Beschreibung von Funktionsprinzip, Bauweise, Anwendungsschwerpunkten, experimentellen Untersuchungen und technischen Einzelheiten eines von MBB entwickelten Miniatur-Ionentriebwerks zur Feinkorrektur von Satelliten (Bahn- und Lageregelung, Positionierung oder Orbitkontrolle), wozu nur sehr geringe Kräfte notwendig sind (Schub < 1 Newton). Hierzu wurden bisher zumeist chemische Triebwerke eingesetzt, bei denen der Schub durch die Ausströmungsgeschwindigkeit des Treibgases entsteht. Sie sind vielseitig einsetzbar (wegen des großen Schubbereiches), haben jedoch den Nachteil, daß die Effizienz (Verhältnis zwischen Schubkraft und Treibstoffverbrauch) relativ niedrig und nach oben hin begrenzt ist (abhängig von der Ausströmgeschwindigkeit, die zwischen 3000 m/s und maximal 4500 m/s liegt). Aus diesem Grunde Entwicklung des plasmabetriebenen Ionentriebwerks mit der Bezeichnung 'Rita' (Radiofrequency Ion Thruster Assembly) bei MBB (Entwicklungsbeginn 1970), welches mittlerweile weltraumerprobt ist (Eureca, insgesamt 12 Experimente). Zur Arbeitsweise: wegen der guten Ionisierbarkeit wird als Treibgas Xenon verwendet, das in einer Kammer durch ein Hochfrequenzfeld ionisiert wird. An einer der Kammerwände schließt ein Gitter aus drei Schichten mit unterschiedlichen Spannungen (von minus 1500 Volt bis plus 2000 Volt) an, durch das die Ionen beschleunigt werden. Der dabei erzeugbare Schub (15 mN bis 200 mN) ist gering im Vergleich zu chemischen Triebwerken, reicht jedoch für Feinkorrekturen völlig aus. Der Vorteil liegt darin, daß die Effizienz (Schub-/Masseverbrauch) bei einer Ausströmgeschwindigkeit von 30000 m/s um den Faktor 10 größer ist. Dies bedeutet, daß sich der notwendige Treibstoff um 90 % auf 1/10 der bei chemischen Triebwerken üblichen Mengen verringert. Folge: wesentlich geringeres Startgewicht und ein enormer Kostenvorteil (die Stratgebühren für einen Satelliten liegen bei 25000 US-Dollar pro Kilogramm). Eingegangen wird noch kurz auf Entwicklungstendenzen.
Zwerge der Zukunft
Miniature jet engines for satellites
Aerospace. Magazin der Daimler-Benz Aerospace AG ; 2 ; 34-37
1998
4 Seiten, 4 Bilder
Article (Journal)
German
Satellitennavigation , Ionentriebwerk , Miniaturbauweise , Systemvergleich , Funktion (Arbeitsweise) , Lageregelung , Strömungsgeschwindigkeit , Treibstoffverbrauch , Wirkungsgrad , technische Entwicklung , Ionisierung , Xenon , elektrisches Feld , Hochfrequenz , elektrische Spannung , Gewichtsverminderung , Kostenersparnis
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