Dieser leistungsstarke Ionenmotor wird auf der DART-Mission der NASA fliegen, um zu versuchen, einen Asteroiden umzuleiten
Trotz des aktuellen Kampfes der Menschheit gegen das neuartige Coronavirus und obwohl es die meiste Aufmerksamkeit auf sich zieht, gibt es noch andere Bedrohungen. Die sehr reale Bedrohung eines möglichen Asteroideneinschlags auf der Erde in der Zukunft tritt vorerst in den Hintergrund, aber sie ist immer noch da.
Obwohl ein Asteroideneinschlag im Moment irgendwie kurzlebig erscheint, ist er eine echte Bedrohung und eine, die – anders als ein Coronavirus – das Potenzial hat, die Menschheit zu zerstören. Agenturen wie die NASA und die ESA arbeiten noch immer an ihren Plänen, uns vor dieser Bedrohung zu schützen.
NASAs DART ( Doppelter Asteroiden-Umleitungstest )-Mission soll am 22. Juli 2021 starten. Es handelt sich um eine Demonstrationsmission zur Untersuchung der Nutzung eines kinetischen Aufpralls zur Ablenkung eines Asteroiden. Es wird auf das winzige binäre Asteroidensystem Didymos (oder 65803 Didymos) zusteuern. Dieses Doppelasteroidensystem stellt keine Bedrohung für die Erde dar.
Der größere des Paares, Didymos A genannt, hat einen Durchmesser von etwa 780 Metern (2560 Fuß), während der kleinere, Didymos B, nur etwa 160 Meter (535 Fuß) misst. DART wird selbst in den Didymos B krachen nahe der typischen Größe eines Asteroiden, der die Erde bedroht.
Ein simuliertes Bild des binären Asteroiden Didymos, basierend auf Beobachtungsdaten. Bildquelle: Naidu et al., AIDA Workshop, 2016
DART hat viel Platz, um Didymos zu erreichen. Nach dem Start im Juli 2021 wird es sein Ziel am 22. September erreichen, wenn sich der binäre Asteroid innerhalb von 11 Millionen km (6,8 Millionen Meilen) von der Erde befindet. Und um dorthin zu gelangen, wird es auf einen leistungsstarken Ionenmotor genannt Evolutionary Xenon Thruster der NASA – Commercial ( WEITER-C ).
Das Triebwerk besteht aus zwei Hauptkomponenten: dem Triebwerk und der Power Processing Unit (PPU). NEXT-C bereitet sich mit einer Reihe von Leistungs- und Umwelttests auf die Mission vor. Das Triebwerk wurde Vibrations-, Thermovakuum- und Leistungstests unterzogen, bevor es in seine PPU integriert wurde. Es wurde auch simulierten Raumfahrtbedingungen ausgesetzt: den extremen Vibrationen beim Start und der extremen Kälte des Weltraums.
Die Leistungsverarbeitungseinheit des Triebwerks wird nach erfolgreichem Test aus einer anderen Vakuumkammer entfernt.
Credits: NASA/Bridget Caswell
NEXT-C ist eine leistungsstarke Engine. Es ist nichts wie eine Rakete, die einen enormen Schub erfordert, um etwas von der Erdanziehungskraft abzuheben. Aber in Bezug auf Ionenantriebe ist es eine sehr leistungsstarke Einheit. Es ist etwa dreimal stärker als das NSTAR Ionen-Antriebe auf den NASA-Raumsonden DAWN und Deep Space One.
NEXT kann 6,9 kW Schubleistung und 236 mN Schub erzeugen. Das Triebwerk hat den höchsten Gesamtimpuls aller Ionentriebwerke erzeugt: 17 MN·s. Es hat auch einen spezifischen Impuls von 4.190 Sekunden im Vergleich zu NSTARs 3.120 Sekunden, der ein Maß dafür ist, wie effizient es Treibmittel verwendet.
Ionenantriebe verbrennen keinen Treibstoff wie eine Rakete, obwohl sie ein Treibmittel verwenden. Typischerweise ist das Treibmittel Xenon, wie in NEXT-C. Die NEXT-C-Ionen-Engine ist ein Doppelnetzsystem.
Das Xenon wird in eine Kammer eingespeist, wo es auf das erste oder vorgeschaltete Gitter trifft. Solaranlagen liefern den Strom, und das erste Netz wird positiv geladen. Wenn die Xenon-Ionen das vorgelagerte Gitter passieren, werden sie positiv geladen. Dies zieht sie zum zweiten oder Beschleunigergitter, das negativ geladen ist. Dadurch werden sie aus dem Triebwerk geschleudert und sorgen für Schub. Der Schub ist gleich der Kraft zwischen den vorgeschalteten Ionen und dem Beschleunigergitter.
NASA Evolutionary Xenon Thruster wird in einer Vakuumkammer getestet. Bildquelle: NASA
Wenn DART den binären Asteroiden Didymos erreicht, wird es etwas Gesellschaft haben. Die italienische Raumfahrtbehörde stellt LICIA (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids) für die Mission zur Verfügung. LICIA besteht aus 6 Cubesats, die sich vor dem Aufprall mit Didymos B von DART trennen. Es nimmt Bilder des Aufpralls und der bei der Kollision ausgeworfenen Trümmer auf und überträgt sie zurück zur Erde.
Es wird erwartet, dass der Aufprall die Umlaufgeschwindigkeit von Didymos B um etwa einen halben Millimeter pro Sekunde ändert. Dadurch ändert sich seine Rotationsperiode um einen so großen Betrag, dass erdbasierte Teleskope ihn erkennen können. Es wird auch einen Krater in der Oberfläche hinterlassen, der etwa 20 m breit ist.
Obwohl DART beim Aufprall zerstört wird, plant die ESA eine Folgemission. Es heißt Zeit , und es soll 2024 auf den Markt kommen und 2027 eintreffen. Hera wird nicht nur die Auswirkungen des DART-Einschlags untersuchen, sondern auch eine Reihe von Instrumenten mit sich führen, um mehr über binäre Asteroiden und das Innere des Asteroiden zu erfahren.
Mehr:
- Pressemitteilung: Leistungsstarker Thruster ist für Demonstrationsmission zum Asteroiden vorbereitet
- Wikipedia: NEXT Ionenstrahlruder
- DIES: Hera-Mission