Neuer Durchbruch! Jodbetriebenes Raumfahrzeug schließt Tests im Orbit ab

Eine am 18. in der britischen Fachzeitschrift Nature veröffentlichte technische Studie wies darauf hin, dass die Verwendung von Jod anstelle des teureren und schwieriger zu speichernden Xenons in elektrischen Antriebssystemen die Leistung von Raumfahrzeugen verbessern könnte. Die Ergebnisse unterstreichen die Vorteile von Jod als alternativer Treibstoff für die Raumfahrtindustrie.

Elektrische Antriebssysteme wandeln Treibstoff mithilfe von Elektrizität in Schub um. Xenongas ist knapp, erfordert zur Lagerung spezielle Druckgeräte und ist in der kommerziellen Herstellung teuer. Um die langfristige und nachhaltige Entwicklung der Luft- und Raumfahrtindustrie sicherzustellen, ist es notwendig, einen alternativen Treibstoff zu finden. Eine mögliche Alternative ist Jod, das billiger als Xenon ist, häufiger vorkommt und in festem Zustand gespeichert werden kann. Unter Standardbedingungen liegt Jod als glänzender, purpurschwarzer Feststoff vor. Bei Erhitzung unter relativ geringem Druck sublimiert es jedoch direkt vom Feststoff zum Gas und ist somit ein äußerst effizienter Treibstoff für Ionentriebwerke. In früheren Tests am Boden wurde gezeigt, dass Jod höhere Wirkungsgrade als Xenon erzielt, es gibt jedoch Berichte über kein Raumfahrzeug, das einen Orbitalbetrieb mit einem ausschließlich auf Jod basierenden elektrischen Antriebssystem abgeschlossen hat.

Diesmal berichtete ein Wissenschaftlerteam des französischen Unternehmens ThrustMe, dass ein kleiner Satellit mit einem Jod-Treibstoff-Antriebssystem erfolgreich in die Umlaufbahn gebracht werden konnte. Das Prinzip dieses Tests besteht darin, dass das Antriebssystem das feste Jod zunächst erhitzt, um es zu einem Gas sublimieren zu lassen, und es dann durch den Beschuss mit Hochgeschwindigkeitselektronen in Jodionen und freie Elektronen umwandelt. Die positiv geladenen Jodionen werden dann zum Auslass beschleunigt und entladen, wodurch das Ziel erfolgreich nach vorne geschoben wird.

Ein Flugmodell des Jod-Elektroantriebssystems NPT30-I2 zündet in einer Vakuumkammer. Bildquelle: ThrustMe

Das Antriebssystem beförderte einen 20 Kilogramm schweren CubeSat-Satelliten, der am 6. November 2020 gestartet wurde, ins All, und seine Manövrierwirkung wurde durch Satellitenverfolgungsdaten bestätigt. Untersuchungen haben gezeigt, dass Jod nicht nur ein brauchbares Treibmittel ist, sondern auch eine effizientere Ionisierung als Xenon ermöglicht.

Die Forscher stellten fest, dass diese Demonstration die Akzeptanz alternativer Treibstoffe in der Luft- und Raumfahrtindustrie beschleunigen und gleichzeitig das Potenzial von Jod für den Einsatz in einer breiten Palette von Weltraummissionen aufzeigen könnte. Beispielsweise kann Jod die Miniaturisierung und Vereinfachung von Systemen erheblich vorantreiben, was zu kleinen Satelliten und Satellitenkonstellationen mit neuen Möglichkeiten hinsichtlich Einsatz, Kollisionsvermeidung und Entsorgung am Ende ihrer Lebensdauer führt.

◎ Science and Technology Daily-Reporter Zhang Mengran

Quelle: Science and Technology Daily

Herausgeber: Zhang Shuang

Rezension: Wang Xiaolong

Abschließende Rezension: Liu Haiying