De ionenmotor: van sciencefiction tot werkelijkheid

BepiColumbo
25 juli 2002

Onderzoekers stellen steeds meer eisen aan ruimtemissies. Voor reizen naar ver verwijderde doelen in ons zonnestelsel schiet de traditionele rakettechnologie vaak tekort. Daarom ontwikkelt ESA een meer 'verstandige' manier om door de ruimte te reizen. De ionenmotor kan het begin zijn van een heel nieuw tijdperk in de verkenning van de ruimte.

De nieuwe motor van ESA werkt op elektrische voortstuwing. Hij verbrandt geen brandstof zoals traditionele chemische raketten, maar zet met behulp van zonnepanelen zonlicht om in elektriciteit om zware gasatomen elektrisch te laden. De elektrisch geladen gastomen worden tot hoge snelheid versneld en stuwen, als zij het ruimtevaartuig verlaten, door hun reactiekracht het ruimtevaartuig voort.

Solar Orbiter artist view
Solar Orbiter

Chemische raketten stuwen hun stuwstof relatief traag naar buiten. Bij een elektrische ionenmotor wordt het gas met zeer hoge snelheden naar buiten gestoten. Dat werkt efficiënter en er is dan ook minder stuwstof nodig.

Ionenmotoren behoorden lang tot het domein van de sciencefiction. Maar bij ESA zijn ze nu realiteit. Een kleine ionenmotor aan boord van Artemis helpt deze communicatiesatelliet zijn geplande baan rond de aarde te bereiken. En begin 2003 vertrekt SMART 1 vanaf Europa's 'ruimtehaven' in Kourou (Frans Guyana). Eenmaal in de ruimte zal deze kleine sonde een ionenmotor gebruiken om de maan te bereiken.

SMART -1
SMART-1

De ionenmotor is niet zomaar een nieuwe soort motor. Doordat hij zo efficiënt werkt, zijn vroeger ondenkbare missies nu wel mogelijk. Zo zal SMART 1 met behulp van zijn ionenmotor en de aantrekkingskracht van de maan essentiële manoeuvres uitproberen voor de BepiColombo-missie naar Mercurius, die in 2012 wordt gelanceerd. Volgens SMART 1-projectmanager Giuseppe Racca "kan men met chemische voortstuwing alleen voorbij de planeet vliegen of er in een zeer uitgerekte baan omheen draaien. Als men in een lage baan rond Mercurius wil komen en de planeet goed wil waarnemen, dan is dat alleen met elektrische voortstuwing mogelijk."

Ook Solar Orbiter, gelanceerd rond dezelfde tijd, zal elektrische voortstuwing aan boord hebben. Solar Orbiter zal zijn ionenmotor gebruiken om zich uit het ecliptica-vlak te bewegen waarin de planeten rond de zon draaien. Zo kan het de hoge breedten van de zon bestuderen.

Artemis satellite artist view
Artemis komt door zijn ionenmotor in een juiste baan

Ionenmotoren hoeven niet zo veel 'brandstof' mee te nemen. Daardoor is er meer plaats voor wetenschappelijke instrumenten. En aangezien die steeds verder worden geminiaturiseerd, nemen ook de afmetingen en massa’s van nieuwe ruimtevaartuigen af.

"Elektrische voortstuwing met behulp van de zon legt de weg open voor de verkenning van de binnenste regionen van het zonnestelsel, want daar kan men de zon gebruiken als bron van voortstuwing," vervolgt Racca. Op grotere afstanden van de zon, waar het zonlicht zwakker is, is een andere energiebron nodig zoals een nucleaire generator.

Zon-elektrische voortstuwing: een nieuw tijdperk in de ruimtevaart

Voor Racca is dat de volgende logische, technologische stap: "We kunnen naar de Kuiper-gordel gaan en zelfs nog verder." De Kuiper-gordel strekt zich uit voorbij de planeet Pluto. Voor veel onderzoekers is dit een droombestemming. Het gebied bevat kometen, die sinds de vorming van het zonnestelsel onveranderd zijn gebleven. Daarbuiten bevindt zich een mysterieus rijk van magnetische velden en verdunde gassen. Astronomen willen dit gebied, beter bekend als de interstellaire ruimte, graag verkennen. Elektrische voortstuwing maakt een dergelijke missie mogelijk omdat een ionenmotor bijna constant kan 'draaien', waardoor hij uiteindelijk meer stuwkracht levert dan een chemische motor. "Elektrische voortstuwing in het algemeen, zowel met behulp van de zon als met een nucleaire generator, zal werkelijk een nieuw tijdperk in de verkenning van het zonnestelsel inluiden", besluit Racca.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.