Längere Missionen durch neues NASA-Triebwerk
Die NASA hat eine fortschrittliche Antriebstechnologie entwickelt, die künftige Missionen zur Erforschung des Planeten mit Hilfe von kleinen Raumfahrzeugen erleichtern soll. Diese Technologie wird nicht nur neue Arten von Planetenforschungsmissionen ermöglichen, sondern einer der kommerziellen Partner der NASA bereitet sich bereits darauf vor, sie für einen anderen Zweck zu nutzen - die Verlängerung der Lebensdauer von Raumfahrzeugen, die sich bereits in der Umlaufbahn befinden.
Bild: NASA/ Eric Bordelon
Das neue Triebwerk der NASA bietet noch mehr Flexibilität und Effizienz für kleine Raumfahrzeuge mit weniger als einem Kilowatt Leistung und hohem Treibstoffdurchsatz. Die Fahrzeuge sollen dadurch weiter und schneller reisen können als jemals zuvor. Die Identifizierung von Möglichkeiten für die Industrie, diese neue Technologie zu nutzen, bringt nicht nur das Ziel der Kommerzialisierung von Technologien der NASA voran, sondern könnte auch einen Weg für die NASA schaffen, diese wichtige Technologie von der Industrie zu erwerben, um sie bei künftigen Planetenmissionen einzusetzen.
Die neue Technologie
Für planetarische Forschungsmissionen mit kleinen Raumfahrzeugen werden anspruchsvolle Antriebsmanöver erforderlich sein, wie z. B. das Erreichen planetarer Fluchtgeschwindigkeiten, das Einfangen in eine Umlaufbahn usw., die eine Geschwindigkeitsänderung erfordern, die weit über den typischen kommerziellen Bedarf und den aktuellen Stand der Technik hinausgeht. Das Antriebssystem muss mit geringer Leistung arbeiten und die Fähigkeit aufweisen, eine hohe Gesamtmasse an Treibstoff über die gesamte Lebensdauer zu verbrauchen.
Darüber hinaus sind kleine Raumfahrzeuge, die mit einem derartigen Antrieb ausgestattet sind, besser in der Lage, Änderungen der Startflugbahn der Hauptmission in der Spätphase zu bewältigen. Solche Änderungen sind häufig ein großes Risiko für kleine wissenschaftliche Raumfahrzeuge mit begrenzten Antriebsmöglichkeiten an Bord, die auf die ursprüngliche Startflugbahn angewiesen sind, um ihr wissenschaftliches Ziel zu erreichen.
Vorteile dieser Technologie für die Planetenerkundung
Kleine Raumfahrzeuge, die die elektrische Antriebstechnologie NASA-H71M nutzen, werden in der Lage sein, unabhängig von der erdnahen Umlaufbahn (LEO) zum Mond oder sogar von einer geosynchronen Transferbahn (GTO) zum Mars zu manövrieren. Diese Fähigkeit ist besonders bemerkenswert, da kommerzielle Starts in den LEO und GTO zur Routine geworden sind und die überschüssigen Startkapazitäten solcher Missionen oft zu niedrigen Kosten verkauft werden, um sekundäre Raumfahrzeuge einzusetzen. Die Fähigkeit, Missionen von diesen erdnahen Umlaufbahnen aus zu starten, kann die Kadenz von Mond- und Marsforschungsmissionen deutlich erhöhen und die Kosten senken.
Diese Antriebsmöglichkeit wird auch die Reichweite von Sekundärsonden erhöhen, die bisher auf wissenschaftliche Ziele beschränkt waren, die mit der Startbahn der Hauptmission übereinstimmen. Diese neue Technologie wird es den sekundären Missionen ermöglichen, erheblich von der Flugbahn der primären Mission abzuweichen, was die Erkundung eines breiteren Spektrums wissenschaftlicher Ziele erleichtern wird.
Darüber hinaus hätten diese sekundären wissenschaftlichen Missionen in der Regel nur eine kurze Zeitspanne, um Daten während eines Hochgeschwindigkeitsvorbeiflugs an einem entfernten Körper zu sammeln. Diese größere Antriebskapazität wird eine Abbremsung und einen Orbitaleintritt bei Planetoiden für langfristige wissenschaftliche Studien ermöglichen.
Kommerzielle Anwendungen
Ein Partner, der die von der NASA lizenzierte elektrische Antriebstechnologie bald in einer kommerziellen Anwendung für kleine Raumfahrzeuge einsetzen wird, ist SpaceLogistics, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft von Northrop Grumman. Das Satellitendienstfahrzeug Mission Extension Pod (MEP) ist mit zwei Northrop Grumman NGHT-1X Halleffekt-Triebwerken ausgestattet, deren Design auf dem NASA-H71M basiert. Die große Antriebskapazität des kleinen Raumfahrzeugs wird es ihm ermöglichen, die geosynchrone Erdumlaufbahn (GEO) zu erreichen, wo es an einen weitaus größeren Satelliten montiert werden soll. Nach seiner Installation wird der MEP als „Antriebs-Jetpack“ dienen, um die Lebensdauer seines Wirts-Satelliten um mindestens sechs Jahre zu verlängern.
Northrop Grumman führt derzeit einen Langzeitverschleißtest (LDWT) des NGHT-1X in der GRC-Vakuumanlage 11 durch, um seine volle Betriebsfähigkeit zu demonstrieren. Der LDWT wird von Northrop Grumman im Rahmen eines vollständig rückzahlbaren Space Act Agreements finanziert. Die ersten MEP-Satelliten sollen im Jahr 2025 starten und die Lebensdauer von drei GEO-Kommunikationssatelliten verlängern.
Die Zusammenarbeit mit der US-Industrie bei der Suche nach Anwendungen für kleine Raumfahrzeuge mit ähnlichen Antriebsanforderungen wie bei künftigen NASA-Planetenforschungsmissionen unterstützt nicht nur die US-Industrie dabei, weltweit führend bei kommerziellen Raumfahrtsystemen zu bleiben, sondern schafft auch neue kommerzielle Möglichkeiten für die NASA, diese wichtigen Technologien zu erwerben, wenn sie für Planetenmissionen benötigt werden.