Mitte Oktober soll die erste Raumsonde mit einem weltraumtauglichen Elektromotor starten.
Bisher werden Weltraumraketen durch den Rückstoß der Verbrennungsgase angetrieben, die aus den Schubdüsen entweichen. Gewichtiger Nachteil: Größere Bahnänderungen erfordern sehr viel Treibstoff. Dessen Gewicht aber macht den Start der Raumsonde bedeutend teurer – jedes zusätzliche Kilo kostet rund 20000 Dollar.
Um entfernte Ziele wie Saturn und Neptun dennoch mit wenig Treibstoff an Bord zu erreichen, lassen die Raumfahrtingenieure bisher die Sonden von Planet zu Planet “springen”. Dabei gelangen die Raumflugkörper vorübergehend in das Schwerefeld der Planeten, das quasi kostenlos Kurskorrekturen und Beschleunigungen vornimmt. Gute Startchancen bieten sich allerdings nur bei bestimmten Planetenkonstellationen.
US-amerikanische Forscher setzen jetzt auf eine Alternative: Voraussichtlich am 15. Oktober soll die nur 410 Kilogramm schwere Forschungssonde Deep Space One zu einem Rundflug durch das Sonnensystem starten. Der Antrieb wird erstmals eine Art Elektromotor sein. Während die Treibstoffdüsen normaler Raumsonden oft nur für einige Sekunden gezündet werden, und die Satelliten meist antriebslos durch das All schweben, wird der elektrische Antrieb für einen kontinuierlichen Schub sorgen – und damit für mehr Beweglichkeit in den Weiten des Sonnensystems.
Möglich wird das durch starke elektrische Felder, die elektrisch geladene Teilchen (Ionen) des Edelgases Xenon auf Geschwindigkeiten von über 100000 Kilometern pro Stunde beschleunigen. Das ist wesentlich mehr als die Geschwindigkeit, mit der Verbrennungsgase aus herkömmlichen Raketen- düsen strömen. Das Resultat ist eine deutliche Treibstoffeinsparung. Die Sonde Deep Space One wird für den Flug zu einem Kleinplaneten und zum Kometen Borrelly nur 71 Kilogramm Treibstoff benötigen – ein Zehntel soviel wie sie mit dem herkömmlichen Antrieb für die gleiche Flugroute verbrauchen würde.
Zwar ist die Schubkraft des elektrischen Raumsondenantriebs mit etwa 90 Milli- Newton kaum größer als der Windzug beim Umblättern einer Bücherseite, doch wenn eine Sonde langfristig über mehrere Monate angetrieben würde, könnte sie mehrere zehntausend Kilometer pro Stunde Geschwindigkeit erreichen.
Die Idee eines elektrischen Raumsondenantriebs ist nicht neu. Erste praktische Versuche mit weltraumtauglichen Elektroantrieben machten amerikanische und russische Wissenschaftler schon in den sechziger Jahren mit Erdsatelliten. Vor sechs Jahren testete die europäische Weltraumorganisation ESA an Bord der Forschungsplattform EURECA einen nur zehn Zentimeter großen Elektroantrieb.
Trotz erster Erfolge brachte die Technologie aber nicht den ersehnten Durchbruch. Ein Grund ist der große Energieverbrauch. Diese Energie wird benötigt, um die Ionen in starken elektrischen Feldern zu erzeugen und zu beschleunigen.
Als kosmische Energiequelle bietet sich die Sonne an. Solarzellen aber wandeln meist deutlich weniger als 20 Prozent der eingestrahlten Energie in elektrischen Strom um. Dieses Manko ließ sich bisher nur beheben, wenn man große Solarzellenflächen an der Sonde anbrachte, was aber auf Kosten des Gesamtgewichtes ging. Die jüngsten Fortschritte beim Bau effizienterer Solarzellen sollen jetzt auch der alternativen Raketen-Antriebstechnologie zum Comeback verhelfen: Die Ingenieure konnten den Wirkungsgrad der Solarzellen auf Deep Space One durch zusätzliche Licht-Fokussierungslinsen auf über 22 Prozent verbessern.
Uwe Seidenfaden
