Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bombardierkäfer ist Vorbild für neuartigen Raumfahrtantrieb

23.01.2013
Das Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) ist an einem internationalen Projekt zur Entwicklung eines völlig neuen Antriebssystems für Raumfahrzeuge beteiligt.
Das Besondere dieser Neuentwicklung: das Prinzip beruht auf einem Vorbild aus der Natur, nämlich dem Verteidigungssystem des Bombardierkäfers. Dabei wird der Schub nicht kontinuierlich erzeugt, sondern in Form von schnell aufeinanderfolgenden Pulsen – unter ausschließlicher Verwendung von „grünen Treibstoffen“.

Das EU-Projekt für die Entwicklung dieses hoch innovativen Raumfahrtantriebs zum Manövrieren von Satelliten und Raumsonden hat einen buchstäblich schönen Namen bekommen: „PulCheR“ (Pulsed Chemical Rocket with Green High Performance Propellants) ist Latein und bedeutet „schön“. Ein passender Name für ein Projekt, das einen großen Beitrag zur Erhöhung der Effizienz von Lageregelungstriebwerken leistet und noch dazu den Umstieg auf umweltfreundliche Treibstoffe ermöglicht.

Traditionell werden Bahnmanöver von Raumsonden und Satelliten mit Hilfe von Hydrazin-Triebwerken durchgeführt. Diese sind schon seit langem in der Raumfahrt im Einsatz, haben aber den Nachteil, dass Hydrazin hochgiftig und krebserregend ist. Dadurch ist der Umgang mit dem Treibstoff während der Vorbereitungen am Boden enorm kompliziert. Außerdem werden solche Systeme meist mit hohem Druck betrieben. Um einen entsprechend hohen Brennkammerdruck zu erreichen ist der Einsatz von Pumpen oder Hochdrucktanks erforderlich, wodurch das Gesamtsystem sehr komplex und schwer wird.

Wie funktioniert der Puls-Antrieb?
PulCheR ist ein neues Antriebskonzept, bei dem die Treibstoffe unter niedrigem Druck in die Brennkammer befördert werden. Sobald der Brennstoff die Brennkammer erreicht, beginnt er mit Hilfe eines Katalysators zu brennen. Dadurch dass Druck und Temperatur steigen, wird ein kurzer Schubimpuls erzeugt. Ist dieser abgeklungen und der Druck wieder niedriger, fließt neuer Treibstoff aus dem Reservoir nach – wiederum unter niedrigem Druck - und der Prozess beginnt von neuem.

Im Rahmen des Projektes sollen zwei Varianten entwickelt werden, die sich in der Art des Katalysators unterscheiden: Eine Variante ist ein Monopropellant-Antrieb, der mit nur einem Treibstoff arbeitet und als Katalysator ein festes Metallgranulat nutzt, das den Zerfall der Treibstoffkomponente auslöst. Bei der Bipropellant-Variante werden zwei Treibstoffe in die Brennkammer gespritzt, die hypergol sind, also bei Kontakt selbst zünden. Die zweite Variante ahmt exakt den „Explosionsapparat“ des Bombardierkäfers nach, der durch Mischen zweier sehr reaktiver Chemikalien heiße Gase erzeugt, um sich gegen seine Feinde zur Wehr zu setzen.

Aufgrund seines Puls-Prinzips ist PulCheR ein zwar diskontinuierlich aber hochfrequent arbeitendes Antriebssystem, das das Potenzial hat, viele derzeit verwendete Antriebskonzepte sowohl im Bereich Orbital-Flüge und inter-planetare Missionen als auch bei wiedereintrittsfähigen Raumfahrzeugen zu ersetzen.

Die Vorteile
Bei allen Satellitenmissionen ist Gewichtsreduzierung ein extrem wichtigstes Thema, da die Gesamtmasse des Satelliten immer durch den Launcher begrenzt ist. Der Pulsantrieb bietet nun den Vorteil, dass das gesamte Antriebssystem durch den niedrigen Druck des Versorgungssystems deutlich an Volumen und Gewicht verliert. Im Vergleich zu Missionen mit klassischem Antrieb können dadurch entweder Kosten gespart oder die gesparte Masse durch anderweitige Ausstattung ersetzt werden. Denkbar wäre, das gesparte Gewicht in mehr Treibstoff zu investieren und damit die Missionsdauer zu verlängern oder z.B. eine leistungsfähigere Kamera für die Beobachtung des Experiments mitzunehmen, die vielleicht mehr Strom braucht (also mehr Masse im Energiesystem erfordert) oder einfach von sich aus schwerer ist.
Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die Tatsache, dass für den Antrieb nur Treibstoffe verwendet werden, die als "green propellants" eingestuft und damit deutlich weniger toxisch und viel einfacher zu handhaben sind. Folglich lassen sich mit der Reduzierung der erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen bereits bei der Vorbereitung von Missionen weitere Kosten und viel Zeit sparen.

Die ZARM-Arbeitsgruppen "Space Propulsion and Energy Systems" und "Aerospace Combustion Engineering" sind in dem Verbundprojekt unter anderem an der Untersuchung der Injektoren und den Leistungsberechnungen des Gesamtsystems beteiligt. Das Projekt wird durch das siebte Rahmenprogramm (FP7/2007-2013) der Europäischen Union mit der Nummer n°313271 gefördert und wurde Anfang Januar 2013 bewilligt.

Ansprechpartner für inhaltliche Fragen:
Dr.-Ing. Peter Rickmers
Head of Space Propulsion and Energy Systems Group
ZARM - Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation
Universität Bremen
Tel. +49 421 218-57872
peter.rickmers@zarm.uni-bremen.de

Ansprechpartnerin für allgemeine Presseanfragen:
Birgit Kinkeldey
Leiterin Kommunikation
ZARM Fallturm-Betriebsgesellschaft mbH
Tel. +49 421 218-57755
birgit.kinkeldey@zarm.uni-bremen.de

Birgit Kinkeldey | idw
Weitere Informationen:
http://www.zarm.uni-bremen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Neues Verbundprojekt erforscht die neurodegenerative Erkrankung Morbus Alzheimer
12.09.2017 | Universitätsklinikum Würzburg

nachricht Damit sich Mensch und Maschine besser verstehen
04.09.2017 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Im Focus: Smart sensors for efficient processes

Material defects in end products can quickly result in failures in many areas of industry, and have a massive impact on the safe use of their products. This is why, in the field of quality assurance, intelligent, nondestructive sensor systems play a key role. They allow testing components and parts in a rapid and cost-efficient manner without destroying the actual product or changing its surface. Experts from the Fraunhofer IZFP in Saarbrücken will be presenting two exhibits at the Blechexpo in Stuttgart from 7–10 November 2017 that allow fast, reliable, and automated characterization of materials and detection of defects (Hall 5, Booth 5306).

When quality testing uses time-consuming destructive test methods, it can result in enormous costs due to damaging or destroying the products. And given that...

Im Focus: Cold molecules on collision course

Using a new cooling technique MPQ scientists succeed at observing collisions in a dense beam of cold and slow dipolar molecules.

How do chemical reactions proceed at extremely low temperatures? The answer requires the investigation of molecular samples that are cold, dense, and slow at...

Im Focus: Kalte Moleküle auf Kollisionskurs

Mit einer neuen Kühlmethode gelingt Wissenschaftlern am MPQ die Beobachtung von Stößen in einem dichten Strahl aus kalten und langsamen dipolaren Molekülen.

Wie verlaufen chemische Reaktionen bei extrem tiefen Temperaturen? Um diese Frage zu beantworten, benötigt man molekulare Proben, die gleichzeitig kalt, dicht...

Im Focus: Astronomen entdecken ungewöhnliche spindelförmige Galaxien

Galaxien als majestätische, rotierende Sternscheiben? Nicht bei den spindelförmigen Galaxien, die von Athanasia Tsatsi (Max-Planck-Institut für Astronomie) und ihren Kollegen untersucht wurden. Mit Hilfe der CALIFA-Umfrage fanden die Astronomen heraus, dass diese schlanken Galaxien, die sich um ihre Längsachse drehen, weitaus häufiger sind als bisher angenommen. Mit den neuen Daten konnten die Astronomen außerdem ein Modell dafür entwickeln, wie die spindelförmigen Galaxien aus einer speziellen Art von Verschmelzung zweier Spiralgalaxien entstehen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Wenn die meisten Menschen an Galaxien denken, dürften sie an majestätische Spiralgalaxien wie die unserer Heimatgalaxie denken, der Milchstraße: Milliarden von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

bionection 2017 erstmals in Thüringen: Biotech-Spitzenforschung trifft in Jena auf Weltmarktführer

13.10.2017 | Veranstaltungen

Tagung „Energieeffiziente Abluftreinigung“ zeigt, wie man durch Luftreinhaltemaßnahmen profitieren kann

13.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle

16.10.2017 | Physik Astronomie

Was läuft schief beim Noonan-Syndrom? – Grundlagen der neuronalen Fehlfunktion entdeckt

16.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Gewebe mit Hilfe von Stammzellen regenerieren

16.10.2017 | Förderungen Preise