Zum ersten Mal hat ein Satellit im All einen Hall-Effekt-Antrieb gezündet, der mit festem Zink statt unter Druck stehendem Gas betrieben wird. Das von Muon Space entwickelte Starlight-System absolvierte am 1. Juli an Bord des Testsatelliten SERT-III einen erfolgreichen ersten Test und markiert damit einen neuen Ansatz in der elektrischen Raumfahrtantriebstechnik.
In der Raumfahrtindustrie gelten Hall-Effekt-Antriebe seit Jahren als etablierte Wahl für die effiziente Fortbewegung von Satelliten im Orbit. Die klassische Technologie setzt jedoch fast ausnahmslos auf Edelgase wie Xenon oder Krypton. Diese Gase erfordern hochkomplexe und schwere Hochdruck-Leitsysteme sowie Druckbehälter, was die Konstruktion von Raumfahrzeugen erheblich kompliziert. Das Starlight-Antriebssystem bricht mit diesem Konstruktionsprinzip, indem es auf einen Aggregatzustand setzt, der bei Raumtemperatur stabil bleibt und ohne jegliche Gasbehälter auskommt.
Erfolgreicher Erstversuch und Orbitaldaten von SERT-III
Der erste gezielte Test des Zink-Antriebs im Erdorbit fand am 1. Juli statt. Dabei war das Triebwerk an Bord des eigens für diesen Zweck konstruierten Satelliten SERT-III montiert, der zuvor am 30. März ins All gestartet worden war. Während des zehnminütigen Brenntests lieferte das System bei einer elektrischen Leistung von 400 Watt einen Schub von etwa 20 Millinewton, was den Werten konventioneller kleiner Satellitentriebwerke entspricht. Telemetriedaten bestätigten, dass die Leistung im All exakt den Vorhersagen aus Bodentests entsprach und die Flugbahn des Raumfahrzeugs messbar veränderte.
Ein entscheidender Vorteil des Feststoffantriebs liegt in seiner chemischen Natur. Zink bleibt selbst bei Raumtemperatur fest und verflüssigt sich erst im Betrieb, wenn der Metallblock an Bord erhitzt wird, um Zinkdampf zu erzeugen. Die Zinkatome prallen auf Elektronen, wodurch positiv geladene Ionen entstehen, die von einer Anode abgestoßen und mit hoher Geschwindigkeit ins All geschleudert werden. Dies erzeugt den nötigen Vortrieb für Kurskorrekturen, das Anheben der Umlaufbahn sowie für spätere Deorbit-Manöver.
Technische Hürden und Lehren aus dem zweiten Zündversuch
Nicht jede Phase des orbitalen Testprogramms verlief planmäßig. Während die erste Zündung erfolgreich ablief, schied ein zweiter Zündversuch aufgrund von Problemen beim Verdampfer und dem Treibstoff-Zuführsystem aus. Ingenieure identifizierten die Ursache als einen bekannten Fehler, der unter orbitalen Bedingungen nicht mehr korrigiert werden konnte. Dennoch bewerteten die Verantwortlichen das Experiment als wertvollen Lernprozess. Die dabei gewonnenen Betriebsdaten flossen umgehend in die Weiterentwicklung der Systeme ein, die am Boden bereits überarbeitet wurden.
Ein weiteres zentrales Anliegen der Mission betraf das Verhalten des Zinkdampfes nach dem Verlassen der Düse. Ingenieure befürchteten Ablagerungen auf der Satellitenstruktur. Mithilfe von speziellen Sensoren – den sogenannten Thermoelectric Quartz Crystal Microbalance – überwachten die Teams die Kontamination genau. Die Messungen ergaben, dass sich weniger Rückstände als von konservativen Modellen vorhergesagt am Satelliten anlagerten. Zwar traten am Triebwerkskopf Zinkablagerungen auf, der Nutzlastdeckel blieb jedoch frei davon, was die Entwickler als grossen Erfolg werteten.
Wirtschaftliche Vorteile von Zink gegenüber Xenon
Neben den rein konstruktiven Erleichterungen bietet die Nutzung von Zink handfeste ökonomische Argumente. Edelgase wie Xenon sind teuer und unterliegen oft schwankenden Lieferketten. Zink ist dagegen wesentlich günstiger und besitzt eine deutlich breitere, stabilere Versorgungsbasis. Für den wachsenden Markt kommerzieller Satellitenkonstellationen, bei denen identische Hardware auf Dutzenden oder Hunderten von Raumfahrzeugen zum Einsatz kommt, summieren sich die Einsparungen bei Hardware und Treibstoff spürbar.
| Antriebsaspekt | Konventionelles Xenon-System | Starlight Zink-System |
|---|---|---|
| Treibstoff-Zustand | Gas (Hochdruck) | Fester Zinkblock |
| Druckbehälter | Erforderlich | Nicht erforderlich |
| Kosten und Verfügbarkeit | Teuer, angespannte Lieferketten | Günstiger, breite Basis |
| Einsatzbereich | Klein- bis Großsatelliten | Kleine und mittelgroße Satelliten (Gen1) |
Nächste Schritte und Zukunftspläne für die Starlight-Technologie
Die Verantwortlichen blicken nun auf die Serienreife und den kommerziellen Einsatz. Muon CEO Jonny Dyer bezeichnete den erfolgreichen Test als bedeutenden Meilenstein für die elektrische Antriebstechnik, da die Technologie lang anhaltende Lieferkettenprobleme im Bereich der Edelgase umgehen kann. Der Verzicht auf Kundenmissionen beim ersten Härtetest verhinderte zudem finanzielle Risiken für primäre Nutzlasten.
Die gewonnenen Telemetriedaten bilden das Fundament für die weitere Produktentwicklung. Muon Space plant, die erste Generation der Starlight-Triebwerke noch vor Ende 2026 an erste kommerzielle Kunden auszuliefern. Parallel dazu läuft bereits die Entwicklung einer zweiten Generation, die mehr Schub für größere Raumfahrzeuge bereitstellen soll. Ein erster orbitaler Test für diese Gen2-Variante ist für das erste Quartal 2027 anvisiert, womit sich die Zink-Hall-Propulsion künftig auch für schwerere Satelliten etablieren könnte.
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