Dampfbetriebene Raumfahrzeuge könnten die Asteroidenerkundung ankurbeln

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Als die Idee des Asteroidenabbaus zum ersten Mal boomte, sprachen viele der beteiligten Firmen über die Verwendung von Treibstoffen auf Wasserbasis, um ihre Raumfahrzeuge anzutreiben. Die Idee war, dass Eis auf Asteroiden so reichlich vorhanden ist, dass es in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden könnte, um einen effizienteren Brennstoff herzustellen. Dies wäre eine billige Möglichkeit, die Lebensdauer jeder Mission zu verlängern.

Aber als die bekanntesten Asteroiden-Bergbauunternehmen um die Finanzierung kämpften und schließlich aufgekauft wurden, schwand ein Großteil des Interesses an wasserbetriebenen Raumfahrzeugen zusammen mit ihnen. Jetzt erhöht ein neues Projekt erneut die Möglichkeit eines Dampfzeitalters des Weltraums.

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Letzten Monat stellte ein Team unter der Leitung der University of Central Florida (UCF) ein Raumschiff vor, das Asteroiden mit Wasser erforschen und nicht abbauen wird. Anstatt die Mission zu beenden, wenn dem Gerät der Treibstoff ausgeht, zieht das WINE-Fahrzeug (World Is Not Enough) Wassertreibstoff direkt aus den Himmelskörpern, die es besucht. Der Ansatz des WINE-Teams unterscheidet sich von der früheren Idee darin, dass Wasser direkt verwendet wird, anstatt es in Gase zu zerlegen. Das ist theoretisch günstiger und weniger störanfällig. Wir wollen vorhandene Ressourcen nutzen, sagt Phil Metzger, der das Projekt für UCF leitet. Wir müssen auf angemessene Technologie umsteigen, nicht auf Hightech.

Nach der Landung auf einem eisigen Körper wie einem Asteroiden wird WINE in das Eis bohren. Es schmilzt das Wasser, fängt es auf und gefriert es im Tank des Raumfahrzeugs, der etwa ein Drittel seines Volumens einnimmt. Wenn es bereit für den Start ist, erhitzt es das gefrorene Wasser im Laufe von etwa 10 Tagen mit Solar- oder Atomkraft und baut im Inneren Druck auf. Dann wird der Druck schlagartig als Dampf freigesetzt und schießt das Raumschiff zu seinem nächsten Ziel in der Nähe. Das Konzept erinnert an die von den Asteroiden-Bergbauunternehmen Deep Space Industries (DSI) und Planetary Resources vorgeschlagenen. Grant Bonin, ehemaliger Chefingenieur von DSI, nannte seinen Prototyp einst Prospector-1 ein fliegender Dampfkessel.

Dampfkraft erweist sich bereits als effektives Werkzeug im Erdorbit. DSI hatte zuvor eine Technik angewendet, die als elektrothermischer Antrieb auf Wasserbasis (im Wesentlichen Dampfkraft) bekannt ist, um den Comet zu entwickeln, ein Gerät, das Satelliten im Orbit manövrieren kann. Bradford Space, das DSI gekauft hat, verkauft es weiterhin. Beim kürzlichen Start von Ride-Sharing SSO-A SmallSat Express im vergangenen Jahr waren vier der Satelliten, die per Anhalter mitgenommen wurden, mit dem wassergetriebenen Comet ausgestattet. Der frühere Konkurrent von DSI, Planetary Resources, schlug ein ähnliches Konzept vor und hoffte, dass die Satelliten für immer mit Treibstoff aus Wasser aus erdnahen Asteroiden nachgefüllt werden könnten, anstatt ihre Mission zu beenden, wenn ihnen der Treibstoff ausgeht.

Comet-Antriebssystem. Bradford-Raum

Das Silicon-Valley-Startup Momentus versucht auch, die Fähigkeiten von Wasser im Orbit auf die nächste Stufe zu heben, indem es es in Plasma umwandelt. Sie wollen eine höhere Leistung aus dem Wasser herausholen, indem sie es auf Temperaturen überhitzen, die denen auf der Sonnenoberfläche nahekommen. Die resultierende Kraft würde verwendet, um Satelliten um die Erde zu bewegen. Der erste weltraumgestützte Test des elektrothermischen Triebwerks des Unternehmens ist für dieses Jahr geplant .

Metzger sieht WINE in Schwärmen rund um den Asteroidengürtel operieren, erstklassige Orte für den Bergbau auskundschaften oder dazu verwendet werden, die Reichweite eines planetaren Landers zu erweitern. Am Ende des Tages würden Sie einen Atlas der Körper des Sonnensystems erhalten, sagt Kris Zacny, der Direktor der Exploration Technology Group bei Honeybee Robotics, die mit UCF zusammenarbeitet.

Die Verwendung von Dampf auf diese Weise ist nicht besonders effizient. Im Weltraum kann Wasser jedoch eine bestimmte Nische füllen. Es ist umweltfreundlich, bietet die Aussicht auf Weltraumnachfüllungen und hat sich hier zu Hause bewährt. Der größte Reiz von Dampfmaschinen liegt in ihrer Einfachheit, sagt Alison Dufresne, Raumfahrtantriebs- und Systemingenieurin bei Bradford Space. Dampfmaschinen gibt es schon lange. Wir wissen, wie sie funktionieren.

Solange WINE Zugang zu Solar- oder Kernenergie und Wasser hat, kann es theoretisch unbegrenzt forschen. Der Dampfschub gibt dem Schiff jedoch nur genug Kraft, um sich in Situationen mit sehr geringer Schwerkraft zu bewegen, was bedeutet, dass es in absehbarer Zeit nicht vom Jupiter zum Mars schießen wird.

Das Bergbau- und Antriebssystem des Schiffs wurde letzten Monat hier auf der Erde erfolgreich getestet. Die Tests zeigten, dass WINE genug Kraft erzeugen kann, um zwischen Asteroiden zu springen, indem Wasser aus Modell-Asteroidenmaterial gewonnen wird. Von einem ersten Start ist es jedoch noch weit entfernt, obwohl das Team nach Partnern sucht, um dies zu erreichen. Wir verwenden seit Jahrhunderten Dampf, sagt Zacny. Ohne sie wären wir jetzt nicht hier. Dampf könnte also dieser erste Schritt zur Erforschung des Weltraums sein.

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