{"id":10243,"date":"2014-07-02T00:40:39","date_gmt":"2014-07-01T22:40:39","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=10243"},"modified":"2014-07-01T17:42:11","modified_gmt":"2014-07-01T15:42:11","slug":"technologiesonde-st-9","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2014\/07\/02\/technologiesonde-st-9\/","title":{"rendered":"Technologiesonde ST-9"},"content":{"rendered":"<p>Ich war mal wieder auf der Suche nach Neuigkeiten &uuml;ber die Technologiemission ST-8. ST-8 ist eine Erprobungsmission f&uuml;r neue Technologie (ST: Space Technologie). Mich interessiert sie, weil sie besonders leichtgewichtige Solararrays erproben sollte, deren Leistungsgewicht ich f&uuml;r meine Ionen Missionen nutze. Nun w&auml;re es schon interessant, ob sie auch funktionieren, doch seit Jahren tut sich auf der <a href=\"http:\/\/nmp.jpl.nasa.gov\/st8\/\">Webseite<\/a> nichts. So suchte ich nach Dokumenten und stellte fest, dass die NASA schon an der n&auml;chsten Mission arbeitet, der ST-9. Diese wird drei Technologien erproben:<\/p>\n<ul>\n<li>GPS Navigation im Erdorbit (als alleinige Methode zur Positionsbestimmung ohne IMU)<\/li>\n<li>Treibstofferzeugung on Demand<\/li>\n<li>semiadh&auml;sive Membranen<\/li>\n<\/ul>\n<p><!--more--><\/p>\n<p>Das erste ist relativ unwichtig. Die beiden letzteren Punkte sind jedoch sehr interessant. ST-9 soll in einem 400 km hohen Orbit ausgesetzt werden und dann durch den eigenen Antrieb diesen anheben, um die GPS Navigation in unterschiedlichen H&ouml;hen zu erproben. Dazu setzt es einen (fast) konventionellen Antrieb ein. Es ist ein LOX\/LH2 antrieb, der nach den Kenndaten von Astrium stammt und bis auf das Z&uuml;ndsystem (elektrisch anstatt chemisch) identisch mit deren <a href=\"http:\/\/cs.astrium.eads.net\/sp\/launcher-propulsion\/rocket-engines\/300n-cryogenic-rocket-engine.html\"> 300 N Triebwerk<\/a> ist. Neu ist, dass zur Gewichtseinsparung der Treibstoff in Form von Wasser mitgef&uuml;hrt wird. Dies wird an Bord durch Elektrolyse gespalten und die Gase in zwei Druckgastanks zwischengelagert. Zwei 10 l Tanks mit einem Maximaldruck von 40 bar nehmen 71,4 g Wasserstoff und 571 g Sauerstoff auf. Das Triebwerk wird dann mit diesem Druckgas betrieben, wodurch ein Treibstoff&ouml;rderungsystem entf&auml;llt. Ein Mindestdruck von 10 bar muss f&uuml;r den Betrieb der Brennkammer gew&auml;hrleistet werden, sodass der Impuls pro Z&uuml;ndung begrenzt ist: Pro Betrieb k&ouml;nnen so maximal 500 g Treibstoff verbraucht werden, das ist bei dem geplanten Startgewicht der Sonde von 400 kg eine Geschwindigkeits&auml;nderung von 5,2 m\/s. Das Verfahren eignet sich also nicht f&uuml;r gr&ouml;&szlig;ere Bahnman&ouml;ver, aber sehr gut f&uuml;r das On-Station Keeping f&uuml;r das es sp&auml;ter dann auch bei geostation&auml;ren Satelliten eingesetzt werden soll. Dort wird es trotz der Druckgastanks erheblich Gewicht sparen, auch weil das Helium und die schweren Flaschen f&uuml;r die normalen Triebwerke entfallen kann. So sollen die Satelliten bei gleichem Treibstoff ein Drittel l&auml;nger betrieben werden k&ouml;nnen.<\/p>\n<p>Mit 500 W Leistung f&uuml;r die Elektrolyseanlage wird ST-9 rund 5 Stunden ben&ouml;tigen, um das Wasser f&uuml;r eine Triebwerksz&uuml;ndung zu spalten. 45,36 kg (100 lbs) Wasser sind an Bord, um diese zu spalten werden rund 450 Stunden gebraucht.<\/p>\n<p>Das ist aber nur ein Aspekt, warum ST-9 so interessant ist, das zweite sind die semiadh&auml;siven Membranen. Das sind Membranen die mit Nanopartikeln behandelt wurden sodass sie Gase, Fl&uuml;ssigkeiten und Feststoffe auch im Vakuum fest an der Oberfl&auml;che binden. Beim Verfl&uuml;ssigen dringen sie in die Membran ein und k&ouml;nnen in einem Zwischenraum dann nicht mehr entweichen. Dieser besteht aus einem wasserbindenden Gewebe. Man nutzt dieses Material zum einen um den Wassertank auszukleiden und so zu verhindern, dass das Wasser eine Kugel im Vakuum formt, zum zweiten entfaltet die Sonde aber einen Schirm von 1,61 m Durchmesser der mit diesem Material ausgekleidet ist. Er wird unter die D&uuml;se gespannt und ist rund 0,9 m von ihr entfernt. Das Triebwerk z&uuml;ndet auf der Nachtseite der Erde, das Gewebe soll das bei der Verbrennung einstehende Wasser in Form von Eis auffangen und binden. An der beschienen Seite des Orbits wird das Wasser verfl&uuml;ssigt und da die Sonde sich mit 2 U\/s dreht an den Rand des Schirms geleitet. Von dort leiten Kapillaren es wieder in den Wassertank.<\/p>\n<p>Was erprobt wird ist also nicht weniger als ein System zum Treibstoffrecycling. Es wird nicht m&ouml;glich sein, den ganzen Treibstoff aufzufangen, doch man rechnet damit im pessimistischen Fallmit einer R&uuml;ckgewinnungsrate von 80%, wird den Treibstoff also f&uuml;nfmal wiederverwenden zu k&ouml;nnen (die 45 l entsprechen also rund 227 kg Treibstoff), im optimistischen Fall sollen es sogar zehnmal sein. Auch die &#8222;Recyclingrate&#8220; wird ein Bestandteil des Erprobungsprograms von ST-9 sein. Erreicht man eine Rate von 85% so wird auch das GPS Experiment interessanter, weil die 45 l dann ausreichen die Sonde &uuml;ber den Orbit der GPS Satelliten hinaus zu bef&ouml;rdern und man so feststellen kann ob man die Technik auch f&uuml;r Satelliten im Geo Orbit nutzen kann.<\/p>\n<p>Langfristig k&ouml;nnte das System vielf&auml;ltig ausgenutzt werden. Kommunikationssatelliten k&ouml;nnten sich aus dem Erdorbit in den GEO heraufspiralen, ohne Ionentriebwerke einzusetzen (aufgrund des niedrigeren spezifischen Impuls braucht man zehnmal weniger Zeit um die gleiche Geschwindigkeits&auml;nderung durchzuf&uuml;hren, der Treibstoffverbrauch isst nahezu identisch). Raumsonden k&ouml;nnten mit viel weniger Treibstoff auskommen und aus einem elliptischen Anfangsorbit den kreisf&ouml;rmigen niedrigen Erdorbit erreichen. Erderkundungssatelliten k&ouml;nnten mit relativ wenig Treibstoff zum Vergl&uuml;hen gebracht werden, bisher ist das bei Umlaufbahnen in 700-800 km H&ouml;he wegen des Treibstoffverbrauchs nicht m&ouml;glich. An Bord der ISS installiert k&ouml;nnte man rund 6 t Treibstoff pro Jahr einsparen.<\/p>\n<p>Nun der Wermutstropfen: ST-9 ist derzeit nur in der Konzeptionsphase. Ob und wenn ja wann die Sonde gebaut wird ist noch v&ouml;llig offen, denn schon ST-8 steht seit 2006 am Abschluss der Phase B und hat keine Finanzierung f&uuml;r den eigentlichen Bau der Sonde und die Operation. Sollte die Sonde umgesetzt werden und auch so funktionieren, so w&uuml;rde sie sicher den Raumtransport ab den niedrigen Erdumlaufbahnen umkrempeln.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg03.met.vgwort.de\/na\/65b1033ea6954ce5b6a2172e4968d34c\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"\/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Ich war mal wieder auf der Suche nach Neuigkeiten &uuml;ber die Technologiemission ST-8. ST-8 ist eine Erprobungsmission f&uuml;r neue Technologie (ST: Space Technologie). Mich interessiert sie, weil sie besonders leichtgewichtige Solararrays erproben sollte, deren Leistungsgewicht ich f&uuml;r meine Ionen Missionen nutze. 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