Space Force plant solarbetriebene Fahrzeuge für Einsätze in der Nähe des Mondes

RSA erhielt einen von der Space Force finanzierten SBIR-Auftrag zur Entwicklung eines Raumfahrzeugs mit einem solarthermischen Antriebssystem. 

WASHINGTON – Ein Startup im Auftrag der US Space Force untersucht den Einsatz solarbetriebener Fahrzeuge für Einsätze im Weltraum außerhalb der Erdumlaufbahn.

Während die Space Force mögliche Missionen im cislunaren Raum – dem riesigen Gebiet zwischen der Erde und dem Mond – plant, sind die Grenzen traditioneller chemischer Antriebe eines der Probleme. Mit Solarthermie betriebene Raumfahrzeuge, die Wasser als Haupttreibstoff verwenden, könnten eine praktikable Alternative darstellen, sagt Shawn Usman, Astrophysiker und Gründer des Startups Rhea Space Activity.

RSA gewann einen von der Space Force finanzierten Phase-1-Studienauftrag für Small Business Innovation Research (SBIR) zur Entwicklung eines Raumfahrzeugs mit einem solarthermischen Antriebssystem.

Das Unternehmen stellt sich ein Raumschiff vor, das nach dem Start in den Weltraum ein Origami-ähnliches Solarreflektorpaneel entfalten wird. Das konzentrierte Sonnenlicht wird sowohl für den thermischen als auch für den elektrischen Antrieb sorgen, wobei Wasser als Treibstoff dient.

Der Solarreflektor, der die Form einer Parabolantenne hat, wird laut Usman auch zum Sammeln und Übertragen von Kommunikationssignalen verwendet. Das Raumschiff mit dem Namen Scorpius könnte den militärischen Bedarf für Manöver im Weltraum und andere Operationen in der cislunaren Region Hunderttausende Kilometer von der Erde entfernt decken.

Der schnelle Transport von Nutzlasten zu Zielen außerhalb der geosynchronen Umlaufbahn sei mit chemischen Antrieben nicht effizient, sagt er. Elektrische Antriebe können große Nutzlasten bewegen, aber es könnte Monate oder Jahre dauern, bis sie den cislunaren Raum erreichen.

Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) entwickelt in einem Programm namens Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO) eine nuklear-thermisches Antriebssystem als Alternative zum herkömmlichen chemischen Antrieb.

Beau Rideout, Luft- und Raumfahrtingenieur bei RSA, sagt, eines der Probleme mit Systemen wie DRACO sei Sicherheits- und politische Herausforderungen der Arbeit mit Kernreaktoren.

Laut Rideout verspricht das Scorpius-Fahrzeug ähnliche Fähigkeiten wie DRACO, ohne jedoch radioaktives Material zu verwenden, um sein Hochleistungsantriebsniveau zu erreichen.

Das Antriebskonzept von RSA basiert auf dem solarthermischen Antriebssystem von Howe Industries, das für Kleinsatelliten entwickelt wurde. Howe Industries mit Sitz in Scottsdale, Arizona, hat NASA- und DARPA-Aufträge für sein ThermaSat-Triebwerk gewonnen.

Troy Howe, Präsident von Howe Industries, sagt, Scorpius sei „eine neue Variante eines alten Konzepts“. Er weist darauf hin, dass solarthermische Antriebe seit den 1990er Jahren umfassend untersucht, aber als unpraktisch angesehen wurden.

Laut Rideout wäre das RSA-Design effektiver, da es Manöver mit hohem Schub anstelle des alten Konzepts mit niedrigem Schub und kontinuierlicher Verbrennung verwendet und die Gravitationsumgebung zwischen Erde und Mond ausnutzt.

Das Scorpius-Konzept wurde auf der Grundlage von Beiträgen des Space and Missile Systems Center (SMC) der US Space Force entwickelt, sagt Usman. „Sie sagten, sie wollten ein bimodales System und baten uns, über verschiedene Nutzlasten oder unterschiedliche Fähigkeiten nachzudenken, die mit diesem Antriebssystem genutzt werden können.“

„Wir haben vorgeschlagen, den Kommunikationsteil zu übernehmen, weil wir bereits über diese riesige Schüssel verfügen, die auch als Teil der Antriebsarchitektur dient“, sagt er. „Das war also eine etwas abwegige Idee, die wir hatten, und SMC gefiel sie als neue Art der Weltraumkommunikation wirklich.“

Der SBIR-Phase-1-Vertrag von RSA sieht 50,000 US-Dollar für die erste Studie vor. Das Unternehmen wird Scorpius am 19. August im Rahmen einer von SMC veranstalteten Veranstaltung „Space Pitch Day“ einem Publikum von Beamten der US-Luft- und Raumfahrtstreitkräfte vorstellen. Ziel ist es, einen Phase-2-Auftrag mit einem Wert von bis zu 1.7 Millionen US-Dollar zu gewinnen.

Mit dieser Finanzierung würden Labortests finanziert. Wenn das Projekt erfolgreich ist, könnte die Space Force einen Phase-3-Preis finanzieren, um ein Demonstrationsraumschiff zu fliegen und das Konzept zu testen.

Um das Konzept zu beweisen, soll ein etwa 100 Kilogramm schwerer Kleinsatellit eingesetzt werden. Die endgültige Fahrzeuggröße läge bei rund 22,000 Kilogramm und im verstauten Zustand bei fünf Metern Durchmesser.

Quelle: https://spacenews.com/space-force-eyes-solar-powered-vehicles-for-operations-near-the-moon/