MIT entwickelt 3D-gedruckten Antrieb für Satelliten
Das Wichtigste in Kürze
- MIT-Forscher haben einen vollständig 3D-gedruckten Elektrospray-Antrieb entwickelt.
- Dieser Antrieb eignet sich besonders für kleine Satelliten (CubeSats).
- Die Herstellung ist kostengünstiger und schneller als herkömmliche Methoden.
- Der Antrieb könnte direkt im Weltraum produziert werden.
- Durch eine Kombination von 3D-Druckverfahren wurden präzise Mikro- und Makrokomponenten gefertigt.
- Der Prototyp erzeugt mehr Schub als bestehende Elektrospray-Triebwerke.
Ein neuer Ansatz für Satellitenantriebe
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein innovatives Antriebssystem für kleine Satelliten entwickelt. Der vollständig 3D-gedruckte Elektrospray-Antrieb könnte die Herstellungskosten erheblich senken und sogar direkt im Weltraum produziert werden. Diese Technologie könnte die Art und Weise, wie Satelliten im Orbit gesteuert werden, grundlegend verändern.
Wie funktioniert ein Elektrospray-Antrieb?
Ein Elektrospray-Antrieb nutzt ein elektrisches Feld, um eine leitfähige Flüssigkeit in winzige, geladene Tröpfchen zu zerlegen. Diese werden mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen und erzeugen so einen Schub. Diese Technik eignet sich besonders für kleine Satelliten, da sie effizient mit Treibstoff umgeht und präzise Manöver ermöglicht.
Vorteile des 3D-Drucks
Herkömmliche Elektrospray-Triebwerke werden mit aufwendigen und teuren Halbleiterfertigungsmethoden hergestellt. Das MIT-Team hat eine Alternative entwickelt: Durch den Einsatz von 3D-Druck konnten sie ein funktionales Triebwerk mit 32 Emittern herstellen, das kostengünstiger und schneller produziert werden kann.
Modularer Aufbau mit zwei Druckverfahren
Um die komplexen Anforderungen des Antriebs zu erfüllen, kombinierten die Forscher zwei verschiedene 3D-Drucktechniken:
- Zwei-Photonen-Polymerisation: Diese Technik ermöglichte die Herstellung extrem feiner Strukturen, darunter die scharfen Spitzen der Emitter.
- Digital Light Processing (DLP): Dieses Verfahren wurde für größere Komponenten wie den Treibstoffbehälter genutzt.
Durch die Kombination beider Verfahren konnte ein hochpräzises und leistungsfähiges System entwickelt werden.
Herausforderungen und Lösungen
Ein wichtiger Aspekt der Entwicklung war die Materialwahl. Die verwendeten Kunststoffe mussten mit dem leitfähigen Treibstoff kompatibel sein, um Korrosion oder Risse zu vermeiden. Zudem entwickelten die Forscher eine spezielle Klammertechnik, um die einzelnen Komponenten präzise und dicht miteinander zu verbinden.
Leistungsfähigkeit des Prototyps
Tests zeigten, dass der 3D-gedruckte Antrieb eine höhere Schubeffizienz als herkömmliche chemische Raketen und bestehende Elektrospray-Triebwerke erreicht. Zudem entdeckten die Forscher, dass sich der Schub durch Spannungsmodulation effektiver steuern lässt als durch Druckregelung. Dies könnte das Design weiter vereinfachen und die Kosten weiter senken.
Zukünftige Entwicklungen
Das MIT-Team plant, die Technologie weiterzuentwickeln. Dazu gehören:
- Herstellung dichterer und größerer Emitter-Arrays.
- Untersuchung der Vorteile mehrerer Elektroden zur besseren Steuerung des Treibstoffflusses.
- Ein Praxistest mit einem CubeSat, der mit einem vollständig 3D-gedruckten Antrieb ausgestattet ist.
Unsere Einschätzung
Der vollständig 3D-gedruckte Elektrospray-Antrieb könnte die Satellitenindustrie revolutionieren. Die Möglichkeit, Triebwerke direkt im Weltraum zu drucken, würde die Kosten und den logistischen Aufwand erheblich reduzieren. Zudem zeigt der Prototyp bereits eine vielversprechende Leistungsfähigkeit. Sollte sich die Technologie weiterentwickeln, könnte sie ein wichtiger Bestandteil zukünftiger Raumfahrtmissionen werden.
Quellen
- MIT News – „MIT engineers develop a fully 3D-printed electrospray engine“