Airbus Defence and Space

Klein und doch ganz groß

In Satellitenantriebssystemen steckt viel hochkarätige Technologie

Der Standort Lampoldshausen hat sich auf diesem Gebiet spezialisiert und sich zum europaweit einzigartigen Kompetenzzentrum entwickelt. Kaum ein europäischer Satellit startet derzeit ohne Antrieb aus Lampoldshausen.

Im Vergleich zu einem Vulcain Triebwerk der Ariane erscheinen die für Satelliten geradezu winzig. Ihre Aufgaben sind aber die gleichen - sie erzeugen Schubkraft. Bei Kleintriebwerken geht es allerdings nicht um die Entfaltung riesiger Schubkräfte, sondern um fein dosierte Impulse, mit deren Hilfe Satelliten und Sonden ihre endgültige Bahn und Position erreichen und halten. Hier ist höchste Präzision und Zuverlässigkeit gefragt, und zwar über ein ganzes Satellitenleben von 15 Jahren hinweg. Für Satellitenantriebe werden vier verschiedene Triebwerkstypen gebaut und ständig weiterentwickelt.

Triebwerk Assembly  © Airbus Defence and Space

1N Triebwerk/ Einstoff

Das 1-Newton-Triebwerk ist so groß wie eine kleine Taschenlampe und wiegt ganze 300 Gramm. Das Triebwerk ist sowohl für den Dauerbetrieb als auch für viele kurze Pulse geeignet. Als Treibstoff verwendet es Hydrazin. Dieser wird in einem Katalysator gezündet und wandelt Energie in Schubkraft um. Das 1-Newton-Triebwerk wird seit langem erfolgreich zur Bahn- und Lageregelung von kleineren Satelliten wie beispielsweise für Wissenschafts- oder Erdbeobachtungssatelliten eingesetzt.

10N + 22N Triebwerk/ Zweistoff

Diese Triebwerke erhalten Ihre Schubkraft durch das Zusammenführen eines Brennstoffes und eines Oxidators. Die Tanks beider Stoffe fassen ca. 1400 Liter. Der Oxidator ein Stickstoff-Sauerstoff Gemisch, der Brennstoff in den meisten Fällen Monomethylhydrazin. Ein Katalysator wird nicht benötigt. Die Verbrennung und somit die Schubkraft entsteht, sobald beide Stoffe in der Brennkammer eingespritzt und eine Verbindung eingehen. Die daraus resultierende Reaktion verursacht die Verbrennung. 10N und 22N Triebwerke werden für größere - wie z.B. Telekommunikationssatelliten - eingesetzt. Das 10-Newton-Triebwerk hat eine Leistung von rund 20 PS und ist eines der erfolgreichsten Produkte von Airbus Defence and Space. Mehr als 80 Satelliten fliegen oder flogen mit diesen Triebwerken, darunter die Kommunikationssatelliten aller großen Betreiber. Das 22-Newton-Triebwerk ist das jüngste Produkt in der Familie der Zweistoff-Triebwerke. Ebenso wie das 10-Newton-Triebwerk ist dieser Antrieb geeignet für die Bahn und Lageregelung größerer Satelliten.
Mit dem 400N Apogäumsmotor erreichen geostationäre Satelliten nach dem Aussetzen durch die Trägerrakete ihre endgültige Umlaufbahn in 36.000 Kilometern Höhe. © Airbus Defence and Space

Von Single Seat zu Double Seat

Die Spezialisten bei Airbus Defence and Space entwickeln stetig neue Technologien oder modernisieren bereits vorhandene. So hat auch das erfolgreiche 10N Triebwerk im Laufe der Jahre eine Komplettüberholung erfahren. Ursprünglich verfügte es über ein Ventil, durch das der Treibstoff in die Brennkammer gespritzt wurde. Das neue Double Seat Triebwerk ist mit zwei Ventilen ausgerüstet. Die älteren Single Seat Triebwerke konnten im Fall eines Ausfalls nicht auf ein zweites Ventil ausweichen. Im schlimmsten Fall musste eine ganze Triebwerksgruppe stillgelegt werden. Sämtliche 10N Triebwerke neuerer Generation verfügen über die Double Seat Technologie.

400N Apogäumstriebwerk

Dieses Zweistoff-Triebwerk stellt jeden Automotor in den Schatten: Es erzeugt 850 PS und wiegt dabei nur 3,5 Kilogramm. Es dient als Apogäumsmotor, mit dem geostationäre Satelliten nach dem Aussetzen durch die Trägerrakete ihre endgültige Umlaufbahn in 36.000 Kilometern Höhe erreichen, oder als Antrieb für Forschungssonden, die weit ins Weltall hinaus fliegen. Mehr als 60 Satelliten und Sonden wurden bereits mit diesem Kraftpaket ausgestattet. Wie das 10-Newton-Triebwerk wird es auf vielen Kommunikationssatelliten der weltweit führenden Betreibergesellschaften eingesetzt.

Wie kommt der Treibstoff in die Brennkammer?

Sämtliche Triebwerke eines Satelliten sind so angeordnet, dass sie mit ihren kontinuierlich produzierten Abgasen kein technisches Equipment wie Radaranlagen oder Antennen negativ beeinflussen. Der Weg, den der Treibstoff und der Oxidator vom Tank bis zum Triebwerk überbrücken muss, kann somit recht lang sein. Um genug Druck zu erzeugen, verfügt das Antriebsystem über zwei Hochdrucktanks, die mit dem Treibgas Helium gefüllt sind. Das Helium wird über Pyroventile Filter, Regler und Druckmesswertgeber in das System geführt und erzeugen ähnlich wie bei einer Haarsprayflasche Druck. Das Helium sorgt in den Treibstofftanks für genügend Förderdruck und somit für ein gleichmässiges Einspritzen der Treibstoffe in die Triebwerke. Diese Heliumtanks fassen 50-90 Liter.

Unified Propulsion System (UPS)

Um eine maximale Lebensdauer der Satelliten bei größter Gewichtseinsparung zu ermöglichen, entwickelte Airbus Defence and Space in Lampoldshausen das UPS (Unified Propulsion System). Das UPS umfasst vier Komponenten: Den Apogäumsmotor, bis zu 16 Kleintriebwerke, Hochdruck- und Treibstofftanks. Airbus Defence and Space ist das einzige Raumfahrtunternehmen weltweit, das ein derartiges Komplettsystem erfolgreich am kommerziellen Markt anbietet. Mit der Entscheidung, komplette Antriebsysteme anzubieten, hat Lampoldshausen seine Position besonders auf dem europäischen Telekommunikationsmarkt stark ausbauen können. Mittlerweile hat Airbus Defence and Space hier einen Marktanteil von ca. 90%. Beide großen Europäischen Satellitenplattformen, Eurostar und Spacebus, werden mit Antriebsystemen aus Lampoldshausen ausgerüstet. Jedes Jahr werden 6-8 Systeme ausgeliefert. Insgesamt wurden bereits 62 fertig gestellt. Die Entscheidung, komplette Systeme zur Anlieferung an die Integration hat einen einfachen fertigungstechnischen Hintergrund. Ursprünglich wurde das Antriebssystem in Lampoldshausen vor Ort in den Satelliten integriert. Das hatte zur Folge, dass keinerlei Arbeiten parallel durchgeführt werden konnten. Seit der Einführung des UPS werden komplette Systeme an die Integrationszentren wie Cannes, Toulouse oder Friedrichshafen verschickt. Somit konnte die Durchlaufzeit eines Satelliten erheblich verkürzt werden. Das UPS ist eine deutsch-französiche Kooperation. So werden beispielsweise die Heliumtanks bei Airbus Defence and Space in Bordeaux, die Treibstofftanks in Bremen und der Rest in Lampoldshausen gefertigt.

Der Kunde steht an erster Stelle

Doch Airbus Defence and Space produziert nicht nur Antriebsysteme und Ausrüstungen für den Einsatz im Weltraum - das Unternehmen liefert auch alle erforderlichen Dienstleistungen bis zum erfolgreichen Start. So werden Kunden bei Satellitenstarts vor Ort am Startplatz, unter anderem in Kourou in Französisch Guayana, Cape Canaveral in den USA, Plesetsk in Russland sowie Baikonur in Kasachstan unterstützt. Experten von Airbus Defence and Space helfen beim Einbau des Satelliten in die Trägerrakete, betanken den Satelliten und führen die abschließenden Tests des Satelliten-Antriebes durch, bevor der Start freigegeben wird. Treibstoffe werden für den Einsatz in Raumfahrzeugen bei Airbus Defence and Space aufbereitet und an jeden Startplatz geliefert. Speziell ausgebildete Betankungs-Mannschaften sowie Betankungs- und Checkout-Anlagen stehen für den jeweiligen Startplatz zur Verfügung.

Das 10-Newton-Triebwerk © Airbus Defence and Space

Das 10-Newton-Triebwerk ist so groß wie eine kleine Taschenlampe und wiegt ganze 300 Gramm. Das Triebwerk ist eines der erfolgreichsten Produkte von Airbus Defence and Space. Kaum ein europäischer Satellit startet derzeit ohne Antrieb aus Lampoldshausen

 

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