Kürzlich führte die japanische Luft- und Raumfahrtbehörde JAXA ein Weltraumexperiment mit Raketentriebwerken durch, die mit Wasserdampf betrieben wurden. Doch viel effizienter lässt sich Wasser nutzen, wenn es als Strahlmasse für elektrische Ionenraketentriebwerke verwendet wird. Es ist wie der Umstieg von Dampflokomotiven auf Elektrolokomotiven, den JAXA und das Unternehmen Pale Blue gemeinsam versprechen.
Das Unternehmen Pale Blue wurde von Wissenschaftlern der Universität Tokio gegründet. Sie entwarfen und bauten ein elektrisches Satellitenantriebssystem der 30-W-Klasse, das auf Wasser als Brennstoff basiert. Traditionell verwendeten elektrische Ionenmotoren als Kraftstoff unter hohem Druck komprimiertes Xenon-Gas. Das Gas an der Kathode des Triebwerks verwandelte sich in einen Ionenstrom und setzte das Raumschiff in Bewegung. Diese Art von Treibstoff wurde beispielsweise von der ersten und zweiten japanischen Sonde Hayabusa verwendet, die Gesteinsbilder des Ryugu-Asteroiden zur Erde lieferten.
Wie die Praxis gezeigt hat, ist der Betrieb von Elektroantrieben mit hochkomprimiertem Gas mit einem Druck von mehr als 10 Atmosphären mit Schwierigkeiten verbunden, die durch den Einsatz von Niederdrucktanks und anderen Kraftstoffen vermieden werden können. Als idealer Kraftstoff für solche Motoren kann beispielsweise Wasser und Wasserdampf angesehen werden – es ist umweltfreundlich und wirtschaftlich vorteilhaft.
Dank der Erfahrung von JAXA und der Neuentwicklungen von Pale Blue versprechen die Partner, neue Elektromotoren mit Wasser als Kraftstoff zu entwickeln. Die JAXA-Agentur wird nicht nur die Technologie von Kathoden-Mikrowellen-Ionen-Motoren bereitstellen, sondern auch die Technologie zur Herstellung von Niederdrucktanks für Kraftstoff (für Wasser). Dabei handelt es sich nicht um einen Tank im üblichen Sinne, sondern um eine Substanz auf Basis der sogenannten Metal-Organic Frameworks (MOF). Der Kraftstoff wird in den Poren der Substanz gespeichert, deren Struktur im Vakuum einem Innendruck von bis zu 10 Atmosphären standhält.
Als Teil der gemeinsamen Arbeit werden Pale Blue und JAXA zwei Klassen von Antriebsionenanlagen präsentieren: 30 W und 300 W. Motoren der 30-W-Klasse werden zur Unterstützung der Umlaufbahnen wissenschaftlicher Sonden und für Langstreckenmissionen (als die wirtschaftlichsten) dienen, und 300-W-Motoren können Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen unterstützen.
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