Günstiger Antrieb

Neues Iod-Ionentriebwerk für Satelliten

Dennis L.

Eine neue Alternative zum teuren Xenon könnte als Antriebsmedium eingesetzt werden, um die Betriebskosten für Tausende von Satelliten in der Erdumlaufbahn zu senken und die damit den Betrieb kostengünstiger zu machen.

Verrières-le-Buisson (Frankreich). In den nächsten Jahren werden Tausende von Kleinsatelliten hergestellt, die in eine Umlaufbahn um die Erde befördert werden und dort verschiedenste Aufgaben erledigen sollen. Allein das Starlink-Netzwerk von SpaceX wird rund 42.000 Satelliten umfassen. Derzeit sind Kleinsatelliten in der Umlaufbahn auf Manövriertechniken angewiesen, die ineffizient und teuer sind, da sie Xenon als Antriebsmittel nutzen. In einem Bericht der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Entwickler des französischen Unternehmens ThrustMe über ihren erfolgreichen Test im Erdorbit mit einem neuen, kostengünstigen und effizienteren Jod-Antriebssystem.

Dmytro Rafalskyi, technischer Direktor des Unternehmens ThrustMe mit Sitz in Verrières-le-Buisson bei Paris: „Jod wesentlich häufiger vorkommt und billiger ist als Xenon“. Zusammen mit seinem Team konstruierte er ein Ionentriebwerk, das etwas mehr als ein Kilogramm wiegt und die Größe eines Würfels mit etwa zehn Zentimetern Kantenlänge hat. Die Forscher lagerten festes Jod, das einen Schmelzpunkt von 113,7 Grad Celsius besitzt, in einen Block aus porösem Aluminiumoxid ein. Wird dieses erhitzt, geht es in die Gasphase über. Durch den Beschuss mit Elektronen werden die Jodatome ionisiert. Diese Jod-Ionen können mit elektrischen Spannungsfeldern von bis zu 1300 Volt beschleunigt werden.

Rund 50 Prozent effizienter als Xenon oder Krypton

Vor rund einem Jahr schickte das Team von ThrustMe einen ersten Testsatelliten mit einem Iod-Ionentriebwerk mit Hilfe der chinesischen Rakete Langer Marsch 6 in die Erdumlaufbahn. Tests zeigten, dass sich der Satellit zuverlässig über den Iod-Ionen-Ausstoß manövrieren ließ. Es zeigte sich zudem, dass das Iod rund 5o Prozent effizienter war als die bisher favorisierten Edelgase Xenon oder Krypton. Somit haben die neuen Iod-Ionentriebwerke ein echtes Potenzial, die Betriebskosten sogenannter Kleinsatelliten zu senken und dabei auch noch die Manövrierfähigkeit zu erhöhen.

Allerdings muss die Langlebigkeit dieser Triebwerke noch optimiert werden, bevor die Serienproduktion beginnen kann, denn der Feststoff Jod ist stark korrosiv und greift die Metallteile von Satelliten an. Eine robuste Schutzhülle aus Keramik oder speziellen Kunststoffen würde hier Abhilfe schaffen. Darüber hinaus dauert es etwa zehn Minuten, bis festes Jod - über die Sublimationstemperatur hinaus erhitzt - direkt in die Gasphase übergeht. Dies könnte ein zu schnelles Manövrieren der Satelliten erschweren.

Nature; doi: 10.1038/s41586-021-04015-y

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