Einzelprojekt
Lifetime Evaluation of Low-Power Ion Thrusters
Geldgeber: European Space Agency; Europäische Union
Laufzeit: 2019-2023
Ausführliche Beschreibung:
Gitterionentriebwerke erzeugen Schub, indem Ionen aus einem Plasma mit Hilfe elektrostatischer Felder über ein Gittersystem ausgestoßen werden. Dieses Gittersystem verändert sich während des Betriebs durch fortlaufende Erosionsprozesse (Sputtern). Dadurch wird die Funktionalität des Triebwerks im Laufe der Zeit immer schlechter, bis es irgendwann gar nicht mehr funktioniert. Die Stabilität des Gittersystems ist daher maßgeblich für die Lebensdauer eines Ionentriebwerks verantwortlich. Trotz der Erosion der Gitter bewegt sich die Lebensdauer in der Größenordnung von vielen Tausend Stunden. Für die Bestimmung der Lebensdauer ist es folglich nicht zielführend, ein Triebwerk für solch lange Zeiträume im Labor zu betreiben.
Um dennoch Aussagen über die Lebensdauer zu treffen zu können, werden Modellierungen durchgeführt. Diese werden mit experimentellen Daten verglichen, die in einem kürzeren Zeitraum gewonnen wurden. Die Lebensdauer wird bei positiver Validierung aus dem Modell berechnet.
Im Rahmen des ESA-Projekts "Lifetime Evaluation of Low-Power Ion Thrusters" wird ein solcher Langzeittest mit kleinen Triebwerken (µN-Schubklasse) von ArianeGroup (Modell: RITµX) durchgeführt und werden die gemessenen Gittererosionen mit Modellrechnungen von Kollegen des Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. verglichen. Bei diesem Test werden beide RIT-µX für 2000 Stunden parallel in der Weltraumsimulationsanlage JUMBO bei verschiedenen Schüben betrieben. Alle 500 Stunden werden die Gitter der Triebwerke mit Hilfe verschiedener optischer Methoden genau analysiert.
Gitterionentriebwerke erzeugen Schub, indem Ionen aus einem Plasma mit Hilfe elektrostatischer Felder über ein Gittersystem ausgestoßen werden. Dieses Gittersystem verändert sich während des Betriebs durch fortlaufende Erosionsprozesse (Sputtern). Dadurch wird die Funktionalität des Triebwerks im Laufe der Zeit immer schlechter, bis es irgendwann gar nicht mehr funktioniert. Die Stabilität des Gittersystems ist daher maßgeblich für die Lebensdauer eines Ionentriebwerks verantwortlich. Trotz der Erosion der Gitter bewegt sich die Lebensdauer in der Größenordnung von vielen Tausend Stunden. Für die Bestimmung der Lebensdauer ist es folglich nicht zielführend, ein Triebwerk für solch lange Zeiträume im Labor zu betreiben.
Um dennoch Aussagen über die Lebensdauer zu treffen zu können, werden Modellierungen durchgeführt. Diese werden mit experimentellen Daten verglichen, die in einem kürzeren Zeitraum gewonnen wurden. Die Lebensdauer wird bei positiver Validierung aus dem Modell berechnet.
Im Rahmen des ESA-Projekts "Lifetime Evaluation of Low-Power Ion Thrusters" wird ein solcher Langzeittest mit kleinen Triebwerken (µN-Schubklasse) von ArianeGroup (Modell: RITµX) durchgeführt und werden die gemessenen Gittererosionen mit Modellrechnungen von Kollegen des Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. verglichen. Bei diesem Test werden beide RIT-µX für 2000 Stunden parallel in der Weltraumsimulationsanlage JUMBO bei verschiedenen Schüben betrieben. Alle 500 Stunden werden die Gitter der Triebwerke mit Hilfe verschiedener optischer Methoden genau analysiert.
