Luftantrieb: ESA testet erfolgreich revolutionäres Antriebskonzept für Satelliten


Konzept-Illustration eines mit Luftmolekülen angetriebenen Erdbeobachtungssatelliten (Illu.).

Copyright: ESA

Paris (Frankreich) – Lediglich mit einer fast schon unspektakulären Pressemitteilung, hat die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) vor wenigen Tagen den ersten erfolgreichen Test eines ebenso neuen Antriebssystems für Satelliten und Sonden bekannt gegeben. Wenn auch von den meisten Medien bislang noch übersehen, so könnte der “Air-breathing Ion Thruster” doch nicht nur die Erdbeobachtung und Weltraumteleskop-Missionen sondern auch die Erkundung ferner Planeten revolutionieren.

Wie die ESA berichtet, handelt es sich um den weltweit ersten elektrischen Schubantrieb, der seltene Luftmoleküle aus der oberen Atmosphäre aufnimmt und als Treibstoff nutz. Auf diese Weise könne die Missionsdauer von Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen um mehrere Jahre verlängert werden.

Als Beispiel nennen die ESA-Wissenschaftler um Louis Walpot den ESA-Satelliten GOCE, mit dem das Schwerkraftfeld der Erde aus einer Höhe von 250 Kilometern kartiert wurde. Auch dieser Satelliten war mit einem elektrischen Antrieb ausgestattet, der GICE immerhin vier Jahre lang auf Höhe hielt. Nachdem jedoch der zudem 40 Kilogramm schwere Xenon-Nachschub verbraucht und damit das Treibmittel für den Ionenantrieb zur Neige gegangene war, war auch die Mission beendet und der Satellit verglühte größtenteils in der Erdatmosphäre.

“Würde es gelingen, den Xenonvorrat an Bord durch atmosphärischen Molekülen zu ersetzen, so hätte man eine neue Klasse von Satelliten, die für sehr lange Zeitperioden auf niederigen Erdumlaufbahnen operieren könnten”, so der ursprüngliche Gedanke der ESA-Ingenieure.

Testmodul im Labor.
Copyright: ESA/Sitael

“Zugleich könnten derart angetriebene Satelliten auch Moleküle der Atmosphären anderer Planeten nutzen – etwa das Kohlendioxid des Mars.”

Nachdem Computersimulationen eine tatsächliche Machbarkeit des Konzepts bestätigt hatten, gelang den ESA-Wissenschaftlern um Walpot nun auch der erfolgreiche Praxistest in einer Vakuumkammer mit atmosphärischen Molekülen.

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Konzeptdiagramm (Illu.).
Copyright: ESA–A. Di Giacomo

“Das System ist sehr einfach aufgebaut. Es gibt keine Ventile oder komplizierten Teile. Alles fußt auf einem passiven Prinzip”, erläutert Walpot weiter. “Die Moleküle werden mit der Luft eingesaugt und statt einfach abgestoßen zu werden, verdichtet. Sie erhalten elektrische Ladungen, damit die beschleunigt und ausgestoßen werden können und so den Schub erzeugen.”

Tatsächlich ist es im Test nun gelungen, den Antrieb einzig und alleine mit atmosphärischen Molekülen als Treibmittel zu betrieben und so die Funktionsfähigkeit des Konzepts zu demonstrieren.


Blick in eine alleine mittels Luftmolekülen feuernde Ionen-Schubdüse.

Copyright: ESA/Sitael

“Unser Testergebnis zeigt, dass Luft-atmende elektrische Antriebe nicht mehr länger nur Theorie sind, sondern ein greifbares, funktionsfähiges Konzept darstellen, das nun weiter entwickelt werden und eines Tages die Grundlage einer neuen Klasse von Missionen sein kann”, so Walpot abschließend.

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