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entdeckt 01/2014 - Weit weg von der Erde

TITEL// Das Forschungsmagazin aus dem HZDR WWW.Hzdr.DE 26 27 Mission: Das Cassini-Raumschiff befindet sich bereits seit zehn Jahren im Weltall. Hier schwenkt es in einen Orbit um Saturn ein. Bild: NASA // Helmholtz-Forscher arbeiten an einer besseren Energieversorgung für „deep-space missions“, also für Raumschiffe und -sonden, die tief im Weltall ihren Strom nicht aus den dort schwachen Strahlen der Sonne erzeugen können. Die Sonne ist der wichtigste Energielieferant auf unserer Erde, ihre Energie wird aber auch von Satelliten angezapft, die damit ihre Steuerungs- und Regelungssysteme oder Sensoren sowie Kommunikationselektronik betreiben. Dafür sind diese Satelliten mit Solarzellen ausgestattet. Anders verhält es sich mit Weltraummissionen, die sich weit von der Sonne entfer- nen. Für diese kommen derzeit nur Energieträger zum Einsatz, die Strom aus der Zerfallswärme von Plutonium erzeugen kön- nen. Die radioaktiven Substanzen geben über einen längeren Zeitraum von mindestens zehn Jahren Wärme ab, welche in elektrischen Strom umgewandelt wird. Eingepackt sind sie in kompakte Radionuklid-Boxen, die ein wenig wie eine Batterie aussehen, weshalb sie auch Radionuklid- oder Plutonium- Batterien genannt werden. Missionen wie Galileo, Ulysses und Cassini werden so mit Strom für den Funkverkehr, das Bordsystem oder die Experi- mente versorgt. Da die Radionuklid-Batterien ohne bewegli- che Teile auskommen, sind sie wartungsfrei. Die Wärme aus dem radioaktiven Zerfall wird entweder direkt zum Heizen eingesetzt, um beispielsweise kälteempfindliche Elektronik im Sonnenschatten zu schützen, oder aber zur Stromproduktion genutzt. Dies geschieht durch spezielle Thermoelemente, die zur Stromerzeugung einen möglichst hohen Temperaturunter- schied benötigen. Der Wirkungsgrad ist mit deutlich unter zehn Prozent allerdings sehr gering, wie die Europäische Raumfahrt- behörde ESA auf ihrer Internetseite (sci.esa.int) berichtet. Mit Magnetfeldern Strom erzeugen Raumsonden zukünftig auf effizientere Art mit mehr Energie für die Erkundung des fernen Kosmos auszustatten ist das Ziel des von der Europäischen Union geförderten Forschungsprojekts mit dem wegweisenden Namen „Space Trips“. Eine neue Tech- nologie auf Magnetfeld-Basis steht dabei im Mittelpunkt. Für deren Funktionieren werden benötigt: Erstens eine geeignete Methode, um die Wärmeenergie in eine mechanische Bewe- gung umzuwandeln, und zweitens ein elektrisch leitfähiges Ma- terial. Dann entsteht in Kombination mit einem Magneten ein elektrischer Strom, und das mit einem viel höheren Wirkungs- grad als bei den herkömmlichen thermoelektrischen Systemen. _Text . Christine Bohnet Weit weg von der Erde

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