SATELLITEN
Windkanal für Satelliten im sehr niedrigen Erdorbit
Redaktion / Pressemitteilung der TU Dresden
astronews.com
18. Februar 2025

Die Treibstoffmenge, die ein Satellit an Bord hat, begrenzt in der Regel die Länge seines möglichen Einsatzes. Das gilt insbesondere für Satelliten auf niedrigen Umlaufbahnen, in denen die Restatmosphäre ständige Bahnkorrekturen erforderlich macht. Diese Restatmosphäre könnte sich aber auch als Treibstoff nutzen lassen. In einem neuen Windkanal in Dresden soll das getestet werden.

Der Satellit GOCE (künstlerische Darstellung) umrundete die Erde auf einer sehr niedrigen Bahn. Bild: ESA [Großansicht]

Forschende der Professur für Raumfahrtsysteme der Technischen Universität Dresden (TUD) entwickeln eine Art Windkanal für den Weltraum. Er bildet die Atmosphäre im sehr niedrigen Erdorbit nach, um eine neue Generation von Satelliten zu testen, die Umgebungsluft als Treibstoff für ihr Antriebssystem nutzt. Das Forschungsprojekt RASP (Residual Atmosphere Simulator) wird von der europäischen Weltraumorganisation (ESA) im Rahmen des ARTES-Programms (ARTES steht für "Advanced Research in Telecommunications Systems") gefördert.

Satelliten mit herkömmlichen Triebwerken können nicht dauerhaft in einer Höhe von 100 bis 250 Kilometern operieren, da die dort vorhandene Restatmosphäre starke Reibung erzeugt. Sie würden in kurzer Zeit große Mengen Treibstoffs verbrauchen, um diesen Widerstand auszugleichen. Um neuartige "luftatmende" Antriebssysteme für Satelliten unter realitätsnahen Bedingungen zu testen, simuliert die Forschungsgruppe an der TUD die Atmosphäre im sehr niedrigen Erdorbit in einer speziellen Vakuumkammer. Sie erzeugen Teilchenströme mit einer Geschwindigkeit von acht Kilometer pro Sekunde, bestehend aus Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen – genau wie in der echten Umlaufbahn.

"Durch diese innovative Antriebsform wären die neuen Satelliten theoretisch unbeschränkt einsatzfähig. Darüber hinaus bietet die geringe Orbithöhe weitere entscheidende Vorteile: Die kürzere Distanz zur Erde ermöglicht eine effizientere Kommunikation durch geringere Signalverzögerungen. Erdbeobachtungssatelliten können Bilder in größerer Auflösung aufnehmen. Auch der Weltraumschrott wird reduziert, da in diesen niedrigen Höhen Trümmerteile schnell abgebremst werden und in der Atmosphäre verglühen", erläutert Prof. Martin Tajmar, Inhaber der Professur für Raumfahrtsysteme.

Bisher fehlten im Raumfahrtsektor geeignete Versuchsstände, mit denen die Bedingungen in der erdnahen Umlaufbahn realitätsnah simuliert werden können. Das auf 2,5 Jahre angelegte Projekt RASP schließt diese Lücke und soll so einen entscheidenden Beitrag zur Weiterentwicklung nachhaltiger und effizienter Satellitenantriebe leisten.