ETH-Forscher entwickelten ultraschnellen Elektroantrieb für Satelliten

22. Juli 2016, 13:21
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Magnetisch gelagerter Antrieb für Reaktionsräder ermöglicht bedeuten höhere Umdrehungszahlen

Zürich – Schweizer Wissenschafter haben einen elektrischen Antrieb für Satelliten entwickelt, der magnetisch gelagert ist. Damit sind um 20 Mal höhere Umdrehungen der Lagekontrolle möglich als mit bisherigen Modellen. Derartige Systeme dienen dazu, die Ausrichtung der Satelliten im Raum zu verändern. Mit dem neuartigen magnetgelagerten Reaktionsradantrieb können mehr als 150.000 Umdrehungen pro Minute erreicht werden, wie die Forscher der ETH Zürich mitteilte.

Bisher sitzen die Rotoren und Reaktionsräder meist auf Kugellagern, die den Nachteil haben, dass sie sich relativ rasch abnutzen. Um den mechanischen Abrieb zu minimieren, werden solche Antriebe mit lediglich 6.000 Umdrehungen pro Minute betrieben.

Zudem müssen sie in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse in einer Niederdruckatmosphäre aus Stickstoff aufbewahrt werden, damit das Material nicht oxidiert und sich das Schmiermittel nicht verflüchtigt. Auch sind die Kügelchen eines Kugellagers nicht genau identisch, was die Punkt-Genauigkeit beeinträchtigt.

Prototyp im Juni vorgestellt

Wegen dieser Nachteile haben die Forscher der ETH Zürich und des ETH-Spin-offs Celeroton ein neues magnetisch gelagertes elektrisches Antriebssystem entwickelt. Ein erster Prototyp wurde im Juni dieses Jahres an einem internationalen Symposium vorgestellt. Die Resultate wurden wissenschaftlich publiziert.

Da der Rotor in einem Magnetfeld schwebt, kann der Prototyp mit mehr als 150.000 Umdrehungen pro Minute betrieben werden. Zudem konnte das Antriebssystem verkleinert werden, da es trotz kleinerer Abmessungen den gleichen Drehimpuls hat wie ein größerer Antrieb.

Auch können mit der magnetischen Lagerung Vibrationen vermieden werden. Da dieses System nicht geschmiert werden muss, lässt es sich auch in einem Vakuum betreiben, was es für den Einsatz im All prädestiniert. Zudem tritt im Gegensatz zum Kugellager beim Anlaufen kein Reibungswiderstand auf.

Der Prototyp ist nicht käuflich. Dennoch gebe es bereits erste Interessenten, darunter die europäische Weltraumbehörde ESA, hieß es weiter. (APA, red, 22.7.2016)


Volltext der Studie
Proceedings of the 23th International SPEEDAM: High-Speed Magnetically Levitated Reaction Wheels for Small Satellites

  • Der neuartige magnetgelagerte Reaktionsradantrieb ist schneller und resistenter gegenüber Verschleiß als bisherige Systeme.
    illu.: esa

    Der neuartige magnetgelagerte Reaktionsradantrieb ist schneller und resistenter gegenüber Verschleiß als bisherige Systeme.

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