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Raumfahrttechnik: Minisatellit mit Dampfantrieb

Die nächste Generation miniaturisierter Satelliten könnte sich mit einem Minidampfantrieb durchs All bewegen. Ein Prototyp arbeitet sparsam und sauber, bisher aber nur im Labor.
CubeSatsLaden...

Minisatelliten liegen im Trend, weil sie mit weniger Aufwand und kostengünstiger viel von dem erledigen, was früher viel schwerere, mühsam ins All geschossene Geräte geleistet haben. Der Vorteil der Mini- und Nano-Raumfahrzeuge ist dabei allerdings auch ein Nachteil: Die winzigen Geräte brauchen noch winzigere Antriebsaggregate, um im Orbit navigieren zu können. Dieses Problem wollten Raumfahrtingenieure bereits auf verschiedensten Wegen lösen. Ein neuer Ansatz setzt nun auf bewährte Technik, die heute in Tintenstrahldruckern und früher – indirekt – in Lokomotiven funktioniert hat: Dampf.

Der nun auf einer Konferenz vorgestellte "FEMTA thruster" (für englisch "Film-Evaporation MEMS Tunable Array") besteht aus winzigen Röhrchen von zehn Nanometer Durchmesser, in denen Wasser allein auf Grund des Kapillareffekts fließt – auch im Vakuum. An den Auslassöffnungen werden die Kapillaren durch Miniheizungen erwärmt, wodurch das Wasser verdampft – und so einen Schub erzeugt. Technisch ähnelt der Miniantrieb im wesentlichen den Düsen eines Tintenstrahldruckers, aus denen erhitzte Tintendampfwolken gezielt spritzen.

Um das Prinzip zu testen, haben Forscher der Purdue University schon vier Prototypen des FEMTA-Schubaggregats in einen CubeSat eingebaut. Dann betankten sie den 2,8 Kilogramm schweren Würfel mit einem Teelöffel Wasser als Treibstoff und testeten ihn in der Hochvakuumkammer der Universität. Mit Erfolg: Der Antrieb schaffte 80 Sekunden lange schwache Schubimpulse – die allerdings in der Schwerelosigkeit ausreichen sollten, den Minisatelliten mit einem Viertel Watt Leistung einmal um 180 Grad in weniger als einer Minute rotieren zu lassen. Mit ähnlichen Schubdüsen – allerdings zwölf statt vier wegen der drei notwendigen Achsen – wäre jedenfalls eine Lagestabilisierung von CubeSats im Orbit möglich, fasst Projektmitglied Alina Alexeenko von der Purdue University zusammen. Wasser als Treibstoff hätte – neben der leichteren Verfügbarkeit – den Vorteil, dass es weniger Gefahren birgt, die Geräte im Orbit mit Schubrückständen zu verschmutzen.

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