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Raumfahrt: Günstiger Ionenantrieb mit Jod

Festes Jod wird beim Erhitzen direkt gasförmig, was sich für billige, kompakte Triebwerke nutzen ließe. Das Prinzip wurde nun erfolgreich im All getestet und könnte die Kommerzialisierung von Netzwerken aus Kleinsatelliten voranbringen.
Symbolbild Satellitennetzwerk

Satelliten, die gemeinsam in so genannten Konstellationen operieren, ermöglichen flexiblere und weniger störungsanfällige Missionen. Allerdings müssen die Umlaufbahnen häufig nachreguliert werden, und das erfordert kostengünstige, zuverlässige und effiziente Triebwerke. Viele vernetzte Satelliten verfügen zu dem Zweck über einen Ionenantrieb. Ein solcher erzeugt Schub, indem er die Atome eines Gases ionisiert, in einem elektrischen Feld beschleunigt und ausstößt. Üblicherweise wird dafür Xenon verwendet. Dessen Ionisierung braucht zwar relativ wenig Energie, aber Xenon ist teuer und passt nur komprimiert in Hochdrucktanks an Bord eines Satelliten. Krypton ist billiger, erfordert allerdings immer noch ein komplexes Speicher- und Versorgungssystem. Nun hat ein Team um den Plasmaphysiker Dmytro Rafalskyi, Mitgründer und technischer Leiter eines französischen Start-ups, erfolgreich ein auf Jod basierendes Ionentriebwerk im Weltraum eingesetzt. Es erweist sich als eine günstigere und technisch einfachere Alter­native.

Jod unterscheidet sich von anderen potenziellen Treibstoffen dadurch, dass es als Festkörper vorliegt und bei Wärmezufuhr sublimiert, also direkt gasförmig wird. So kann es unmittelbar im Triebwerk gelagert werden, was sperrige Drucktanks und eine komplexe Gas­einspeisung überflüssig macht. Die Jodkristalle werden einfach erhitzt und in Gas umgewandelt; da dies nur ein Watt Leistung benötigt, lässt sich dafür Solarenergie nutzen …

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  • Quellen

Parfenov, V. A. et al.: Magnetic levitational bioassembly of 3D tissue construct in space. Science Advances 6, 2020

Rafalskyi, D. et al.: In-orbit demonstration of an iodine electric propulsion system. Nature 599, 2021