Von Guido Meyer
Das haben russische, europäische und amerikanische Raketen gemeinsam: Sie alle sind quasi große Silvester-Feuerwerkskörper. Mitgeführter Treibstoff, sei es in Form von Pulver, sei es als flüssiges Gas, wird verbrannt. Das ist schon deswegen ineffizient, weil er viel wiegt und jede Rakete einen Großteil ihrer Startmassen nur mitführt, um ihr eigenes Gewicht erst einmal hochzuschießen.
Ionentriebwerke sind so der letzte Schrei der Technologie, weil man sehr viel Treibstoff damit sparen kann,
weiß Volker Liebig, Programmdirektor Raumfahrt beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Ganz so neu ist die Idee auch nicht mehr, so ist die amerikanische Sonde Deep Space 1 derzeit mit Ionentriebwerken auf dem Weg zum Kometen Borrely. Auch die derzeit laufende Rettungsaktion für den europäischen Artemis basiert auf diesem Prinzip.
Die Experimente laufen schon seit den 60er Jahren. Früher hatte man Quecksilber genommen als Treibstoffe, aber aus Umweltgründen ist man dann übergangen, schwere Edelgase zu verwenden. Wir nehmen das schwere Edelgas Xenon. Das hat Vorteile. Damit können wir bei einer verfügbaren Leistung einen relativ hohen Schub erzielen.
"Wir", das sind die Forscher vom Ersten Physikalischen Institut der Justus-Liebig-Universität in Gießen um Professor Horst Löb. Auch Ionentriebwerke benötigen Treibstoff, nur wird mit dem anders verfahren. Löb:
In Ionentriebwerken wird der Treibstoff nicht verbrannt, sondern er wird elektrisch aufgeladen, das heißt ionisiert. Und die geladenen Treibstoffteilchen, die Ionen, werden dann durch Hochspannungsfelder auf hohe Beschleunigungen gebracht.
Höhere Effizienz also bei geringerer Treibstoffmitnahme. Nachteil: Sie sind zu schwach, um zum Beispiel eine Rakete aus dem Anziehungsbereich der Erde zu lösen. Löb:
Der elektrische Antrieb wird die chemischen Triebwerke nie ersetzen, weil die elektrischen Triebwerke sind ziemlich schwach bei Ionentriebwerken. Ionentriebwerke funktionieren nur im luftleeren Raum, im Weltraum und unter Schwerelosigkeit oder nahezu Schwerelosigkeit, das heißt also auf Satellitenbahnen oder interplanetaren Flügen.
Oder auf einem Flug zum Mond. Die für Ende des Jahres geplante europäische Mond-Mission SMART-1 soll sich Ionentriebwerke bedienen, und zwar der sogenannten Hall-Thruster. Deren neueste Variante hatte die NASA im Juli in Indianapolis vorgestellt. Sie sollen eine zehnmal stärke Schubkraft haben als alle bisherigen Modelle. Mit den Vorläufern vergleichen sie auch die deutschen Physiker. Löb:
Wir testen gerade bei uns Gießen ein 14mal schubstärkeres Aggregat.
XT ist der derzeitige Name für den Gegenentwurf zum Hall-Antrieb, der in diesem Sommer die Laufzeit-Experimente der amerikanischen Raumfahrtbehörde eingestellt hat. Löb:
Den Weltrekord haben wir jetzt wahrscheinlich schon. Bisher hatte ein Triebwerk der NASA diesen Dauerrekord von 18.000 Stunden. Das ist mehr als die eigentliche Mission erfordert, aber wir müssen natürlich auf der sicheren Seite sein. Das läuft jetzt noch ein bisschen weiter. Ein Pkw-Motor, wenn der 300.000 km hält und 100 Stundenkilometer fährt, dann hat der eine Lebensdauer, die viel kleiner ist, viel geringer ist als so ein Ionentriebwerk. Also, es ist schon 'ne enorme Geschichte, diese 18.000 Stunden nachzuweisen.
Die Mission, von der hier die Rede ist, betrifft den Merkur. Die europäische Weltraumagentur Esa nämlich teilt ihr Vertrauen: Mit dem amerikanischen Hall-Thruster fliegt sie zum Mond, mit dem XT zum innersten Planeten, und das wahrscheinlich im Jahre 2009.
Das haben russische, europäische und amerikanische Raketen gemeinsam: Sie alle sind quasi große Silvester-Feuerwerkskörper. Mitgeführter Treibstoff, sei es in Form von Pulver, sei es als flüssiges Gas, wird verbrannt. Das ist schon deswegen ineffizient, weil er viel wiegt und jede Rakete einen Großteil ihrer Startmassen nur mitführt, um ihr eigenes Gewicht erst einmal hochzuschießen.
Ionentriebwerke sind so der letzte Schrei der Technologie, weil man sehr viel Treibstoff damit sparen kann,
weiß Volker Liebig, Programmdirektor Raumfahrt beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Ganz so neu ist die Idee auch nicht mehr, so ist die amerikanische Sonde Deep Space 1 derzeit mit Ionentriebwerken auf dem Weg zum Kometen Borrely. Auch die derzeit laufende Rettungsaktion für den europäischen Artemis basiert auf diesem Prinzip.
Die Experimente laufen schon seit den 60er Jahren. Früher hatte man Quecksilber genommen als Treibstoffe, aber aus Umweltgründen ist man dann übergangen, schwere Edelgase zu verwenden. Wir nehmen das schwere Edelgas Xenon. Das hat Vorteile. Damit können wir bei einer verfügbaren Leistung einen relativ hohen Schub erzielen.
"Wir", das sind die Forscher vom Ersten Physikalischen Institut der Justus-Liebig-Universität in Gießen um Professor Horst Löb. Auch Ionentriebwerke benötigen Treibstoff, nur wird mit dem anders verfahren. Löb:
In Ionentriebwerken wird der Treibstoff nicht verbrannt, sondern er wird elektrisch aufgeladen, das heißt ionisiert. Und die geladenen Treibstoffteilchen, die Ionen, werden dann durch Hochspannungsfelder auf hohe Beschleunigungen gebracht.
Höhere Effizienz also bei geringerer Treibstoffmitnahme. Nachteil: Sie sind zu schwach, um zum Beispiel eine Rakete aus dem Anziehungsbereich der Erde zu lösen. Löb:
Der elektrische Antrieb wird die chemischen Triebwerke nie ersetzen, weil die elektrischen Triebwerke sind ziemlich schwach bei Ionentriebwerken. Ionentriebwerke funktionieren nur im luftleeren Raum, im Weltraum und unter Schwerelosigkeit oder nahezu Schwerelosigkeit, das heißt also auf Satellitenbahnen oder interplanetaren Flügen.
Oder auf einem Flug zum Mond. Die für Ende des Jahres geplante europäische Mond-Mission SMART-1 soll sich Ionentriebwerke bedienen, und zwar der sogenannten Hall-Thruster. Deren neueste Variante hatte die NASA im Juli in Indianapolis vorgestellt. Sie sollen eine zehnmal stärke Schubkraft haben als alle bisherigen Modelle. Mit den Vorläufern vergleichen sie auch die deutschen Physiker. Löb:
Wir testen gerade bei uns Gießen ein 14mal schubstärkeres Aggregat.
XT ist der derzeitige Name für den Gegenentwurf zum Hall-Antrieb, der in diesem Sommer die Laufzeit-Experimente der amerikanischen Raumfahrtbehörde eingestellt hat. Löb:
Den Weltrekord haben wir jetzt wahrscheinlich schon. Bisher hatte ein Triebwerk der NASA diesen Dauerrekord von 18.000 Stunden. Das ist mehr als die eigentliche Mission erfordert, aber wir müssen natürlich auf der sicheren Seite sein. Das läuft jetzt noch ein bisschen weiter. Ein Pkw-Motor, wenn der 300.000 km hält und 100 Stundenkilometer fährt, dann hat der eine Lebensdauer, die viel kleiner ist, viel geringer ist als so ein Ionentriebwerk. Also, es ist schon 'ne enorme Geschichte, diese 18.000 Stunden nachzuweisen.
Die Mission, von der hier die Rede ist, betrifft den Merkur. Die europäische Weltraumagentur Esa nämlich teilt ihr Vertrauen: Mit dem amerikanischen Hall-Thruster fliegt sie zum Mond, mit dem XT zum innersten Planeten, und das wahrscheinlich im Jahre 2009.