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Eines der Ionentriebwerke bei einer Testzündung. Der blaue Ausstoß erinnert an Science-Fiction-Filme.

"BepiColombo"

Raumsonde rast mit Blaulicht dem Merkur entgegen

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Auf ihrer Reise ins Innere des Sonnensystems hat die Esa-Sonde "BepiColombo" erstmals ihre Ionentriebwerke gezündet.

Knapp zwei Monate ist es her, dass „BepiColombo“ sich vom Raumflughafen Kourou in Französisch-Guyana auf den Weg zum Merkur machte. Inzwischen hat die Sonde der europäischen Weltraumorganisation Esa 160 Millionen Kilometer zurückgelegt und befindet sich derzeit auf einer elliptischen Bahn um die Sonne, rund 30 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Das klingt zunächst paradox: schon so viel geflogen und „nur“ so weit gekommen? Doch „BepiColombo“ kann nicht den direkten Weg zum Merkur, dem innersten Planeten unseres Sonnensystems, nehmen. 

Denn dafür würde weitaus mehr Treibstoff benötigt, als die vier Tonnen schwere Raumsonde verkraften kann: Die riesige Menge würde sie viel zu schwer machen, sagt Paolo Ferri, Leiter des Missionsbetriebs bei der Esa. 

Deshalb muss „BepiColombo“ eine komplizierte Route zurücklegen, die einmal an der Erde, zweimal an der Venus und auch sechsmal am Merkur vorbeiführt, bevor die Sonde dort in die Umlaufbahn einschwenken kann. Das Passieren der Planeten wird für Gravitationsmanöver genutzt, um Flugbahn und Geschwindigkeit von „BepiColombo“ anzupassen. In der Zeit zwischen den Vorbeiflügen an Erde, Venus und Merkur übernehmen Ionentriebwerke diese Aufgabe. Ein Novum: Noch nie zuvor hat die Esa solche Antriebssysteme bei interplanetaren Flügen eingesetzt. „Es ist eine sehr junge und gleichzeitig extrem empfindliche Technologie“, erklärt Elsa Montagnon, Spacecraft Operations Manager der Mission.

Deshalb war es am Montag ein so kritischer wie spannender Moment, als gegen 13.50 Uhr unserer Zeit zwei Ionentriebwerke gezündet wurden. Sie sollen die Umlaufbahn von „BepiColombo“ um die Sonne so korrigieren, dass die Sonde zum vorgesehenen Zeitpunkt im April 2020 das Swing-By-Manöver bei der Erde absolvieren kann. Bereits vor einigen Tagen hatten die Esa-Mitarbeiter die entsprechenden Kommandos für die Zündung „hochgeschickt“. Am Montag nun blickte das Team im planetaren Kontrollraum des Satellitenkontrollzentrums der Esa in Darmstadt gebannt auf die farbigen Linien und Zacken auf den Computerbildschirmen – bis dann endlich die erhofften Bewegungen kamen, die anzeigten, dass es geklappt hat; mit einer Minute Verzögerung trafen sie ein, denn so lange benötigt das Signal von der Sonde bis zur Erde. 

„Ein Meilenstein“, sagte Paolo Ferri sichtlich erfreut. Wäre die Zündung schief gegangen, hätte das schlimmstenfalls das geplante Rendezvous mit der Erde in eineinhalb Jahren vereiteln können. Die Europäer hatten die noch junge Technik Anfang der 2000er-Jahre bei der „Smart-1“
-Mission zum Mond getestet, aber sonst wenig praktische Erfahrung damit. Die Kollegen der US-Raumfahrtbehörde Nasa erprobten Ionentriebwerke erstmals bereits Ende der 1990er-Jahre bei der Techniktest-Mission „Deep Space One“ und setzten sie bei der 2007 gestarteten Reise zum Asteroiden Vesta und den Zwergplaneten Ceres ein.

Das Ionen-Antriebssystem von „BepiColombo“ ist das bisher stärkste und leistungsfähigste bei einer Mission. An Bord befinden sich insgesamt vier Ionentriebwerke und 24 chemische Triebwerke. Letztere sind in der Raumfahrt gängiger. Sie geben mehr Schub, verbrauchen aber mehr Treibstoff. Bei „BepiColombo“ dienen sie dazu, letzte Korrekturen der Flugbahn kurz vor und nach den Graviationsmanövern vorzunehmen. 

Die Ionentriebwerke arbeiten mit Xenon. „Das Gas wird durch Spannung elektrisch geladen, ionisiert. Dadurch entsteht ein Schub, der zwar wesentlich geringer ist als der eines chemischen Triebwerk, aber viel effizienter“, sagt Paolo Ferri und veranschaulicht: „Es ist so sanft, als würden auf den Satelliten drei Ein-Euro-Münzen einwirken.“ Entsprechend viel Zeit benötigt der ionische Schub: Er kann bis zu zwei Monate andauern, während der hochenergetische chemische Antrieb nur Minuten benötigt. Dafür jedoch macht der Ionenantrieb optisch ungemein viel her – auch wenn man auf der Erde leider nicht sehen kann, was sich im All abspielt: Der Ausstoß leuchtet in strahlendem Blau und könnte für einen Science-Fiction-Film entworfen worden sein. Tatsächlich ist die blaue Farbe das Resultat von Plasma, das im Triebwerk während der Verfeuerung von Xenon entsteht.

Mehr als 20 weitere Triebwerkszündungen muss „Bepi-Colombo“ auf seiner siebenjährigen Reise noch hinter sich bringen, bis die Sonde im Dezember 2025 in die Umlaufbahn des Merkur einschwenken kann. Neun Milliarden Kilometer wird sie bis dahin zurückgelegt und allein die Sonne 18-mal umkreist haben. Dann kann die eigentliche Arbeit beginnen: den bislang am wenigsten erforschten und geheimnisvollsten Planeten unseres Sonnensystems zu erkunden.

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