Eine neue Ära für den Satellitenantrieb

Erfolgreiche ESA-Konstruktionsprüfung markiert wichtigen Meilenstein für die Entwicklung eines luftatmenden elektrischen Antriebs bei TransMIT IQM.

Bild: TransMIT/IQM

Der TransMIT-Projektbereich für Ionenquellen in der Materialbearbeitung (IQM) hat gemeinsam mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA eine wichtige Konstruktionsprüfung erfolgreich abgeschlossen. Im Fokus steht ein neuartiges, kathodenloses elektrisches Triebwerk für luftatmende Antriebssysteme. Die Überprüfung bestätigt die technische Machbarkeit dieses Ansatzes und markiert einen wichtigen Schritt hin zu einsatzfähigen Antrieben für Satelliten in sehr niedrigen Erdumlaufbahnen.

Sehr niedrige Erdumlaufbahnen (VLEO), typischerweise unterhalb von 200 bis 300 Kilometern, gelten als besonders attraktiv für moderne Raumfahrtanwendungen. Satelliten profitieren dort von höherer Bildauflösung bei Erdbeobachtung, geringerer Latenz in der Kommunikation sowie niedrigeren Startkosten. Gleichzeitig ermöglichen diese Umlaufbahnen kürzere Wiederholzeiten bei der Datenerfassung.

Der große Nachteil: In diesen Höhen ist die Restatmosphäre noch deutlich spürbar. Der dadurch entstehende Luftwiderstand bremst Satelliten kontinuierlich ab und führt ohne Gegenmaßnahmen schnell zum Absturz. Bisherige Lösungen setzen auf mitgeführten Treibstoff, meist Xenon, um diesen Effekt auszugleichen. Doch gerade in VLEO würde dieser Vorrat rasch aufgebraucht sein, was die Lebensdauer stark begrenzt.

Hier setzt das Konzept des luftatmenden elektrischen Antriebs (ABEP) an. Anstatt Treibstoff mitzunehmen, nutzt das System die vorhandenen Atmosphärenpartikel: Diese werden gesammelt, ionisiert und anschließend beschleunigt, um Schub zu erzeugen. Die Umgebungsluft dient somit direkt als Treibstoff. Das neue, kathodenlose Triebwerk geht noch einen Schritt weiter, indem es auf eine klassische Kathodenbaugruppe verzichtet, die bisher als technisch problematisch für dieses Konzept galt. Dadurch wird nicht nur die Komplexität reduziert, sondern auch die Lebensdauer erhöht, da Verschleißquellen minimiert werden.

Die aktuelle Designprüfung der ESA bestätigt, dass das Triebwerkskonzept die Anforderungen erfüllt und technisch realisierbar ist. Bereits frühere Tests konnten zeigen, dass ein stabiler Betrieb mit atmosphärischen Gasen möglich ist und der Luftwiderstand innerhalb eines realistischen Leistungsbudgets kompensiert werden kann. Zudem wurden wichtige Erkenntnisse zu Lebensdauer und Materialbelastung gewonnen. Im Zentrum des neuen Designs steht eine Hochfrequenz-Ionenquelle, die ohne Elektroden im Plasma arbeitet und so Erosion reduziert. Frühere Entwicklungen deuten auf mögliche Betriebszeiten von bis zu 60.000 Stunden hin.

Nach der erfolgreichen Prüfung folgt nun die nächste Phase: die Entwicklung und Integration eines Prototyps sowie dessen experimentelle Erprobung. Ziel ist es, ein vollständig validiertes System zu demonstrieren und eine Grundlage für zukünftige kommerzielle Anwendungen zu schaffen. 

Quelle: https://www.transmit.de/presse/presse-2026/472-eine-neue-aera-fuer-den-satellitenantrieb