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Rakete in einem Zauberwürfel

Rakete in einem Zauberwürfel


Winzige Satelliten, die nicht viel größer als ein Zauberwürfel sind, werden routinemäßig in den Weltraum geschickt, um eine Reihe von Forschungs- und Wartungsaufgaben auszuführen. Dieses einzigartige Antriebssystem wird sie weiter als je zuvor schicken.

[Bildquelle: Wikimedia]

CubeSats: Winzige modulare Forschungsgefäße

Mit der CubeSat Launch Initiative (CSLI) der NASA können Forscher und Bildungseinrichtungen Weltraumforschung betreiben. Diese winzigen Satelliten, 100 Millimeter von einer Seite entfernt, wiegen weniger als 1,5 Kilogramm und können alles von strukturellen Reparaturen im Orbit bis zur Katastrophenüberwachung ausführen.

Aufgrund ihrer geringen Abmessungen muss das zum Herumfahren von CubeSats erforderliche Antriebssystem entsprechend klein und leicht sein. Traditionelle chemische Kraftstoffe sind schwer, sperrig und hochexplosiv. Forschungen des MIT haben das Scalable-Ionen-Elektrospray-Antriebssystem (S-iEPS) hervorgebracht, ein kompaktes und effizientes Triebwerkssystem für diese Nanosatelliten.

Skalierbares Ionen-Elektrospray-Antriebssystem (S-iEPS)

S-iEPS besteht aus winzigen Triebwerksmodulen, die eine Reihe von Hunderten von Emittern enthalten, mit denen Ionen aus mikroskopischen Öffnungen bei in Nanonewton gemessenen Kräften beschleunigt werden. Obwohl dies eine unglaublich kleine Kraft ist, kann die kombinierte Ausgabe einer Gruppe von Modulen beeindruckende Ergebnisse liefern. Mit knapp 150 Gramm Kraftstoff könnte ein CubeSat von einer niedrigen Erdumlaufbahn von weniger als 2.000 Kilometern bis zu einer geosynchronen Umlaufbahn von 36.000 Kilometern und darüber hinaus gefahren werden. Dieses Kraftstoffvolumen lässt im CubeSat noch viel Platz für wichtige Forschungsgeräte.

Ionenmotoren haben keine beweglichen Teile und ziehen durch Kapillarwirkung eine ionische Flüssigkeit zu den Emittern auf. Hier werden Ionen durch ein elektrisches Feld beschleunigt, was nur 5 Watt Strom aus Batterien erfordert, die durch Sonnenkollektoren aufgeladen werden. Der Schubgrad hängt von der Konzentration der Emitter auf dem Modul ab. über 400 Emitter pro Quadratzentimeter.

Paulo Lozano, außerordentlicher Professor für Luft- und Raumfahrt am MIT, leitet das Forschungsteam, das S-iEPS entwickelt. In einem Interview mit ASME sagte er: „Sie produzieren wenig Kraft, aber weil sie lange feuern können, beschleunigen Sie das Raumschiff auf eine Geschwindigkeit, die mit einem chemischen Motor nicht zu erreichen wäre. Das ist ein großer Wert. “

S-iEPS ist im Vergleich zu Plasmaionenmotoren günstig, die zwar einen größeren Schub liefern, aber für CubeSat-Anwendungen zu komplex sind, um sie zu miniaturisieren. „Sie haben einen Schub, der ungefähr eine Größenordnung höher ist als der, den wir jetzt haben. Wenn Sie unser Triebwerk durch unser ersetzen möchten, benötigen Sie eine etwa zehnmal größere Fläche “, berichtete Lozano ASME.

S-iEPS im Weltraum

Die Größe und Langlebigkeit von Ionen-Elektrospray-Motoren ermöglicht einen größeren Anwendungsbereich. Vorgeschlagene Missionen umfassen die Wartung, Inspektion und Reparatur von Strukturen im Orbit, die Anpassung größerer Satellitenbahnen und die Entfernung von Weltraummüll.

Die Kommerzialisierung von S-iEPS erfolgt derzeit über Accion Systems und implementiert die Serienfertigung, um die Weltraumforschung billiger und zugänglicher zu machen.

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Über: WIE ICH

Geschrieben von Jody Binns


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