{"id":18759,"date":"2026-07-12T07:43:15","date_gmt":"2026-07-12T05:43:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=18759"},"modified":"2026-07-12T07:43:15","modified_gmt":"2026-07-12T05:43:15","slug":"shuttle-service-mit-ionentriebwerken-ein-rechenbeispiel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2026\/07\/12\/shuttle-service-mit-ionentriebwerken-ein-rechenbeispiel\/","title":{"rendered":"Shuttle-Service mit Ionentriebwerken \u2013 ein Rechenbeispiel"},"content":{"rendered":"
<\/div>\n

<\/path><\/svg><\/i> \"Loading\"<\/p>\n

<\/div>\n

Wer den Blog schon einige Jahre verfolgt, er ist nun ja auch schon 20 geworden<\/a>, der weiß, ich schwärme für Ionentriebwerke. Ich mag einfach technisch überzeugende Lösungen. Und da punkten Ionentriebwerke mit spezifischen Impulsen, die zehnmal höher sind als bei chemischen Triebwerken. Wie bei allen anderen \u201ealternativen\u201c Antriebskonzepten wie nuklearen Triebwerken oder Sonnensegel funktionieren sie nur ab dem Orbit, weil die Beschleunigung sehr klein ist und sie monatelang arbeiten müssen.<\/p>\n

Es gibt eine Reihe von Einsatzmöglichkeiten. Man kann so Ziele im Sonnensystem erreichen, für die man bei chemischem Treibstoff eine enorm große Sonde brauchen würde, wie Dawn<\/a> demonstrierte. Was den Einsatz im Sonnensystem noch einschränkt, ist das sie bisher von Solarzellen mit Strom versorgt werden. Sonst könnte man in überschaubaren Zeiten zu Saturn bis Pluto gelangen, wenn man eine von der Sonne unabhängige Stromversorgung wie einen (leichten) Kernreaktor hätte.<\/p>\n

Aber es gibt einen Ort, da wären sie eigentlich schon jetzt nützlich: beim Transfer von einem LEO in einen höheren Orbit, speziell dem Navigationsorbit in rund 24.000 km Höhe oder dem geostationären Orbit in 36.000 km Höhe, da in diese Orbits doch die meisten Satelliten gehen die nicht in erdnahe Orbits gelangen. Um dorthin zu kommen, muss man eine Geschwindigkeit von 4-5 km\/s gegenüber dem LEO aufwenden. Das braucht eine Menge Treibstoff. Eine Falcon 9 hat vor einigen Tagen den 7,5 t schweren Satelliten SXM-11 gestartet. 60 % des Gewichts bestehen aus Treibstoff. Das ist ein Extremfall, auch weil die Falcon 9 ihn nur in einem Sub-GTO ausgesetzt hat bei dem noch 800 m\/s für den GTO fehlen. Aber 50 % Treibstoff sind normal. Man könnte, wenn man diesen Treibstoff einsparen könnte, also die Satellitenmasse verdoppeln oder ihn mit einem kleineren Träger starten.
\n\"\"\/
\nVor einigen Jahren gab es einen kurzzeitigen Boom von \u201eAll-Electric-Satellites\u201c also Kommunikationssatelliten mit einem Ionenantrieb als einzigem Antrieb (für kleinere Lage- und Geschwindigkeitsänderungen im Orbit werden Ionentriebwerke schon routinemäßig eingesetzt), doch den ersten Exemplaren sind dann keine weiteren gefolgt und so richtig haben sie das Konzept nicht durchgesetzt: sie gelangen noch immer in einen GTO und sparen nur den Übergang vom GTO in den GTO mit chemischem Treibstoff ein. Das ist aber nur der kleinere Teil der Geschwindigkeitsänderung, die vom Übergang vom LEO zum GEO nötig ist. Im GEO kommt als Netto-Masse etwa die Hälfte der GTO-Masse an, und die beträgt schon nur ein Drittel bis die Hälfte der LEO-Masse. Der oben erwähnte Satellit SXM-11 entspräche (ohne die Trockenmasse des Antriebssystems) im LEO einer Masse von etwa 2 t \u2013 ein Zehntel dessen was eine Falcon 9 in den LEO transportieren könnte.<\/p>\n

Was wohl den Boom der \u201eAll-Electric Satellites\u201c gebremst hat, ist das Ionentriebwerke Monate brauchen, um die Geschwindigkeitsänderung aufzubringen. Dazu kommt die Strahlenbelastung, weil die Satelliten dann die ganze Zeit die beiden Van-Allen-Gürtel durchfliegen. Im LEO sind sie unterhalb des inneren Gürtels und im GEO oberhalb des äußeren Gürtels. Aber das ist ein Problem, dem man durch Abschirmung begegnen kann. Für einen schnellen Transfer vom LEO in den GEO ist aber die Stromversorgung von Kommunikationssatelliten einfach zu schwach.<\/p>\n

Konzepte<\/h4>\n

Ich habe mal versucht auszurechnen wie eine Alternative zum chemischen Antrieb aussehen könnte. Und zwar in drei Stufen:<\/p>\n