Die US-Weltraumagentur NASA investiert 67 Millionen US-Dollar in die Entwicklung neuer leistungsstarker Ionentriebwerke für den Flug zum Mars. Das Unternehmen Aerojet Rocketdyne hat dafür den Entwicklungsauftrag erhalten und soll Ionentriebwerke mit 50 Kilowatt Leistung entwickeln. Die Leistung wäre dann zehn mal höher als bisherige Triebwerke dieser Art. Raumschiffe sollen mit den neuentwickelten Hall-Effekt-Triebwerken ausgerüstet werden und zum Mars fliegen. Die Hall-Effekt-Triebwerke sollen den Plänen zufolge auch dazu genutzt werden Asteroiden umzuleiten.
Wie funktionieren Ionentriebwerke und Hall-Effekt-Triebwerke?
Bei einem Ionentriebwerk werden geladene Gasteilchen mittels elektrischer Felder beschleunigt. Der Treibstoff resultiert für das Triebwerk in höheren Geschwindigkeiten als es chemische Antriebe je leisten könnten. Der Treibstoffverbrauch sinkt je höher die Geschwindigkeit des Ionentriebwerks ist und dies bei gleichbleibendem Schub. Auf der anderen Seite ist der Stromverbrauch höher je mehr das Triebwerk beschleunigt wird.
Die NASA profitiert von der höheren Leistung der neuen Ionentriebwerke bzw. Hall-Effekt-Triebwerke, weil Treibstoff eingespart wird und eine größere Nutzlast zum Mars transportiert werden kann. Der Plan einen Asteroiden einzufangen und umzuleiten ist nur mit Einsatz von Ionentriebwerken möglich.
Das geheimnisvolle Shuttle und Drohne X37B läuft mit einem 5 Kilowatt starken Hall-Effekt-Ionentriebwerk. In Zukunft sollen neue Militärsatelliten das gleiche Triebwerk wie das Minishuttle haben. Das Minishuttle dient Theorien zufolge als Waffen- und Forschungsplattform, ist unbemannt und arbeitet autonom.
Im Vergleich zu klassischen Ionentriebwerken benötigen Hall-Effekt-Triebwerke kein Gitter mit dem Ergebnis einer höheren Lebensdauer, weil ein Magnetfeld statt Gitter verwendet wird. Das ionisierte Gas gelangt in das Magnetfeld und erzeugt mit Reaktion der Elektronen den erforderlichen Schub für das Hall-Effekt-Triebwerk. Bei normalen Ionentriebwerken mit Gitter kann das Metallgitter durch die Ionen zerstört werden, wenn sie es berühren. Die Hall-Effekt-Triebwerke bewähren sich seit Jahrzehnten und mit dem Zusammenschluss mehrerer derartiger Triebwerke kann die Leistung erhöht werden.
Das NASA Glenn Research Center entwickelte bereits in den 1950er-Jahren das erste Ionentriebwerk. Der erste Testflug fand am 20.Juli 1964 mit der Space Electric Rocket Test 1 statt. Im Rahmen der Dawn-Mission, die von 2011 bis 2015 stattfand, wurde der Riesenasteroid Vesta durch die mit einem Ionentriebwerk ausgerüstete Raumsonde Dawn erforscht. Die neuen Ionentriebwerke bzw. Hall-Effekt-Triebwerke bezeichnet die NASA als Advanced Propulsion System (APS) und APS ist der nächste Schritt des Solar Electric Propulsion (SEP) Projekts. Die Reichweite und Fähigkeiten künftiger Weltraum-Missionen sollen mit Einsatz der Ionentriebwerke erhöht werden. Die umstrittene ARM-Mission bei der um das Jahr 2025 ein Asteroid aus dem Sonnensystem in den Orbit des Mondes geschleppt werden soll, wird das leistungsstärkste Hall-Effekt-Triebwerk zum Einsatz kommen. Ein gewisses Risiko besteht bei der ARM-Mission, denn sollte der Asteroid auf den Mond stürzen, könnten Bruchstücke in die Erdatmosphäre geraten und eine Katastrophe auslösen.
Die Hall-Effekt-Triebwerke und Ionentriebwerke vereinen Vorteile in sich, die chemische Triebwerke nicht haben und dabei ist neben der höheren Leistung der geringe Treibstoffverbrauch und auch die hohe Lebensdauer zu nennen.
Videos zum Ionentriebwerk
Wie funktioniert ein Ionen-Triebwerk?
Das Video wird von YouTube eingebettet und erst beim Klick auf den Play-Button geladen. Es gelten dann die Datenschutzbestimmungen von Google.
Bild: © Depositphotos.com / PeterEtchells
Über den Autor Andreas Krämer
Andreas Krämer ist seit Winter 2002 als Texter mit seinem Schreibbüro aktiv. Er interessiert sich für technische, mysteriöse und wirtschaftliche Themen.
