Kürzlich führte die japanische Luft- und Raumfahrtbehörde JAXA ein Weltraumexperiment mit wasserdampfbetriebenen Raketentriebwerken durch. Doch viel effizienter lässt sich Wasser nutzen, wenn es als Reaktionsmasse für elektrische Ionenraketentriebwerke verwendet wird. Es ist wie der Wechsel von Dampflokomotiven zu Elektrolokomotiven, den JAXA und Pale Blue gemeinsam versprechen.
Pale Blue wurde von Wissenschaftlern der Universität Tokio gegründet. Sie entwarfen und bauten ein elektrisches Satellitenantriebssystem der 30-W-Klasse, das auf Wasser als Brennstoff basiert. Traditionell verwendeten elektrische Ionentriebwerke Hochdruck-Xenongas als Brennstoff. Das Gas an der Kathode des Triebwerks verwandelte sich in einen Ionenstrom und setzte das Raumschiff in Bewegung. So nutzten beispielsweise die erste und zweite japanische Hayabusa-Sonde diesen Treibstofftyp, der Gesteinsproben des Asteroiden Ryugu zur Erde brachte.
Wie die Praxis gezeigt hat, ist der Betrieb elektrischer Antriebssysteme mit hochkomprimiertem Gas mit einem Druck von mehr als 10 Atmosphären mit Schwierigkeiten behaftet, die vermieden werden können, wenn Niederdrucktanks und andere Kraftstoffe verwendet werden. Wasser und Dampf beispielsweise können als ideale Brennstoffe für solche Motoren angesehen werden – sie sind umweltfreundlich und wirtschaftlich vorteilhaft.
Durch die Expertise von JAXA und die Neuentwicklungen von Pale Blue versprechen die Partner, neue wasserbetriebene Elektromotoren zu entwickeln. JAXA wird nicht nur die Kathoden-Mikrowellen-Ionen-Triebwerkstechnologie liefern, sondern auch die Niederdruck-Kraftstoff-(Wasser-)Tanktechnologie. Dabei handelt es sich nicht um einen Tank im üblichen Sinne, sondern um eine hochporöse Substanz auf Basis der sogenannten Metal-Organic Frameworks (MOFs). Der Kraftstoff wird in den Poren einer Substanz gespeichert, deren Struktur im Vakuum einem Innendruck von bis zu 10 Atmosphären standhält.
Im Rahmen der Zusammenarbeit werden Pale Blue und JAXA zwei Klassen von Ionenantriebssystemen vorstellen: 30 W und 300 W. Die Motoren der 30-W-Klasse werden dazu dienen, die Umlaufbahnen wissenschaftlicher Sonden und Langstreckenmissionen (als die wirtschaftlichsten) aufrechtzuerhalten, und die Motoren der 300-W-Klasse werden in der Lage sein, Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen zu unterstützen.
2022-12-06 12:23:52
Autor: Vitalii Babkin
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