Smart-1 und der Ionenantrieb

SMART-1 Der Ionenantrieb ist eine relativ neue Fortbewegungsmöglichkeit im Vakuum, die allerdings deshalb nur im Weltraum funktioniert. Sie wurde erstmals durch die Mondssonde SMART-1 (Small Missions for Advanced Research in Technology) erfolgreich getestet. Der Treibstoff für diesen Antrieb ist meist das Edelgas Xenon und die Fortbewegung erfolgt durch das Rückstoßprinzip. Wir möchten nun anschaulich, allerdings vereinfacht erklären, wie der Ionenantrieb funktioniert.

Hier ist eine Animation zum Ionenantrieb: ionenantrieb.ppt

Passend zu der Animation sind die folgenden Erklärungen:

1. Der rote Pfeil stellt in dieser Darstellung den Treibstoff Xenon da. Die kleinen roten Kreise sind sozusagen die Xenon-Atome, welche eine gleiche Anzahl an positiv und negativ geladenen Teilchen besitzen. Dadurch sind sie neutral geladen.

2. Diese Xenon-Atome werden nun, mithilfe der durch die Solarzellen gewonnenen Energie, ionisiert. Dies ist in der Grafik mit blau dargestellt. Das bedeutet, dass aus der Atomhülle der Xenon-Atome Elektronen entfernt werden. Da die Elektronen negative Teilchen sind, befindet sich in den Atomen nun also eine Überzahl an Protonen, den positiv geladenen Teilchen. Aus diesem Grund ist das gesamte Atom nun positiv geladen.

3. Die nun also positiv geladenen Atome gelangen nun weiter in ein so genanntes Elektromagnetisches Feld. In diesem werden sie beschleunigt. Dies geschieht, weil auf der einen Seite dieses Feldes eine positiv geladene Wand ist. Von ihr werden die positiv geladenen Atome abgestoßen (gleiche Ladungen stoßen sich ab). Auf der anderen Seite des Feldes gibt es noch eine negativ geladene Wand. Von ihr werden die positiv geladenen Atome angezogen (unterschiedliche Ladungen ziehen sich an). Außerdem wirkt die Lorenzkraft, die in einem Elektromagnetischen Feld auf sich bewegende, elektrisch geladene Teilchen, also die Atome, wirkt.

4. Die beschleunigten Xenon-Atome gelangen nun weiter zu dem Neutralisator. Wie der Name schon sagt, neutralisiert er die Atome wieder, indem er ihnen die fehlenden Elektronen wieder hinzufügt. Die Atome werden aus diesem Grund wieder rot. Sie sind nun also wieder neutral geladen.

5. Durch die Beschleunigung, die in dem Elektromagnetischen Feld erfolgte, werden die Xenon-Atome jetzt mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen. Durch diesen ausgestoßenen Ionenstrahl bewegt sich die Sonde oder Rakete nun vorwärts.

von Katharina Steinbach



Das Bild der SMART-1 kann man auf der Seite der ESA finden. Das Bild im Hintergrund der Website ist ein Bild der NASA.