehr.
Normales Wasser würde im Vakuum sofort kochen und ins All entweichen. Deswegen nutzt man ionische Flüssigkeiten (Flüssigsalze) oder Flüssigmetalle wie Gallium indium. Diese Stoffe haben einen extrem niedrigen Dampfdruck. Selbst im Vakuum des Alls verdampfen die praktisch überhaupt nicht und bleiben flüssig.
Das Problem warum sie nach wie vor nicht einsetzbar sind:
Die Tröpfchen fliegen im freien Fall durch das Vakuum zum Auffangbehälter (Kollektor). Wenn das Rechenzentrum nun die Position korrigiert, beschleunigt oder durch einen Mikrometeoriten vibriert, bewegt sich der Kollektor unter dem Tröpfchenstrahl weg. Vibrationen ab 0,001g reichen aus, damit der Strahl das Ziel verfehlt und die Kühlflüssigkeit für immer im All verschwindet.
Selbst wenn man Spezialflüssigkeiten mit extrem niedrigem Dampfdruck nutzt (wie ionische Flüssigkeiten oder Flüssigmetalle), verdampft über die Monate ein minimaler Teil. Zudem spritzen beim Aufprall im Kollektor mikroskopische Tröpfchen zurück ins All. Diese Moleküle legen sich wie ein Film auf Solarpaneele (ruiniert die Stromerzeugung) oder Sensoren und Linsen.
Um diese riesige Oberfläche zu erzeugen, muss der Generator die Flüssigkeit durch bis zu 1 Million minidüsen jagen mit ner Größe von 20 bis 50 Mikrometer. Unter Hitze, kosmischer Strahlung und den aggressiven Flüssigmetallen führt jede kleine Verunreinigung oder Korrosion zum Verstopfen oder Verziehen der Düsen. Wenn sich nur ein Sprühwinkel minimal verändert, schießt die Flüssigkeit am Kollektor vorbei.
Das All ist voll von geladenen Teilchen. Wenn Millionen Tröpfchen da hindurchschießen, laden sie sich elektrisch auf. Da sich gleiche Ladungen abstoßen, franst der perfekt gebündelte Tröpfchenstrahl aus wie eine Wolke. Es wird physikalisch extrem schwer, die Tröpfchen wieder sauber einzufangen.
Bisher gab es nur sehr kurze Tests in Falltürmen auf der Erde oder in geschlossenen Containern auf Forschungsraketen. Um das Problem zu lösen, forscht man aktuell an magnetischen LDRs. Dabei mischt man magnetische Nanopartikel unter die Kühlflüssigkeit und spannt ein Magnetfeld auf, das die Tröpfchen ins Ziel leitet. Das macht das System aber wieder schwerer und komplexer. Bevor also das Problem des Flüssigkeitsverlusts nicht zu 100% gelöst ist, wird kein galaktisches Rechenzentrum auf diese Kühlung setzen.
Und nun die kosten um Gewichte in den Orbit, und von dort aus zum Mond zu schießen. Das hatte ich schonmal in nem anderen Forum geschrieben damals, also kopiere ich das einfach mal rein:
Angenommen, du verwendest eine Falcon 9 mit ihren Merlin Triebwerken, welche eine maximale Nutzlast von bis zu 22800kg hat. Diese benötigt ca. 500 Tonnen Treibstoff. Wiederverwendbar kann diese Rakete 16000kg im Erdorbit transportieren, damit hat sie einen Preis ca. 1000 Dollar pro kg.
Für den Mond ist diese Rakete aber viel zu schwach. Dafür brauchst du eine Falcon Heavy, die ca. 1300 Tonnen Treibstoff fasst. Für den Start zum Mond mit einer schweren Last von 10 Tonnen werden davon ca. 95 % für den Weg aus der Erdatmosphäre verbraucht. Bei dieser Mission ist die Falcon Heavy jedoch nur teilweise wiederverwendbar.
Die beiden Seitenbooster trennen sich früh ab und haben noch genug Treibstoff übrig, um umzudrehen und auf Cape Canaveral zu landen. Der mittlere Hauptbooster hingegen muss leergebrannt werden, um die schwere Last zu tragen, für seine Landung bleibt kein Treibstoff übrig, weshalb er im Atlantik versenkt wird. Die verbleibenden ca. 5 % Treibstoff befinden sich in der Oberstufe, um die Last im Orbit auf die Endgeschwindigkeit zum Mond zu beschleunigen.
Eine teil wiederverwendbare Falcon Heavy zum Mond kostet dadurch ca. 60 Millionen Dollar, da der mittlere Hauptbooster samt Oberstufe verloren geht. Bei einer maximalen Transportleistung von 10 Tonnen auf diesem Weg kostet 1kg auf dem Mondweg also ca. 6000 Dollar. (Zum Vergleich Wenn die Falcon Heavy nur im Erdorbit fliegt, könnte auch der mittlere Booster auf einem Drohnenschiff landen, was beim schweren Mondflug physikalisch unmöglich ist)
Langfristig wird wenn es hoffentlich irgendwann mal soweit ist, für den Mondflug das Starship zum Einsatz kommen. Da es sich im Erdorbit durch mehrere Tankflüge wieder komplett vollgetankt hat, fliegt es mit maximaler Energie weiter und landet schließlich als Ganzes direkt auf dem Mond. Weil das komplette System danach wieder zur Erde zurückkehrt und zu 100 % wiederverwendbar ist, wird keine teure Hardware mehr im Ozean zerstört. Wenn man diese Rakete mit 100-150 Tonnen Nutzlast vollpackt, sinken die Transportkosten auf ca. 200 Dollar pro kg für einen Mondflug.
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