Das französische Startup-Unternehmen Thrustme berichtet in einer Veröffentlichung des Wissenschaftsjournals Nature über die ersten Orbital-Tests eines mit elementarem Jod betriebenen elektrischen Antriebssystems. Dabei habe sich der Antrieb als geeignet erwiesen, die Umlaufbahnen sogenannter Cubesats, der Kleinsatelliten, die verschiedene Betreiber zu Megakonstellationen aufrüsten wollen, gezielt zu ändern, so die Forschenden.

Gegen Weltraumschrott: Kleinsatelliten lassen sich mit diesem neuen Elektroantrieb steuern

Thrustme sieht in der Technologie einen „Durchbruch für Satellitenbetreiber“. Denn das System könnte sich vorrangig auf die Bemühungen um Nachhaltigkeit im Weltraum auswirken. Es ermöglicht einem kleinen Satelliten, seine Umlaufbahn zu verändern, Kollisionen zu vermeiden und einen kontrollierten Wiedereintritt in die Erdatmosphäre, das sogenannte Deorbiting, einzuleiten, um dabei gezielt zu verglühen. Diesen Vorgang könnte der Satellit gleichzeitig noch filmen, um den Beweis zur Erde zu streamen.

Das würde sicherlich zur Verringerung des Weltraummülls in der unteren Erdumlaufbahn beitragen. Jedenfalls bringt der Antrieb erstmals eine Kontrolle der in den Orbit ausgesetzten Satelliten ins Spiel, der über die Positionsänderung der Sonnensegel hinausgeht.

Das erste elektrische Jod-Antriebssystem befindet sich an Bord des Beihangkongshi-1, eines Kleinsatelliten des chinesischen Satellitenherstellers Spacety. Der Satellit wurde schon im November 2020 mit einer Rakete vom Typ Langer-Marsch-6 zusammen mit einer Reihe von Satelliten für das argentinische Fernerkundungsunternehmen Satellogic in die Umlaufbahn gebracht.

Ende Dezember und Anfang Januar hatte Thrustme den Antrieb testweise gezündet. In der Kumulation der beiden Zündungen konnte eine Höhenänderung von insgesamt 700 Metern erreicht werden. Das ist aus Sicht des Unternehmens ein voller Erfolg und ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Kommerzialisierung der Technologie.

Tatsächlich passt die Entwicklung in eine Zeit, in der private Flottenbetreiber sogenannte Megakonstellationen im Weltall aufbauen, die jeweils aus Hunderten oder Tausenden von Satelliten bestehen sollen. SpaceX hat bereits mehr als 1.600 Satelliten im All und verfügt über eine gültige Genehmigung, das Netz im ersten Schritt auf bis zu rund 4.400 Satelliten auszubauen. In der Endausbaustufe soll das bis zu Zehnfache dieses Werts die Erde umkreisen.

Umso wichtiger wird es für alle Beteiligten, zu vermeiden, dass diese Konstellationen zu Weltraumschrott werden. Denn Explosionen, die durch verbleibende Treibstoff- und Batteriereste von Satelliten und Raketen verursacht werden, sowie Kollisionen zwischen Raumfahrzeugen tragen schon jetzt wesentlich zum wachsenden Problem des Weltraummülls bei.

Schätzungen der Europäischen Weltraumbehörde Esa zufolge befanden sich schon im Januar 2021 34.000 Trümmerteile mit einer Größe von mehr als zehn Zentimetern und 900.000 Teile mit einer Größe zwischen einem und zehn Zentimetern in der Umlaufbahn. Das klingt zunächst nach einem relativ kleinen Problem – vor allem angesichts der Objektgröße. Dabei gilt allerdings zu bedenken, dass bei einer Geschwindigkeit von mehreren Kilometern pro Sekunde selbst kleinste Trümmerteile andere Raumfahrzeuge bedrohen können. Die Internationale Raumstation ISS war erst dieser Tage von einem solchen Problem potenziell bedroht.

Nun ist es nicht so, dass es bislang keinerlei Antriebsmöglichkeiten für Kleinsatelliten gibt. Allerdings verwenden die meisten konventionellen elektrischen Antriebssysteme seltene und entsprechend teure Gase wie Xenon oder Krypton, die unter hohem Druck gelagert werden müssen. Das Handling des Jods für den neuen Antrieb ist dabei weitaus einfacher und das Ausgangsmaterial ist deutlich billiger.

Der Jodantrieb wird als vorkonfektioniertes Bauteil geliefert, das bereits komplett mit festem Jod befüllt ist und sich leicht integrieren lassen soll. Beim Erhitzen verwandelt sich das feste Jod dann in Gas, ohne in eine flüssige Phase überzugehen. Entsprechend groß ist das Interesse aus der Industrie. Thrustme berichtet von „mehreren Kunden“, an die das System ausgeliefert werden soll. Derweil laufen die Tests der Entwicklung auf verschiedenen chinesischen Satelliten weiter.

Thrustme ist eine Ausgründung der École Polytechnique und des französischen Nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS). Das Unternehmen wurde auch von der Esa im Rahmen des Artes-Programms (Advanced Research in Telecommunications Systems) unterstützt. Mit dem 2016 gegründeten chinesischen Hersteller Spacety arbeiten die Franzosen schon seit 2019 zusammen.