Simulationsanlage, Bild: DLR

Die Simulationsanlage simuliert in einer Kammer von zwölf Meter Länge und fünf Meter Durchmesser weltraumähnliche Zustände. Bild: DLR

Die "Simulationsanlage für Treibstrahlen Göttingen - Elektrische Triebwerke" (STG-ET) hat damit ihre Eignung zum Betrieb von Ionentriebwerken hoher Leistung unter Beweis gestellt. Das ist technisch besonders anspruchsvoll, denn diese Triebwerke können nur im Vakuum höchster Qualität betrieben und getestet werden. Weitere Herausforderungen sind die direkte Messung des Schubs und der Umgang mit dem hochenergetischen Ionenstrahl der Triebwerke.

Die STG-ET simuliert in einer Kammer von zwölf Meter Länge und fünf Meter Durchmesser weltraumähnliche Zustände. Ein leistungsfähiges Pumpensystem stellt sicher, dass der Druck im Inneren nur ein Milliardstel des Luftdrucks beträgt, der auf der Erdoberfläche herrscht. Ein spezielles Auffangsystem ist in der Lage, Treibstrahlen oder Ionenstrahlen bis zu einer Leistung von 25 kW sicher abzuleiten. Ein wichtiges Messinstrument der STG-ET stellt ihre Schubmesswaage dar. Sie kann den Schub der Triebwerke bis zu einer Genauigkeit von Milli-Newton messen. Komplettiert wird die STG-ET mit weiteren Instrumenten zur Strahldiagnostik. Durch all diese Merkmale gehört die STG-ET zu den leistungsfähigsten Testanlagen für elektrische Raumfahrtantriebe

Bis 180.000 Kilometer pro Stunde

Airbus ist ein Pionier in Entwicklung und Einsatz von elektrischen Triebwerken für Satelliten und Raumsonden. Das im Test untersuchte Radio-Frequenz-Ionentriebwerk vom Typ RIT 22 ist ein besonderes Triebwerk. Es nutzt den Treibstoff unübertroffen effizient aus. Keine andere kommerzielle Triebwerksfamilie ist derzeit in der Lage, den Treibstoff auf Geschwindigkeiten jenseits von 180.000 Kilometer pro Stunde zu beschleunigen und auszustoßen. Darüber hinaus kann der Schub besonders fein und über einen sehr weiten Bereich reguliert werden. Der Test in Göttingen war für Airbus der erfolgreiche Abschluss eines umfangreichen Test- und Demonstrationsprogramms.

Die Vakuumkammer, Bild: DLR
Die Triebwerke können nur im Vakuum höchster Qualität betrieben und getestet werden. Bild: DLR

RIT 22 wurde in einer Konfiguration getestet, die bereits wesentliche Merkmale des bei Airbus in der Entwicklung befindlichen Nachfolgers RIT 2X enthielt. War RIT 22 noch für die Anforderungen wissenschaftlicher interplanetarer Missionen optimiert, so orientiert sich RIT 2X an den Anforderungen der nächsten Generation geostationärer Satelliten.

Es wird in der 5-Kilowatt Klasse bis zu 200 Milli-Newton Schub bereitstellen und damit insbesondere Orbit-Transfermanöver unterstützen. Darüber hinaus ist das RIT 2X System ausbaufähig. Es kann mit bis zu 6,5 Kilowatt System-Eingangsleistung betrieben werden.

Elektrische Antriebe - Beispiele hierfür sind Ionentriebwerke - sind seit langem vor allem in der Science-Fiction bekannt. Dabei hat der Raketenpionier Hermann Oberth bereits in den 20er Jahren das Prinzip entdeckt. Heute werden elektrische Antriebe in der Raumfahrt immer wichtiger. Speziell bei Kompaktsatelliten, interplanetaren Missionen oder Satellitenformationen werden sie an Bedeutung gewinnen. Die Atome des Treibstoffs (meist Xenon) werden dabei ionisiert. Anschließend werden sie in einem elektrischen Feld auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und ausgestoßen. Der Treibstoff kann dadurch viel besser zur Schuberzeugung genutzt werden als beim herkömmlichen chemischen Antrieb, bei dem Treibstoffe verbrannt oder katalytisch zersetzt werden.

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