Neuartiges Triebwerk soll für Raumfahrt-Revolution sorgen
Den niedrigen Erdorbit und den höher gelegenen geosynchronen Orbit zu erreichen, ist mittlerweile zur Routine geworden. Will man jedoch einen Punkt erreichen, der noch weiter im Weltall liegt, sind spezielle Missionen erforderlich. Diese sind deutlich aufwändiger und auch wesentlich teurer.
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Neuer Hall-Effekt-Antrieb
Ein neues Triebwerk der NASA könnte dieses Problem lösen. Deep-Space-Missionen sollen mit dem neuen Hall-Effekt-Antrieb nicht nur günstiger, sondern auch nahezu alltäglich werden. Die Leistung beträgt weniger als 1 Kilowatt, was im Weltraum allerdings ausreicht, um kleine Raumfahrzeuge anzutreiben.
Ein Hallantrieb ist ein Ionentriebwerk. Diese werden bekanntlich bereits eingesetzt, etwa um Satelliten in verschiedene Umlaufbahnen zu bringen und um Kollisionen zu vermeiden. Diese Antriebssysteme haben typischerweise jedoch nur eine Lebensdauer von wenigen 1.000 Betriebsstunden.
Das NASA-H71M-Triebwerk hebt Hallantriebe durch eine Lebensdauer von mehr als 15.000 Betriebsstunden auf ein neues Level. Zudem erreicht der Antrieb eine Geschwindigkeitsänderung (Delta v) von 8 km/s. Laut NASA ein "erstaunlicher Wert", der für anspruchsvolle Antriebsmanöver nötig ist.
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So funktionieren Ionenantriebe
Ionenantriebe funktionieren im Prinzip so, dass positiv geladene Teilchen durch ein elektrisches Feld stark beschleunigt werden. Anschließend werden die Ionen durch Zugabe von Elektronen wieder neutralisiert, also in ein Spannungsgleichgewicht gebracht - sonst würden sie sich wieder zum Antrieb zurückbewegen und nicht fortgeschleudert werden.
Während man bei chemischen Antrieben Treibstoffe benötigt, die miteinander reagieren, braucht man für ein Ionentriebwerk lediglich elektrischen Strom und eine so genannte Stützmasse.
Hauptsächlich wurde in der Vergangenheit das Gas Xenon dafür verwendet. Der Strom kommt meist von Photovoltaikmodulen, könnte aber auch von Radionuklidbatterien kommen, etwa für Regionen, in denen das Sonnenlicht nicht mehr stark genug ist.
Deep-Space wird besser erreichbar
Das NASA-H71M-Triebwerk könne nun ein kleines Raumfahrzeug vom niedrigen Erdorbit (LEO) aus bis zum Mond bringen. Von einem geosynchronen Orbit (GTO) aus könne es den Mars ansteuern und noch tiefer ins Sonnensystem vordringen, schreibt die NASA.
Das ist insofern spannend, da eine solche Sonde samt NASA-H71M-Triebwerk besonders klein gebaut werden können. Damit könnte diese Raumfahrzeuge bei den routinemäßigen Satellitenmissionen regelmäßige, günstige Mitfahrgelegenheit erhalten. Somit wären Deep-Space- oder Mondmissionen so einfach umsetzbar wie noch nie zuvor.
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Das NASA-H71M Halleffekttriebwerk
© NASA
Erste kommerzielle Mission bereits 2025
Die NASA stellt ihr Know-how über den neuen Hallantrieb kommerziellen Unternehmen zur Verfügung, damit diese die Technologie verfeinern und für ihr Zwecke anpassen können. Die ersten einsatzfähigen Triebwerke dieser Art will Northrop Grumman ins All bringen.
Die 2 Hall-Effekt-Triebwerke NGHT-1X von Northrop Grumman basieren auf dem Triebwerk der NASA und sollen den "Mission Extension Pod" (MEP), ein Raumfahrzeug zur Satellitenwartung, in die geosynchrone Erdumlaufbahn bringen. Dort wird es als eine Art "Jet Pack" an einen größeren Satelliten montiert, wodurch sich dessen Lebensdauer um mindestens 6 Jahre verlängert, heißt es von der NASA. Die Mission soll bereits 2025 starten.