Schlagwort: Ionentriebwerke

Wir brauchen neue Solarzellen

Posted on by Bernd Leitenberger

In meiner lockeren Reihe über Bahnen, Swing-Bys und Ionentriebwerke will ich mich heute mal mit einem Problem beschäftigen das man gerne unterschätzt: die Energieversorgung. Ich habe mich gerade mal informiert wie es aussieht bei Ionentriebwerken und da wird mit dem Aufkommen der „All Electric Satelliten“ mehr entwickelt. Airbus hat ein neues Triebwerk im Angebot, die NASA testet seit Jahren das NEXT Triebwerk das besonders lange abreiten soll (über 50.000 Stunden, normal sind etwa 10.000  Stunden was einem Betrieb über ein Jahr entspricht). Was aber seit Jahren stillsteht sind die Solarzellen. Dabei gibt es hier noch einiges zu tun. Continue reading „Wir brauchen neue Solarzellen“ →

Ich halte es immer noch für eine Schnapsidee

Posted on by Bernd Leitenberger

Seit Jahren spukt etwas durch die Nachrichten, von verschiedenen Firmen und Weltraum Behörden postuliert, aber nie umgesetzt: Die Erweiterung der Lebensdauer von geostationären Kommunikationssatelliten. Die wird heute begrenzt von dem Treibstoff. Knapp die Hälfte der Satellitenmasse macht schon der Treibstoff aus, den man braucht um die Umlaufbahn ausgehend von dem GTO zu erreichen, dann braucht man je nach Position am Äquator noch 40 bis 75 m/s pro Jahr um die Position zu halten. Das sind bei 10 bis 15 Jahren Lebensdauer dann auch nochmals 400 bis 1050 m/s Geschwindigkeitsänderung. Bei Arianespace gibt es ja auch ein paar Details zu den Satelliten unter anderem auch Start und Trockenmasse und manche bestehen wirklich zu zwei Dritteln aus Treibstoff, wobei die Tanks bei dem Drucktankprinzip und das Druckgas Helium noch weiteres Gewicht addieren sodass der Satellit ohne Treibstoffsysteme vielleicht ein Viertel der Startmasse wiegt. Continue reading „Ich halte es immer noch für eine Schnapsidee“ →

Nachlese zu den „All Electric Satelliten“

Posted on by Bernd Leitenberger

Nachdem sie nun gestern gestartet sind, die ersten dieser Exemplare, will ich heute mal zusammenfassen was man über sie weiß. Es ist leider immer noch sehr wenig. Aber beginnen wir zuerst mal mit den Grundlagen. (Eigentlich steht ja alles in der Webseite, aber die Leute sind ja meist zu Faul die Suchfunktion zu benutzen….)

Bei einem „normalen“ Kommunikationssatelliten transportiert die Trägerrakete den Satelliten in einen Übergangsorbit, idealerweise mit einem sehr niedrigen erdnahen Punkt (etwa 200 km Höhe) und dem Zielpunkt in 36000 km Höhe. Dort angekommen, zündet der Satellit mehrmals beim Durchlaufen des Apogäums den Antrieb um zu Beschleunigen (Das Perigäum anzuheben) und die anfängliche Neigung der Bahn zum Äquator abzubauen. Dafür benötigt er mindestens 1500 m/s, wenn er eine Bahn mit dem Breitengrad des Äquators als Anfangsbahn hat, beim Breitengrad von Cape Canaveral sind es schon 1800-1900 m/s und bei Baikonur 2600 m/s. Man kann von dem Standard-GTO abweichen um diesen Geschwindigkeitsbedarf zu erniedrigen, so auch bei diesem Start der in einen supersynchronen GTO mit einem Apogäum in 63000 km Höhe führt. Dabei braucht die Trägerrakete mehr Treibstoff, der Satellit später weniger. Continue reading „Nachlese zu den „All Electric Satelliten““ →

Der Ideale spezifische Impuls für Ionentriebwerke

Posted on by Bernd Leitenberger

Grafik 1Beim chemischen Antrieb ist es sehr einfach: je höher der spezifische Impuls also die Ausströmgeschwindigkeit der Gase ist, desto höher ist die Nutzlast. Warum sollte es beim Ionenantrieb anders sein? Nun ein gravierender Unterschied ist, dass die Energie beim chemischen Antrieb im Treibstoff gespeichert ist, beim Ionenantrieb aber von außen kommt. Damit wir auf demselben Level sind hier eine kurze Zusammenfassung die für alle Ionentriebwerke gilt:

Ein Ionenantrieb besteht aus einem Arbeitsmedium, einer Stromversorgung und einem Antrieb. Das Arbeitsmedium wird in einen gasförmigen Zustand gebracht. Es kommt zum Ionenantrieb. Dort wird es beschleunigt, das kann geschehen indem es hoch erhitzt wird (Plasma) oder ionisiert und dann werden die Ionen/Plasma durch ein elektrisches Feld oder Magnetisches Feld beschleunigt. Die verschiedenen Antriebe unterscheiden sich in Ionisationsmethode und Beschleunigungsmethode. In jedem Galle wird aber viel Strom benötigt denn die hohe Geschwindigkeit welche die Ionen haben wenn sie das Triebwerk verlassen entspricht ja auch Energie. Continue reading „Der Ideale spezifische Impuls für Ionentriebwerke“ →

Nennt mich Prophet

Posted on by Bernd Leitenberger

Seit ich mich für Raumfahrt interessiere, also so seit dreißig Jahren, bin ich davon überzeugt, das der elektrische Antrieb der Antrieb der Zukunft ist. Selbst wenn es immer Probleme zu lösen gibt (als ob es die bei normalen Raktentriebwerken nicht gäbe, man erinnere sich nur mal an die schwierige Entwicklung des RL-10 und SSME) so ist doch die Effizienz bestechend. Der Treibstoffverbrauch beträgt in normalen Szenarien ein Zehntel des chemischen Treibstoffs und kann, wenn man an Missionen denkt die eine hohe Startenergie erfordern, noch weitaus höher sein. Natürlich addiert man Mehrgewicht nicht nur für das Antriebssystem sondern auch für Hochspannungswandler und vor allem die Stromversorgung, trotzdem, das kann man leicht beweisen, wird man sobald man größere Geschwindigkeitsänderungen durchführen muss und diese nicht zeitkritisch sind, immer mehr Nutzlast mit einem Ionenantrieb transportieren.

Deswegen entwickele ich regelmäßig neue Konzepte und schaue auch immer nach wo gerade der Entwicklungsland ist, vor allem bei leichtgewichtigen Solararrays oder eben den Ionentriebwerken. Bisher war es so, dass man zuerst ein bisschen damit experimentiert hat z.B. sie als Lageregelungstriebwerke für Eureka und Artemis genutzt hat (bei letztem retteten die Triebwerke die Mission. Mehr noch: als der Satellit im Orbit ankam nahm man an durch den verbrauchten Treibstoff wäre die Lebensdauer verkürzt – nix  da Artemis hat 2011 seine Solllebensdauer erreicht und wird bis mindestens 2014 weiter betrieben). Continue reading „Nennt mich Prophet“ →