Institutsleiter

Prof. Dr.-Ing.
Stefanos Fasoulas

Stellvertreter

Prof. Dr.-Ing. Sabine Klinkner

Prof. Dr. rer. nat. Alfred Krabbe

Sekretariat
Prof. Fasoulas

Larissa Schunter

Sekretariat
Prof. Klinkner

Annegret Möller

Sekretariat
Prof. Krabbe

Barbara Klett

Administration

Dr. Thomas Wegmann

 


Institut für Raumfahrtsysteme
Pfaffenwaldring 29
70569 Stuttgart

Tel. +49 711 685-69604
Fax +49 711 685-63596

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Elektrische Raumfahrtantriebe

In der Raumfahrt wurde schon früh erkannt, dass bei chemischen Raketenantrieben das Antriebsvermögen so gering ist, dass nur mit mehrfacher Stufung und kleinem Nutzlastanteil Missionen mit höherem Antriebsbedarf erfolgreich durchgeführt werden können. Der Grund hierfür liegt im zu geringen Energiegehalt der Treibstoffe, wodurch die maximal erreichbare Austrittsgeschwindigkeit aus einer Raketendüse auf ca. 4 bis 5 km/s begrenzt ist.

Eine Möglichkeit, diese Beschränkung zu überwinden, ist die Einkopplung zusätzlicher Energie, z.B. in Form von elektrischer Energie. Dies wurde schon 1906 von Goddard und später von Hermann Oberth in seinem Buch "Die Rakete zu den Planetenräumen" ausgeführt. Da erst nach dem zweiten Weltkrieg die Entwicklung von Großraketen die Möglichkeiten der Weltraumfahrt konkret werden ließ, waren es hauptsächlich die Arbeiten von Ernst Stuhlinger, die erneut auf die Vorzüge elektrischer Raumfahrtantriebe aufmerksam machten und die seit den 60iger Jahren weltweit zu umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsprogrammen führten.

Ganz unterschiedliche Konzepte wurden untersucht, die sich vor allem im Beschleunigungsmechanismus unterscheiden, da mit elektrischer Energie rein elektrothermisch, elektrostatisch oder elektromagnetisch beschleunigt werden kann. Zur Ausnutzung elektrostatischer oder elektromagnetischer Beschleunigungskräfte müssen durch Ionisation des Treibstoffes erst Ladungsträger erzeugt werden.

Bei den meisten elektrischen Raumfahrtantrieben kann die Austrittsgeschwindigkeit durch Regelung der zugeführten Leistung und des Treibstoffes sowie der Wahl des Treibstoffes in einem weiten Bereich variiert werden. Die Triebwerksklassen unterscheiden sich jedoch grundsätzlich in den maximal erreichbaren Austrittsgeschwindigkeiten, der Schubdichte, dem Schub-Leistungsverhältnis sowie in den Treibstoffauswahlkriterien.

Am Institut für Raumfahrtsysteme stehen umfangreiche Versuchseinrichtungen für die Entwicklung von elektrischen Antrieben zur Verfügung.