­Neues Verbundprojekt Ref4EP2: TU Dresden entwickelt Referenz-Halltriebwerk für standardisierte Antriebstests

Die Professur für Raumfahrtsysteme der TU Dresden ist Partner im neuen Verbundprojekt Ref4EP2. Ziel des Projekts ist es, Diagnostik- und Testverfahren für elektrische Raumfahrtantriebe verlässlicher, vergleichbarer und langfristig nutzbar zu machen.

Elektrische Raumfahrtantriebe spielen eine zentrale Rolle für moderne Satellitenmissionen, etwa für die Bahn- und Lageregelung sowie für effiziente Transfermanöver im Orbit. Damit solche Antriebe zuverlässig entwickelt, qualifiziert und zwischen verschiedenen Testeinrichtungen verglichen werden können, sind präzise und standardisierte Verfahren erforderlich. Genau hier setzt das neue Verbundprojekt Ref4EP2 an.

„Ref4EP2” steht dabei für „Standardisierte Referenzdiagnostik für Ionen- und Hall-Triebwerke: Erweiterung, Ringvergleiche und Langzeitvalidierung für elektrische Raumfahrtantriebe und Systemvergleiche”. Das Projekt baut auf den Ergebnissen des Vorgängerprojekts Ref4EP auf. In diesem wurden grundlegende Referenzsysteme und Diagnostikmethoden für elektrische Antriebe entwickelt. In dem Folgeprojekt sollen diese Ansätze weiterentwickelt, in Vergleichsmessungen zwischen verschiedenen Testeinrichtungen überprüft und hinsichtlich sogenannter Facility-Effekte untersucht werden. Damit sind Einflüsse gemeint, die durch die jeweilige Vakuumtestanlage entstehen und die Messergebnisse gegenüber den realen Weltraumbedingungen verändern können.

Die TU Dresden übernimmt im Projekt eine zentrale Aufgabe: An der Professur für Raumfahrtsysteme wird ein Referenz-Halltriebwerk entwickelt, aufgebaut und charakterisiert. Halltriebwerke zählen zu den am häufigsten eingesetzten elektrischen Antriebssystemen für Satelliten und stellen somit einen wichtigen Referenztyp für standardisierte Messkampagnen dar. Sie werden unter anderem für Bahnkorrekturen, die Positionshaltung im Orbit und effiziente Transfermanöver eingesetzt. Gleichzeitig lassen sich an Halltriebwerken besonders gut die Auswirkungen unterschiedlicher Bedingungen in Vakuumtestanlagen auf Plasmastrahl, Betriebsverhalten und Messergebnisse untersuchen, da ihr Plasmastrahl unmittelbar mit der Testumgebung wechselwirkt.

Das Dresdner Referenz-Halltriebwerk soll robuste und reproduzierbare Betriebsbedingungen bieten. Damit kann es künftig dazu beitragen, Messverfahren zu überprüfen und Ergebnisse unterschiedlicher Testanlagen besser einzuordnen. Im Vordergrund steht dabei nicht nur das einzelne Triebwerk, sondern auch die Frage, wie elektrische Antriebe am Boden so vermessen werden können, dass die Ergebnisse dauerhaft nachvollziehbar sind und sich zwischen verschiedenen Laboren vergleichen lassen.

Die Arbeiten bauen auf der langjährigen Erfahrung der TU Dresden in der Entwicklung und Charakterisierung von Hall-Effekt-Triebwerken auf. In den vergangenen Jahren wurden am Institut für Luft- und Raumfahrttechnik mehrere eigene Triebwerkskonzepte, Hohlkathoden und spezialisierte Messsysteme für Plasmastrahl- und Schubmessungen entwickelt. Diese Vorarbeiten bilden nun die Grundlage für das neue Referenzsystem.

Neben der TU Dresden sind die Justus-Liebig-Universität Gießen, das Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung, die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel sowie die Technische Hochschule Mittelhessen am Verbund beteiligt. Die Partner wollen gemeinsam Bodentests elektrischer Raumfahrtantriebe besser vergleichbar machen. Die Ergebnisse sollen Testprozeduren aufeinander abstimmen, Messunsicherheiten genauer bewerten und die Übertragbarkeit von Bodentests auf den Betrieb im Weltraum verbessern helfen.