Hallo,
Die Geschwindigkeit der Voyager Sonden beträgt derzeit
übrigens 61380 km/h. Die Sonde New Horizons die derzeit zu
Pluto unterwegs ist, dürfte noch etwas schneller sein, leider
habe ich dazu keine exakten Daten finden können.
New Horizons ist nicht nicht schneller als die Voyager, sondern langsamer. Auch ist nur Voyager 2 mit der von dir genannten Geschwindigkeit unterwegs. Voyager 1 ist deutlich langsamer und New Horizons noch mal einen Tick langsamer.
http://www.heavens-above.com/SolarEscape.aspx?lat=0&…
Außerdem ist ein direkter Vergleich dieser Geschwindigkeiten ein bisschen ein Äpfel-und-Birnen-Vergleich. Denn New Horizons wird, bis es mal soweit draußen ist wie die Voyager Sonden noch deutlich langsamer werden, da es ja ständig durch die Gravitation des Sonnensystems gebremst wird. Wenn New Horizon also mal in 30 Jahren so weit draußen ist, wie Voyager 2 heute, dann ist der Geschwindigkeitsunterschied nochmals deutlich markanter.
Jetzt kannst Du Dir schonmal überlegen, wie lange es noch
dauern dürfte, wenn man schon 35 Jahre braucht, um ein Objakt
auf eine Entfernung von 17 Lichtstunden zu bringen, um dann
ein Objekt auf 4 Lichtjahre Entfernung zu bringen.
Auch das ist ein Äpfel-mit-Birnen-Vergleich. Weder die Voyager-Sonden noch New Horizon sind darauf ausgelegt, eine möglichst hohe Geschwindigkeit zu erreichen. Da eine höhere Geschwindigkeit auch mit höheren Kosten einhergeht, sind die Sonden nur so schnell, dass sie ihre Ziele innerhalb einer akzeptablen Missionszeit erreichen.
Wir *könnten* aber deutlich schnellere Sonden bauen, nur wozu? Um einen anderen Stern in einer akzeptablen Zeit zu erreichen sind sie immer noch zu langsam und für die Ziele im äußeren Sonnensystem begnügt man sich mit viel billiger umsetzbaren niedrigeren Geschwindigkeiten.
Technisch realisierbar wäre so durchaus eine Sonde im Stil von Voyager oder New Horizon (also mit etwa 500 kg Nutzlast), die wir auf eine Geschwindigkeit von 200-300 km/s bringen könnten, also rund 10-20 mal so schnell wie bisherige Sonden.
Dazu bräuchte man einen effizienten Ionenantrieb (wie z.B. den Dual-stage Gridded Ion Thruster DS4G der ESA) und einen Mini-Nuklearreaktor zur Stromerzeugung (wie z.B. den SAFE-400 der NASA).
Mit diesem Setup könnte man eine 500 kg Sonde innerhalb von rund 17 Jahren auf eine heliozentrische Geschwindigkeit von 200 km/s beschleunigen. Insgesamt würde die gesamte Konstruktion rund 4 Tonnen wiegen, was man auch mit bestehender Raketentechnik ins All außerhalb des Schwerefelds der Erde bringen kann.
Überschlagsmäßig würde das dann so aussehen:
Angestrebte heliozentrische Geschwindigkeit: 200 km/s ( = 720.000 km/h)
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Antrieb: | 1x SAFE-400 + DS4G
Spezifscher Impuls: | 21.400 s
Austrittsgeschwindigkeit | 209.934 m/s
Leistung | 100 kW
Schub | 0,0009 kN
Massenfluss | 0,0000043 kg/s
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Treibstoffdichte | 6 kg/m³
Tankradius | 10 m
Tankoberfläche | 1.157 m²
Tankmaterialgewicht | 1 kg/m²
Einzeltank Fassungsv. | 450 kg
Einzeltank Gewicht | 24 kg
Tankgewicht gesamt | 123 kg
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Leergewicht Antrieb | 1.200 kg
Leergewicht Tank | 123 kg
Nutzlast | 500 kg
Leergewicht inkl. Nutzlast: | 1.823 kg
Treibstoff/Stützmasse | 2.274 kg
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Gesamtmasse | 4.097 kg
Dauer bis Endgeschwindigkeit | 16,82 Jahre
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Nur welches Ziel sollte damit erreicht werden?
Für ein Lichtjahr bräuchte die Sonde immer noch rund 1500 Jahre. Das ist zwar um ein vielfaches besser als mit Voyager-Geschwindigkeit, aber man bräuchte dann immer noch rund 6500 Jahre bis zum nächsten Stern und damit ist das schlicht unpraktikabel für eine Mission dorthin.
Auch zur Oortsche Wolke bräuchte man immer noch mehrere hundert Jahre, ist also auch nicht wirklich brauchbar. Und die Objekte im Kuipergürtel lassen sich einfacher und billiger in auch nicht recht viel längerer Zeit mit bisherigen Sonden wie New Horizons erreichen.
vg,
d.
