Ionenantrieb für Kleinstsatelliten vorgestellt

Ingenieure am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen Ionenantrieb für Minisatelliten entwickelt. Die Düse, die etwa die Größe einer Centmünze hat, ist insbesondere für die zehn mal zehn mal zehn Zentimeter großen CubeSats gedacht, die sich großer Beliebtheit für universitäre Forschungsprojekte erfreuen. Dem MIT-Team um Aeronautik-Professor Paulo Lozano nach soll der Antrieb diese Satelliten beweglicher machen und beispielsweise einen kontrollierten Absturz am Ende der Missionsdauer erlauben – als eine Art Müllvermeidung im Weltraum.

„Das Thema 'Space Debris', also Weltraummüll, ist im Moment sehr heiß in der Raumfahrt-Community“, bestätigt Claas Olthoff, Leiter des CubeSat-Projekts „First-Move“ http://move.lrt.mw.tum.de am Lehrstuhl für Raumfahrttechnik der TU München, gegenüber pressetext. Denn verwaiste Satelliten sind eine potenzielle Gefahr für andere Missionen. Kontrollierte Abstürze zu nutzen, sieht der Raumfhrttechniker daher als logische Anwendungsmöglichkeit für den MIT-Antrieb.

Kapillar-Schub

Der MIT-Antrieb ist ein Chip, der aus mehreren Lagen porösen Materials besteht. Die oberste Schicht umfasst 500 metallische Spitzen, zuunterst befindet sich ein Reservoir mit freien Ionen. Das Funktionsprinzip beruht auf Kapillarwirkung: Im Chip werden die Poren von Materialschicht zu Materialschicht kleiner, sodass die Ionen bis zu den Metallspitzen gesaugt werden. Die Stärke einer angelegten Spannung regelt dabei die Intensität des Ionenstrahls, der von den Spitzen abgegeben wird und für Schub sorgt. Auf der Erde wäre damit zwar allenfalls ein Papierschnitzel zu bewegen, in der Schwerelosigkeit reicht es für Kleinstsatelliten.

Der Antrieb kann einem ausgedienten CubeSat einen Stoß in Richtung Erdatmosphäre geben, in der er dann harmlos verglüht. Ansonsten umkreist der Satellit womöglich jahrelange als Weltraummüll die Erde. Prinzipiell ist der MIT-Ionenantrieb auch für andere Manöver wie Kurskorrekturen geeignet. Allerdings ist es laut Olthoff die Frage, wie groß der Bedarf daran bei CubeSats ist. „Um das System als Lageregelungssystem zu verwenden, also um den Satelliten auf ein bestimmtes Ziel auszurichten, muss zuerst bewiesen werden, dass es Vorteile gegenüber den bereits bestehenden Systemen gibt. Das sind momentan Magnetotorquer und Reaktionsräder“, meint der Experte.

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Der CubeSat-Standard wurde im Jahr 2000 definiert und soll Universitäten ermöglichen, eigene, kleine Satelliten zu Forschungs- und Ausbildungszwecken zu bauen. Der Erfolg gibt der Idee Recht. „Es kam zur Bildung einer Entwicklergemeinschaft und eines kleinen Marktes für technische Komponenten, die speziell für CubeSats zugeschnitten sind. Viele Förderstellen haben Gelder für universitäre Kleinsatelliten zur Verfügung gestellt oder bieten kostenlose Startmöglichkeiten an“, erklärt Olthoff. „Dieses Angebot wird von sehr vielen Studenten begeistert angenommen.“

Schon jetzt befinden sich Dutzende CubeSats im Erdorbit, darunter der erste Schweizerische Satellit (pressetext berichtete: http://pte.com/news/090924003/ ). Etliche weitere wie jener des Münchner First-MOVE-Projekts sollen in den nächsten Jahren folgen. Erst vergangene Woche hat die NASA wieder bekannt gegeben, dass sie CubeSats als potenzielle zusätzliche Payload bei Raketenstarts bis 2016 sucht.