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pte20211119025 Forschung/Entwicklung, Produkte/Innovationen

Ionentriebwerk fürs All funktioniert mit Jod

Wissenschaftler lösen Korrosionsproblem und testen Antrieb über Kurskorrektur mit Satelliten


Triebwerkstest in einer irdischen Vakuumkammer (Foto: thrustme.fr)
Triebwerkstest in einer irdischen Vakuumkammer (Foto: thrustme.fr)

Paris/Verrières-le-Buisson (pte025/19.11.2021/12:30) - Forscher der Sorbonne http://www.sorbonne-universite.fr/en haben zusammen mit Experten des Unternehmens ThrustMe einen neuen Antrieb für Raumfahrzeuge entwickelt, die tief ins All vordringen sollen. Er beschleunigt sie noch, wenn der Treibstoff längst alle ist. Das gelingt mit einem Ionentriebwerk.

Zweijähriger Test in Satelliten

Den Fachleuten nach werden in einer Kammer Atome ionisiert, sie verlieren also Elektronen und werden elektrisch positiv. In einem elektrischen Feld, das seine Energie aus Solarzellen bezieht, werden diese dann beschleunigt und ins All geschleudert. Der Rückstoß treibt das Raumfahrzeug dann weiter an, obwohl die ionisierten Teilchen winzig sind. Im All reicht das jedoch allemal, weil es keine Kräfte gibt, die das Fahrzeug zurückhalten wie die Erdanziehungskraft.

Bisherige Antriebe dieser Art arbeiten mit dem Edelgas Xenon. Doch schon lange ist bekannt, dass dieses Edelgas nicht ideal ist für diesen Zweck. Jod wäre viel besser, doch dessen Einsatz scheiterte bisher daran, dass dieses chemische Element höchst korrosiv ist. Das ThrustMe-Team hat dieses Problem jetzt gelöst. Der neue Antrieb ist in einem Cubesat getestet worden, das ist ein kleiner würfelförmiger Satellit, der seit zwei Jahren die Erde umkreist.

Bombardement mit Elektronen

Um das Korrosionsproblem zu überwinden, haben die Forscher keramische Materialien genutzt und lagerten die Chemikalie in fester Form. Ein Vorteil ist, dass es leicht sublimiert. Es geht direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über, wenn es leicht erwärmt wird. Den dazu nötigen Strom liefert das Solarpanel des Cubesat. Das gasförmige Jod wird dann in die Ionisierungskammer geleitet und mit Elektronen bombardiert.

Diese kicken Elektronen aus der Hülle der Jod-Atome, die dadurch elektrisch positiv und beschleunigt werden können, sodass Schub erzeugt wird. Der Cubesat diente ausschließlich dem Triebwerkstest. Er hat eine Kantenlänge von gerade mal zehn Zentimetern und wiegt nur 1,2 Kilogramm. Die Triebwerke wurden mehrfach erfolgreich zur Kurskorrektur eingesetzt.

(Ende)
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