Bei der nächsten Generation der Weltraumforschung werden eine Reihe von Schlüsseltechnologien untersucht. Neben Raumfahrzeugen und Trägerraketen, die Astronauten weiter in das Sonnensystem schicken können, suchen die NASA und andere Weltraumagenturen nach neuen Antriebsmitteln. Im Vergleich zu herkömmlichen Raketen besteht das Ziel darin, Systeme zu entwickeln, die zuverlässigen Schub bieten und gleichzeitig die Kraftstoffeffizienz gewährleisten.
Zu diesem Zweck hat die NASA gemeinsam mit Aerojet Rocketdyne, einem in Kalifornien ansässigen Hersteller von Raketen- und Raketenantrieben, ein Hall-Effekt-Triebwerk für Solar Electric Propulsion (SEP) entwickelt. Das als Advanced Electric Propulsion System (AEPS) bekannte Unternehmen hat kürzlich einen erfolgreichen frühen Systemintegrationstest für dieses Triebwerk abgeschlossen, der sowohl Weltraumerkundungsmissionen als auch kommerzielle Weltraumaktivitäten ermöglichen wird.
Der Test fand im Glenn Research Center der NASA statt und konzentrierte sich auf die Entladungsversorgungseinheit (DSU) und die Leistungsverarbeitungseinheit (PPU), die mit einem NASA-Entwicklungsstrahlruder kombiniert und dann in einer thermischen Vakuumkammer getestet wurden. Der Test hat gezeigt, dass das System Strom effizient verdecken kann, indem es Sonnenenergie in Schub umwandelt und dabei nur minimale Abwärme erzeugt.
Eileen Drake, CEO und Präsident von Aerojet Rocketdyne, sagte kürzlich in einer Pressemitteilung des Unternehmens:
„Unsere AEPS-Entladungsversorgungseinheit hat eine außergewöhnliche Leistung erbracht und signifikante Verbesserungen der Umwandlungseffizienz erzielt, die für zukünftige anspruchsvolle Missionen wichtig sind. Diese Ergebnisse sind ein Beweis für den Fokus und das Engagement des Aerojet Rocketdyne-Teams, den Stand der Technik in diesem kritischen Bereich der Weltraumtechnologie voranzutreiben. “
Ähnlich wie bei herkömmlichen Hall-Effekt-Triebwerken ist SEP auf ein elektrisches Feld angewiesen, um ein Treibmittel (in den meisten Fällen ein Edelgas wie Xenon) zu ionisieren und zu beschleunigen. Im Falle von SEP wird der notwendige Strom durch Photovoltaikzellen (auch bekannt als Sonnenkollektoren) erzeugt. Ein unmittelbarer Vorteil dieser Art von System besteht darin, dass es einen Schub bieten kann, der mit einem herkömmlichen chemischen Antriebssystem vergleichbar ist, jedoch ein Zehntel des Treibmittels verwendet.
Unter Verwendung eines 10 kW SEP-Triebwerkssystems und 425 kg Xenon-Treibmittel kann das Dämmerung Das Raumschiff konnte eine Höchstgeschwindigkeit von 41.260 km / h erreichen. Dieser jüngste Test umfasste ein 13-Kilowatt-System, und Aerodyne plant, dieses in den kommenden Jahren zu vergrößern. Beispielsweise ist ein 50-kW-SEP-Triebwerkssystem für den Einsatz auf dem von der NASA vorgeschlagenen Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) geplant, das früher als Deep Space Gateway bekannt war.
Diese Raumstation, die in einer Umlaufbahn um den Mond gebaut wird, wird künftige Missionen zur Mondoberfläche erleichtern und als Startpunkt für die ersten Missionen mit Besatzung zum Mars und tiefer in das Sonnensystem dienen. Wie Drake anzeigte:
„Indem wir auf dem neuesten Stand der Antriebstechnologie bleiben, haben wir uns für eine wichtige Rolle positioniert, nicht nur bei der Rückkehr zum Mond, sondern auch bei jeder zukünftigen Initiative, Menschen zum Mars zu schicken. AEPS ist die Avantgarde für die nächste Generation der Weltraumforschung und wir freuen uns, am Mast zu sein. "
Nach Abschluss dieses letzten Tests geht das Team nun in die Phase der Finalisierung und Verifizierung des Designs über, auf die die kritische Designüberprüfung (CDR) folgt. Dort wird das Design des Triebwerks finalisiert und für die Produktion freigegeben. Wenn alles wie geplant verläuft, dient die 50-kW-Version dieses Systems als Kraft- und Antriebselement (PSA) auf dem Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G).
Neben der Entwicklung der SEP-Technologie der nächsten Generation für die NASA ist Aerodyne auch für die Antriebssysteme verantwortlich, die die Mission Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN), die Ursprünge, die spektrale Interpretation, die Identifizierung von Ressourcen, die Sicherheit und den Regolith Explorer (OSIRIS-REx) antreiben ) Mission und die kürzlich eingeführte Parker Solar Probe.
Im kommerziellen Bereich ist Aerojet Rocketdyne auch für die Triebwerke verantwortlich, die die United Launch Alliance (ULA) antreiben. Atlas V. Rakete, die Zentaur Trägerrakete der oberen Stufe und der Crew Capsule Escape Solid Rocket Motor (CCE SRM) an Bord der Blue Origin New Shephard Kapsel. Das Unternehmen entwickelt im Rahmen der Green Propellant Infusion Mission (GPIM) der NASA auch grüne Treibmittel mit reduzierter Toxizität als Alternative zu Hydrazin-Kraftstoff.
Und wenn es an der Zeit ist, dass die NASA Astronauten zum Mond zurückschickt und ihre „Reise zum Mars“ durchführt, werden die Triebwerke von Aerojet Rocketdyne eine Schlüsselrolle spielen. Dazu gehören die RS-25- und RL-10-Triebwerke für die Kern- und Oberstufe des Space Launch Systems (SLS) sowie der Abwurfmotor des Orion-Raumfahrzeugs - eine Schlüsselkomponente des Laion Abort System (LAS) des Orion.
Neben wiederverwendbaren Raketen, Raumflugzeugen, einstufigen Raketen und anderen Systemen geht es bei Solar Electric Propulsion darum, die Weltraumforschung neu zu beleben und gleichzeitig die Kosten zu senken. Mit ihrer Kombination aus zuverlässigem Schub und Kraftstoffeffizienz ermöglichen SEP-Systeme kleinere, leichtere und kostengünstigere Missionen und eröffnen neue Möglichkeiten für die Erforschung des Weltraums.
