Universität Giessen Mikro-Triebwerke für den Weltraum

Startschuss für ESA-Projekt / Mikro-Newton-Ionentriebwerk "µN-RIT“ aus Giessen / Projekt-Team nimmt seine Arbeit auf

GIESSEN (fsy).                         Gestern trafen sich Fachleute aus den Bereichen Physik, Technik und der angrenzenden Industrie zu einem Arbeitstreffen mit den Vertretern der Europäischen Weltraumagentur (ESA) und der Deutschen Weltraumagentur (DLR) am I. Physikalischen Institut der Justus-Liebig-Universität (JLU) in Giessen, um gemeinsam als Projekt-Team die Arbeit aufzunehmen.

Prof. Dr. Horst Löb (Bild: Frank Sygusch)

Prof. Dr. Horst Löb, der seit fast 45 Jahren an der wissenschaftlichen Entwicklung, Verbesserung und Optimierung der Radiofrequenz-Ionen-Triebwerken (RITs) forscht und arbeitet, stellte die Teilnehmerinnen der Arbeitsgruppe in einem Pressegespräch vor.

Prof. Dr. Stefan Hormuth, der Präsident der Universität hieß die Gäste in Giessen willkommen und betonte, er freue sich sehr darüber, dass die Universität Giessen gemeinsam mit der Industrie an einem so wichtigen Forschungsfeld arbeiten und damit versuchen auf fundamentale und wichtige Forschungsfragen Antworten zu finden“.

Prof. Dr. Stefan Hormuth (2.v.re.) heißt die Gäste an der JLU-Giessen willkommen

Die Europäische Weltraumagentur (ESA) plant für die nächsten Jahre eine ganze Reihe von Forschungsreisen in den Weltraum. Um die wissenschaftlichen Geräte und Sonden im Weltraum zu steuern und zu führen sind ganz besondere Anforderungen an die Triebwerke notwendig.

Die Evaluierung und Tests der Antriebstechnik für solche anspruchsvollen Aufgaben werden am I. Physikalischen Institut in Giessen erarbeitet und erhalten seit zwei Jahren mit dem Schwerpunkt der Erforschung von HF-Ionentriebwerken für den µN-Schubbereich eine Unterstützung und gezielte Förderung durch ein Förderprogramm des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR).

Die spezielle Technik mit Mikro Newton Ionentriebwerken erreicht es, dass kleinste Schübe für Aufgaben der Bahn- und Lagertechnik nutzbar werden und die Satelitten genau gesteuert werden können. Zusätzlich sollen die Triebwerke als Hauptantrieb für Raumsonden eingesetzt werden: eine der Forschungsaufgaben, die in Giessen an der Universität unter simulierten Weltraumbedingungen getestet und weiter entwickelt werden sollen.

Dr. Davar Feili (Bild: Frank Sygusch)

"Ihre Energie erhalten die kleinen Triebwerke durch Solarzellen und gewährleisten damit über einen langen Zeitraum konstante und gut regulierbare Schübe“, erläuterte der Leiter des Projektes an der Universität in Giessen Dr. Davar Feili. Dazu werden am Institut Teststände für die elektrischen Antriebe im Experiment angewendet, um exakte Messwerte über die Antriebseinheit und den austretenden Ionenstrahl zu erhalten.

Der "Jumbo" / Teststand für die Ionen-Triebwerke am I. Physikalischen Institut an der J-L-U Giessen (Bild: Frank Sygusch)

Bereits seit 1962 wird am I. Physikalischen Institut der Universität Giessen auf diesem Gebiet gearbeitet und darüber publiziert (H.W. Löb, "Ein elektrostatisches Raketentriebwerk mit Hochfrequenzquelle“ ; Astronautica Acta VIII, 1.49; 1962).

Funktionsprinzip des Radiofrequenz-Ionen-Triebwerkes

Bekannt wurde ein größeres "RIT-Triebwerk " besonders durch den Einsatz in der erfolgreichen Rettungsaktion des ESA-Satelliten "Artemis" im Jahr 2002, als mit Hilfe des Ionentriebwerkes RIT-10 und dem Zusammenspiel mit dem chemischen Triebwerk der Satelitt auf die richtige Orbitalbahn angehoben wurde. Damit rettete damals das kleine Triebwerk mit elektrischem Antrieb den 800 Millionen teuren und großen Satelitten. Seit dem Jahr 2004 fördert nun die Raumfahrt-Agentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) die Justus-Liebig-Universität bei der Vorentwicklung von Mikro-Newton-Triebwerken des RIT-Typs.

Startschuss für das ESA Projekt "MINI ION ENGINE" in Giessen an der Universität (Bild: Frank Sygusch)

Nun beginnt eine weitere Arbeitsperiode von zunächst 18 Monaten, um die Entwicklung und Realisierung eines Raumfahrt-Standard Triebwerkes gezielt voranzutreiben.

Zukünftig sollen die in Giessen entwickelten Antriebstechniken auch für mehrere Satelitten gleichzeitig genutzt werden können, damit die Teleskopflächen und die Auflösung für den Empfang gesteigert werden kann.

So soll das geplante Weltrauminterferometer LISA anhand des Nachweises von Gravitationswellen einen Beitrag zur Bestätigung von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie liefern. Bei dieser Mission wird das Interferometer aus drei Einzesatelitten bestehen, die jeweils einen Abstand von 5 Millionen Kilometer aufweisen. Damit die genaue Positionierung und Ausrichtung der Satelitten gelingt und auf Millimeterabstand eingestellt werden müssen, kommen die elektronischen Mikro-Triebwerke zum Einsatz. Die genaue Regelbarkeit für den Impulsbetrieb, der die möglichen äußeren und minimalsten Einwirkungen kompensieren muss, sprechen für die an der Universität in Giessen entwickelten Mikro-Triebwerke.

Dr. Davar Feili und Prof. Dr. Horst Löb halten ein Mikro Triebwerk in den Händen (Bild: Frank Sygusch)

Klein und leicht - aber ungemein effektiv und präzise: das Mikro Radiofrequenz-Ionen Triebwerk (RIT), das in einen Schuhkarton passt.

Das Funktionsprinzip des Radiofrequenz-Ionen-Triebwerkes (RIT) basiert auf der induktiven Erzeugung eines Wirbelfeldes, welches die freien Ionen einkoppelt und diese beschleunigt. Durch die erzeugte Ionisation der neutralen Atome des Xenons, das zuvor in das Gefäß eingeleitet wurde, wird in einem Zweigittersystem ein Rückstoßimpuls erzeugt. Die Atome des Gases Xenon werden dabei elektrisch positiv aufgeladen und anschließend mit hoher Geschwindigkeit nach hinten aus dem Triebwerksgehäuse und unter Druck herausgeschleudert und erzeugen den Antrieb.

Dr. Davina Maria Di Cara von der ESA und Norbert Püttmann (Bild: Frank Sygusch)

Die hohe Bedeutung der neuen Projektphase wurde gestern unterstrichen durch die Anwesenheit von Vertretern der ESA, der Raumfahrt-Agentur DLR und des Präsidenten der Justus-Liebig-Universität Giessen, Prof. Dr. Stefan Hormuth. Die ESA als Auftraggeber war durch Frau Dr. Davina Maria di Cara (ESA Technology Center ESTEC) vertreten. Die Herren Ralf Dittmann (Leiter der Abteilung Technik für Raumfahrtsysteme und Robotik), Hans Meusemann und Norbert Püttmann (Fachbereich Sattelitenantriebe) nehmen für die deutsche Raumfahrt-Agentur DLR teil.

Michael Boss (li.), Dr. Hans Leiter und Dr. Rainer Killinger (Bild: Frank Sygusch)

Unter Leitung von Dr. Hans Leiter (Astrium GmbH – SPACE Transportation) wird das Projekt-Team seine Arbeit aufnehmen. Die Anwesenheit von Dr. Rainer Killinger (Leiter Elektrische Antriebe) und Michael Boss (Geschäftsentwicklung in Friedrichshafen) im EADS/Astrium Konzern zeigt die Bedeutung des Projektes auch für die Industrie.

"Searching for planets with life", demnächst mit Mikro-Antriebstechnik von der Universität Giessen (Bild: Frank Sygusch)

Giessen, 30. Januar 2007, 13.00 Uhr / Bilder: Frank Sygusch (Giessen-Server.de) / Pressestelle Justus-Liebig-Universität Giessen / Beteiligte Institutionen der Arbeitsgruppe