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Revolutionäre Trägertechnologie für kleine Satelliten ermöglicht kostengünstigen Zugang zum Weltraum

Der Markt für Kleinsatelliten boomt. Angesichts Hunderter Mikrosatelliten, die sich in der Entwurfsphase befinden, würde das Finden einer kostengünstigen Methode für eine entsprechende Trägerrakete der Sache großen Aufwind geben.

Weltraum

Aufgrund der technologischen Fortschritte im Bereich der Satellitenminiaturisierung und Elektronik erfreut sich die Nutzung von Weltraumressourcen für die Erdbeobachtung, Telekommunikation und mit dem Internet verbundene Objekte zunehmender Beliebtheit. Durch diese Entwicklungen rückt der Weltraum näher in die Reichweite zahlreicher Privatunternehmen und ist somit nicht mehr einer Handvoll Regierungen mit finanziell gut ausgestatteten Weltraumprogrammen vorbehalten. Mikroträgerrakete – eine Alternative zum Start von Kleinsatelliten Herkömmlicherweise werden Mikrosatelliten als Huckepack-Nutzlasten größerer Trägerraketen ausgesandt, die langen Wartezeiten und mit dem Start verbundenen Kosten sind jedoch ein großes Problem. Unternehmen bieten Mitfahrgelegenheitsdienste an, durch die mehrere Kleinsatelliten gleichzeitig in den Weltraum befördert werden können, um die Kosten für den Start zu senken. Mikroträgerraketen sind eine Alternative zu herkömmlichen Raketen und Satellitenbetreibern nicht unbekannt. Ungeachtet mancher Fortschritte auf dem Gebiet ist die Entwicklung robuster und kostengünstiger Mikroträgerraketen aufgrund der relativ hohen Startkosten pro Kilogramm Nutzlast und der unausgereiften Technologie fehlgeschlagen. Unter Berücksichtigung dieser Herausforderungen legte das EU-finanzierte Projekt Pangea Aerospace den Grundstein für die Entwicklung zuverlässiger und erschwinglicher Kleinträgerraketen, die eine Nutzlast von bis 150 kg in erdnahe Umlaufbahnen bringen können. „Unsere Hauptaufgabe war die Entwicklung neuer Technologien für Mikroträgerraketen der nächsten Generation, die den Zugang zum Weltraum günstiger machen“, merkt Luis Bellafont, Finanzdirektor des in Barcelona ansässigen Start-ups Pangea Aerospace, an. Aerospike-Triebwerke leben wieder auf Wie können die Technologien von Pangea Aerospace den Stand der Technik übertreffen? Trotz mehrerer Vorteile gegenüber der herkömmlichen glockenförmigen Triebwerksdüse haben es Aerospike-Düsen aufgrund technischer Schwierigkeiten und hoher Herstellungskosten nie in die Luft geschafft. Dieser Status quo verändert sich dank des Triebwerkskonstruktionsansatzes von Pangea Aerospace, der auf additiver Fertigungstechnik basiert. Das Aerospike-Triebwerk, das sich während des Aufstiegs an den Umgebungsdruck anpassen kann, verbessert die Effizienz gegenüber Triebwerken mit glockenförmigen Düsen um 15 %. Ein weiterer Aspekt, der dieses Aerospike-Triebwerk interessant macht, ist die Verwendung von 3D-Druck-Komponenten, die auf Kupferlegierungen basieren. „Dank additiver Fertigung ist es jetzt möglich, diese Art von Triebwerk zu produzieren. Außerdem brauchen wir weitaus weniger Teile und Verfahrensschritte. Das wiederum verringert die Produktionskosten und menschlichen Fehler in der Herstellung“, so Bellafont. Die Minimierung der Umweltbelastung durch Raketenstarts war ein wesentlicher Erwägungsgrund bei der Raketenkonstruktion. Das Triebwerk dieser kompakten, gewichtsarmen und kohlenstoffarmen Mikroträgerraketen läuft mit flüssigem Methan und flüssigem Sauerstoff. Dieser Treibstoff ist im Vergleich zu hochtoxischen und hypergolen Brennstoffen sauber. Wiederverwendbare Raketen – der Katalysator für einen kostengünstigen Zugang zum Weltraum Pangea Aerospace hat das herkömmliche Raketenkonstruktionsverfahren überdacht, um die Wiederverwendbarkeit der Trägerrakete der ersten Stufe gleich von Beginn an miteinzubeziehen. „Die Wiederverwendung der Rakete der ersten Stufe, während die meisten als Einweg-Artikel ausgelegt sind, spart Kosten aus der Herstellung neuer Triebwerke und minimiert den Ressourceneinsatz drastisch. Die Triebwerkskonstruktion macht über 50 % der Gesamtproduktionskosten für die Rakete aus“, sagt Bellafont. Das neuartige Wiederverwendungs- und Landesystem wurde zum Patent angemeldet. „Da der Weltraum jetzt demokratisiert wird und mehrere Privatunternehmen in den Markt einsteigen, ist es wichtig, den Fokus auf die Entwicklung möglichst kommerziell durchführbarer Technologien zu legen. Mehrere Akteure haben den Mikroträgerraketen-Markt vor Pangea Aerospace betreten, doch unsere innovativen Konzepte für kostengünstige Mikroträgerraketen-Technologien werden uns dabei helfen, der Zeit voraus zu bleiben“, lautet das Fazit von Bellafont.

Schlüsselbegriffe

Pangea Aerospace, Mikroträgerrakete, Rakete, Kleinsatelliten, erste Stufe, erdnahe Umlaufbahn, additive Fertigung, Wiederverwendbarkeit

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