- Muon Space hat erfolgreich einen Feststoff-Zink-Antrieb auf dem SERT-III-Satelliten getestet.
- Das Starlight-System verwendet festes Zink und benötigt keinen Hochdrucktank, was das Design vereinfacht.
- Der Antrieb stabilisierte sich während der Zündung und bestätigte den erwarteten Schub.
- Feststoffmetall-Treibstoffe könnten eine neue Option für kommerzielle Raumfahrzeuge werden.
Ein Satellit hat erstmals im Orbit einen Hall-Effekt-Antrieb mit festem Zink als Treibstoff in Betrieb genommen und den Raumfahrtingenieuren damit eine völlig neue Option für die elektrische Antriebstechnik eröffnet. Muon Space führte diesen Test am 1. Juli mit dem speziell für Antriebstests entwickelten SERT-III-Satelliten durch. Die Mission testete das Starlight-Antriebssystem des Unternehmens unter realen Orbitbedingungen. Der Antrieb zündete beim ersten Versuch erfolgreich, die Telemetriedaten entsprachen den Vorhersagen aus den Bodentests, und die Orbitverfolgung erfasste eine messbare Veränderung der Flugbahn des Raumfahrzeugs.
Hall-Effekt-Antriebe, die mit Xenon betrieben werden, sind zum Standard für den effizienten Antrieb von Satelliten geworden. Die meisten Systeme verwenden Xenon oder Krypton, was Hochdrucktanks erfordert und die Komplexität des Raumfahrzeugdesigns erhöht. Starlight verfolgt einen anderen Ansatz und verwendet festes Zink als Treibstoff, das bei Raumtemperatur stabil ist und keine Drucktanks benötigt, was die Integration und die Bodenoperationen des Raumfahrzeugs vereinfacht. Zink ist kostengünstiger als herkömmliche Edelgas-Treibstoffe und hat eine breitere Verfügbarkeit. Diese Faktoren sind besonders wichtig für Satellitenbetreiber, die größere Konstellationen einsetzen, da die Reduzierung der Antriebshardware- und Treibstoffkosten bei der gleichzeitigen Nutzung desselben Systems für mehrere Raumfahrzeuge signifikant wird.
Vorteile des Feststoff-Zink-Antriebs
Muon erklärt, dass Starlight die Orbitalerhöhung, die Positionshaltung und die kontrollierte Entsorgung von kleinen und mittelgroßen Satelliten unterstützen kann. Das System löst auch eine praktische Herausforderung, mit der die elektrische Antriebstechnik seit Jahren konfrontiert ist. Satellitenbetreiber benötigen effiziente Antriebe, aber die Antriebshardware muss sich an die engen Masse- und Integrationsbeschränkungen der Raumfahrzeuge anpassen. Muon hat SERT-III speziell entwickelt, um die Leistung des Antriebssystems im Weltraum zu testen. Der Satellit ist mit Sensoren ausgestattet, um die Leistung, die Wechselwirkungen zwischen den Raumfahrzeugen und die Ablagerungen des Antriebsstrahls zu messen. Bodentests haben die erwartete Leistung bei verschiedenen Drosselklappenstufen und Betriebsbedingungen bestimmt, und die Orbittests bieten die Möglichkeit, zu überprüfen, ob diese Ergebnisse unter Mikrogravitation weiterhin gelten.
Die Ergebnisse bestätigten diese Vorhersagen. Laut Muon stabilisierte sich der Antrieb während der Zündung und verdampfte das Zink. Die Tracking-Daten bestätigten auch, dass das Raumfahrzeug den erwarteten Schub erfahren hat. Die Ingenieure überwachten gleichzeitig unerwünschte Zinkablagerungen um das Raumfahrzeug herum. Thermoelektrische Quarzkristall-Mikrowaagen-Sensoren erfassten in der Nähe des Antriebs niedrigere Ablagerungen als die konservativen Vorhersagen des Flugmodells. Dieses Ergebnis liefert den Ingenieuren mehr Daten, um das Verhalten des Zinks nach dem Verlassen des Antriebs zu verstehen, und sollte auch dazu beitragen, die Modelle für die Strahl- und Verschmutzungsablagerungen zukünftiger Raumfahrzeuge zu verfeinern.
Muon-CEO Jonny Dyer bezeichnete die Orbitzündung als einen wichtigen Meilenstein für die elektrische Antriebstechnik. Er erklärte, dass das Unternehmen Starlight Propulsion gekauft hat, weil Zink ein dauerhaftes Problem in der Antriebsversorgungskette lösen kann. Der Test vermied es auch, experimentelle Hardware auf wichtigen Kundenmissionen einzusetzen, und SERT-III bot den Ingenieuren einen speziell für die Sammlung von Antriebsdaten entwickelten Satelliten, ohne andere Missionen zu gefährden.
Zukünftige Entwicklungspläne
Muon plant nun, die Flugdaten in die weitere Entwicklung von Starlight zu integrieren. Die Ingenieure werden sich auf die Zuverlässigkeit, die Produktion und das Plume-Management des Systems konzentrieren, um das System in die Produktionsphase zu bringen. Das Unternehmen erwartet, dass seine aktuelle Generation von Antrieben bis Ende 2026 bei den Kundenraumfahrzeugen ankommt. Muon entwickelt auch ein größeres zweites System und plant, die orbitale Erprobung der zweiten Generation im ersten Quartal 2027 durchzuführen. Diese Version wird für größere Raumfahrzeuge ausgelegt sein und könnte die zinkbasierte Hall-Antriebstechnik auf den größeren Satellitenmarkt ausweiten.
Wenn die bevorstehenden Tests die frühen Ergebnisse bestätigen, könnten Feststoffmetall-Treibstoffe eine praktische Alternative für mehr kommerzielle Raumfahrzeuge werden.
Potenzial und Herausforderungen der Feststoff-Zink-Antriebstechnik
Der erfolgreiche Test des Feststoff-Zink-Antriebs markiert einen wichtigen Fortschritt in der Antriebstechnologie, insbesondere in Bezug auf die Kostensenkung und die Vereinfachung des Designs. Traditionelle Antriebssysteme sind auf Hochdruckgase angewiesen, was die Komplexität der Raumfahrzeuge erhöht, während die Verwendung von festem Zink hilft, diese Herausforderungen zu reduzieren. Darüber hinaus zeigt diese Antriebsart ein gutes Potenzial für die Anwendung bei kleinen und mittelgroßen Satelliten, und die zukünftigen Entwicklungspläne werden die Kommerzialisierung weiter vorantreiben. In der praktischen Anwendung müssen jedoch noch Probleme wie die Zuverlässigkeit des Antriebs und das Plume-Management gelöst werden, um die Wirksamkeit bei verschiedenen Missionen zu gewährleisten.