Einzigartiges Testzentrum für „luftatmende“ Satelliten entsteht in Dresden
Team um Prof. Martin Tajmar baut einen innovativen Simulator, der die erdnahe Raumfahrt nachhaltiger machen soll.
Dresden, 7. Februar 2025. Raumfahrt-Experten der TU bauen in Dresden einen europaweit einzigartigen Weltraumsimulator. Er soll als eine Art Windkanal für eine neue Generation „luftatmender“ Satelliten dienen. Diese kosmischen Begleiter sollen an der Grenze zwischen Atmosphäre und Weltall die Erde umkreisen und dabei Treibstoff stetig aus der Luft „nachtanken“. Bisher gibt es in ganz Europa noch keine Testzentrum für solche selbstversorgenden Antriebe. Diese Lücke schließen nun die Dresdner.
Weniger Raumschrott: Wird der Satellit nicht gebraucht, verglüht er schnell
„Wenn man tief genug fliegt, steigt die Dichte“, meint Raumfahrt-Professor Martin Tajmar, der das Projekt „Residual Atmosphäre Simulator“ (Rasp) an der Dresdner Uni betreut. Dann könne man die Teilchen aus der Luft als Treibstoff benutzen. Dadurch könnten wertvolle Satelliten fast unbegrenzt im Einsatz bleiben. Zudem ließe sich so auch Weltraummüll elegant entsorgen, indem man den Antrieb einfach abschaltet und den Rest der Schwerkraft und Reibungshitze überlässt.
Höhen unterhalb von 250 km erlauben keinen stabilen Orbit im Selbstlauf
Hintergrund: Bisher scheuen Raumfahrtagenturen und -unternehmen meist Umlaufbahnen bis 250 Kilometern Höhe, weil dort die Erdatmosphäre noch so dicht ist, dass die Luftreibung die Satelliten abbremst und abstürzen lässt. Um die Reibung auszugleichen, würde der künstliche Erdtrabant enorme Mengen Treibstoff verbrauchen. Jedes Kilo Treibstoff aber mindert die Nutzlast des Satelliten und erfordert stärkere Raketen für den Start.
„Theoretisch unbeschränkt einsatzfähig“
Diesen gordischen Knoten wollen die Ingenieure mit Satelliten durchschlagen, die sich selbst mit Sauerstoff, Stickstoff und anderen Treibstoff-Komponenten aus der dünnen Luft an der Grenze zum All versorgen. „Durch diese innovative Antriebsform wären die neuen Satelliten theoretisch unbeschränkt einsatzfähig“, betont Prof. Tajmar. „Darüber hinaus bietet die geringe Orbithöhe weitere entscheidende Vorteile: Die kürzere Distanz zur Erde ermöglicht eine effizientere Kommunikation durch geringere Signalverzögerungen. Erdbeobachtungssatelliten können Bilder in größerer Auflösung aufnehmen. Auch der Weltraumschrott wird reduziert, da in diesen niedrigen Höhen Trümmerteile schnell abgebremst werden und in der Atmosphäre verglühen.“
Testzentrum soll Raumfahrt-Standort Dresden stärken
Um solche neuartigen Satelliten-Antriebe zu entwickeln und zu testen, baut das Tajmar-Team nun den Rasp-Simulator. Der stellt in einer Vakuumkammer die Grenze zwischen Atmosphäre und Weltall nach. Dort treiben Ströme aus Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen, die mit acht Kilometern pro Sekunde unterwegs sind. Bisher gibt es im Raumfahrtsektor keine solchen Versuchsstände. Der Dresdner Simulator soll dieses Manko beenden und bekommt dafür auch Unterstützung von der europäischen Raumfahrtagentur „Esa“. Damit entstehe ein europaweit, womöglich sogar weltweit einzigartiges Testzentrum, das den Raumfahrt-Standort Dresden stärken dürfte, meint Tajmar.
TU will eigene elektrische Antriebe testen, aber auch Externe können Simulator nutzen
„Rasp“ ist einerseits als Erprobungsfeld für externe Triebwerks-Entwickler gedacht. Andererseits wollen die Dresdner dort auch eigene elektrische Satellitenantriebe testen. In diesen innovativen Systemen werde „der Treibstoff mittels einer Hochfrequenz-Entladung ionisiert und anschließend beschleunigt“, verrät der Raumfahrtsystem-Experte. „Die große Kunst dabei ist, dass die Effizienz sehr hoch sein muss, damit der Schub des Triebwerks größer ist als die Reibungsverluste, welche durch die hohen Restgasatmosphäre am Satelliten erzeugt wird.“
Bereits in der Vergangenheit hatten Dresdner Ingenieure mit besonders effizienten und nachhaltigen elektrischen Antrieben, die ohne getankte Chemikalien auskommen, für Schlagzeilen gesorgt. So hat die Uni-Ausgründung „Morpheus Space“ erst kürzlich ihre Fabrik für Satelliten-Ionenantriebe in Dresden eingeweiht.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: TUD, Auskünfte Prof. Tajmar, Wikipedia, Oiger-Archiv
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