R.2. Raketentechnik

R.2.2.2.1. Elektrothermischer Antrieb

a) Plasmaerzeugung

Das Grundprinzip dieses Antriebstyps besteht in der Erzeugung eines Plasmas, das wie bei einem chemischen Antrieb über eine Düse ausgestoßen wird.

Die notwendige Energie zur Generierung des Plasmas stammt aus einem Lichtbogen, der den Treibstoff in der Brennkammer so extrem aufheizt, dass dieser in Atomkerne und freie Elektronen gespalten wird. Daher nennt man ein derartiges Triebwerk teils auch Lichtbogen-Triebwerk.

Je geringer das Molekülgewicht des eingesetzten Treibstoffs, um so höhere Ausströmgeschwindigkeiten kann man erzielen. Bei Wasserstoff sind bis zu 20 Kilometer pro Sekunde möglich.

b) Wichtigste Bautteile eines elektrothermischen Antriebs

Figur ETA: Funktionsschema eines elektrothermischen Antriebs (aus DE 39 31 733 A1).

Die Grundbausteine eines solchen Antriebs sind anschaulich DE 39 31 733 A1 (Figur ETA) zu entnehmen. Der Triebwerkskörper (10) besteht aus einer zylindrischen Anode (12) und einer zugespitzten stabförmigen Kathode (14), zwischen denen eine elektrische Spannung (30) angelegt wird, um einen Lichtbogen zu erzeugen.

Konstruktionstechnisch gesehen steckt hierfür die Kathode (14) in einem Teil einer eieruhrähnlichen Höhlung des Anoden-Zylinderkörpers (12). Die Verengung (18) der "Eieruhr" ist logischerweise auch der Ort, an dem der Funken am leichtesten überspringen kann, und sich der Lichtbogen (32) ausbildet. Der notwendige Treibstoff des Triebwerks gelangt unter Druck von der Kathodenseite her in die Verengung, wird dort aufgrund der im Lichtbogen herrschenden Temperaturen zum Plasma gewandelt und tritt auf der anderen Seite der "Eieruhr", der Düse (26), aus.

Ein weiteres Beispiel, das explizit auf den Einbau eines zusätzlichen Hochleistungserhitzers in einem elektrothermischen Triebwerk eingeht, ist DE 25 35 520 A1 zu entnehmen.

Zitierte Patentdokumente
Patentnummer	Jahr	Titel
DE 25 35 520 A1	1975	Thermischer Antrieb mit Hochleistungserhitzer
DE 39 31 733 A1	1989	Lichtbogen-Strahl-Schuberzeuger mit verbesserter Leistungsfähigkeit

Ergänzungsdokumente
Patentnummer	Jahr	Titel
DE 199 42 834 A1	1999	Raketentriebwerk
DE 10 2004 014 618 B3	2004	Elektrothermisches Impuls-Triebwerk