Wenn man mit dem Auto unterwegs ist, muss man sich früher oder später einer gefürchteten und immer teuren Prozedur unterziehen – dem Auftanken. Wenn die Tankanzeige sich dabei dem unschönen Roten Bereich nähert, kann man sich selbst eine Frage stellen – halte ich an der nächsten Tankstelle an oder hoffe ich noch auf eine Bezinoase irgendwo entlang der Straße. Aber was ist, wenn sie Milliarden Kilometer von der nächsten Zapfsäule entfernt sind?
In einer ähnlichen Situation ist NASA’s Deep Space Explorer „Dawn“. Die 2.600 Pfund schwere Sonde wird demnächst zu einer Aufklärungsmission zum Asteroiden Gürtel starten, um dort den beiden größten Brocken – dem massereichen Asteroiden Vesta und dem noch massereicheren Zwergplaneten Ceres, einen Besuch abzustatten. Dabei wird Dawn nicht wie üblich nur an den Objekten vorbeifliegen und ein paar Fotos machen. Nicht diese Sonde.
„Dawn ist die erste Mission der Geschichte, die ins Sonnensystem fliegt, dort einen entfernten Körper umkreist und erforscht und dann zu einem total unterschiedlichen Himmelskörper fliegt, um diesen dann zu erforschen“ sagt Dawn Projektmanager Keyur Patel vom JPL der NASA. „Um all das zu tun, braucht man ein Raumfahrzeug mit einer Menge unter der Haube“.
Zwar hinkt ein Vergleich mit einem „muscle car“, da es um eine andere Art von Leistung geht, denn Dawn ist mit einem Solar Electric Propulsion Technology Applications Readiness ausgestattet, wobei die meisten Menschen einfach „Ionenantrieb“ sagen.
Der Saft ist natürlich elektrischer Strom, der durch die Solarpanele „produziert“ wird und als Benzin dient Xenon, ein träges, farbloses Gas, das viermal schwerer als Luft ist und es ist der Treibstoff der ersten Wahl für Asteroidenforscher.
„Jedes unserer drei Ionentriebwerke wiegt 20 Pfund und hat die Größe eines Basketballs“ so Patel. „Aus so einem kleinen Triebwerk kommt ein blauer Strahl von Abgasen, der mit 89.000 mph herausschießt. Die Treibstoffeffizienz eines Ionentriebwerks ist wesentlich höher als bei einer chemischen Rakete und reduziert die Masse des Treibstoffs an Bord eines Raumfahrzeugs um über 90 %. Dies ist ein bemerkenswertes System.“
Dies bringt einen natürlich auf die Frage, warum die NASA Ionenantriebe nicht bei all ihren Raketen und Raumfahrzeugen verwendet? Der Grund ist, dass ein Ionenantrieb sehr effizient ist, aber am Anfang nur sehr wenig Schub liefert, während ein chemischer Antrieb, sehr schnell die benötigte Leistung zur Verfügung stellt, auch wenn dieser Unmengen an Treibstoff benötigt und meist nur wenige Minuten gezündet wird.
„Wir haben eine mächtige Rakete für die Anfangsphase“ sagt John Brophy, System Manager für Dawn’s Ionenantrieb. „Unsere Delta II Heavy gibt dem Dawn Raumfahrzeug genügend Schub um die Erdatmosphäre und ihren Schwerkraftbereich zu verlassen. Aber ins All zu kommen ist erst der Anfang.
Während ihrer 8-jährigen Mission, erst zu Vesta und dann weiter zu Ceres, werden die drei Ionentriebwerke 2.000 Tage laufen – das sind 5,5 Jahre Dauerbetrieb.
Nun könnte man sich Fragen, warum die Triebwerke so lange laufen?
Der Ionenantrieb der Dawn Sonde liefert nur sehr wenig Schub, ein Triebwerk liefert noch nicht einmal genügend, um ein Skateboard hier auf der Erde anzutreiben. Doch im All gibt es keine Bürgersteige und soweit man heute weiß auch keine Skateboards. So dass eine Sonde gegen keine nennenswerten Reibungskräfte zu kämpfen hat. Und bei einer Beschleunigung von 0 auf 60 mph in 4 Tagen braucht man auch keine Angst vor einem Geschwindigkeitsrausch zu haben – vorerst. In 12 Tagen wird die Sonde schon eine Geschwindigkeit von 180 mph haben und aufgrund der konstanten Beschleunigung wird die Sonde nach einem Jahr schon 5.500 mph schnell sein und dabei nur 15 Gallonen Treibstoff verbraucht haben. Gegen Ende der Mission wird die Sonde dann eine Geschwindigkeit von 23.000 mph haben und somit zu den schnellsten Raumfahrzeugen zählen.
Quelle: JPL