Thermisches Lichtbogentriebwerk

Das Thermische Lichtbogentriebwerk (TLT), (engl. Arcjet), ist ein elektrischer Raumfahrtantrieb.

Funktion

Zwischen einer Kathode und einer Anode wird ein Lichtbogen gebildet. Dabei ist die Anode meist die gesamte Düsenkammer bis zum Austritt; der Ansatz des Lichtbogens an ihr wird mittels eines Kaltgasmantels so weit wie möglich nach hinten verschoben, dazwischen fließt der Treibstoff, welcher durch den Lichtbogen stark aufgeheizt wird (ca. 5.000 K). Der Schub wird also nur durch den thermischen Effekt der Expansion erzeugt und nicht durch Magnetfelder (im Unterschied zum MPD). Arcjet-Triebwerke werden zur Lageregelung von Satelliten eingesetzt, hierbei verwendet man als Treibstoff typischerweise Ammoniak oder Hydrazin. Bei größeren Triebwerken ist der Einsatz von Wasserstoff geplant, weil man damit einen höheren spezifischen Impuls erreichen kann. Die Bezeichnung Treibstoff ist in Verbindung mit elektrischen Triebwerken irreführend, da der Treibstoff nur den Impuls liefert. Der eigentliche Treibstoff ist der Strom, der von Solarpanelen oder durch einen Kernreaktor geliefert wird. Der verfügbare Schub ist gering im Vergleich zu chemischen Raketentriebwerken und liegt typischerweise im mNewton- bis Newton-Bereich, dagegen ist die Laufdauer erheblich höher und es wird weniger Treibstoff benötigt.

Technische Realisierungen

TLTs werden u.a. am Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart untersucht und entwickelt. Leistungsklassen reichen von 1 kW und einigen Ampère bis 100 kW und ca. 1 kA. Die dabei erzielten Austrittsgeschwindigkeiten liegen im Bereich von 15 km/s mit Wasserstoff.

Für zwei im Rahmen des Stuttgarter Kleinsatellitenprogramms geplante Missionen soll ein TLT als Hauptantriebssystem eingesetzt werden: Die Perseus-Mission des Instituts für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart soll als Testplattform für ein Duo von elektrischen Antriebssystemen fungieren. Der Satellit Baden-Württemberg 1 soll dann mit dem Lichtbogenantrieb und mehreren iMPD-Triebwerken 2012 zum Mond fliegen.

Siehe auch

• Liste der Raumflugkörper mit elektrischem Antrieb

Weiterführende Literatur

• Prof. Monika Auweter-Kurtz: Lichtbogenantriebe für Weltraumaufgaben. B.G. Teubner, Stuttgart 1992, ISBN 978-3519061397.

Weblinks

• Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart
• ARCjet der Universität Stuttgart
• Stuttgarter Kleinsatellitenprogramm
• Mit elektrischem Antrieb durch den Raum - DLR PDF (1,35 MB)
• Bericht der Deutschen Welle