Der Ionenantrieb unterscheidet sich stark von herkömmlichen Raketentriebwerken. Diese verbrennen chemischen Treibstoff, um Schub zu erzeugen. Das solar-elektrische System dagegen gewinnt Strom über Solarpaddel.
Mit der so gewonnenen elektrischen Energie werden Gas-Atomen in einer Kammer negativ geladene Elektronen entrissen, so dass positiv geladene Teilchen (Ionen) zurückbleiben. Mit Hilfe eines Magnetfeldes werden diese Ionen mit hoher Geschwindigkeit vom Flugkörper "weggestoßen".
Ein Magnetfeld "stößt" diese Teilchen mit hoher Geschwindigkeit vom Flugkörper weg. Nach den Gesetzen der Physik löst jede Kraft eine gleich große Gegenkraft aus, so dass dieser "Ionenstrahl" die Sonde - ähnlich wie der Strahl eines klassischen Raketentriebwerkes - in die entgegengesetzte Richtung treibt.
Als Treibstoff wird also nur ein Gas - meist verwendet man Xenon - benötigt. Die geladenen Teilchen erreichen das Zehnfache der Geschwindigkeit, mit der herkömmliche Verbrennungsgase aus Raketen-Düsen strömen.
Somit haben die "Ionenschleudern" einen weit höheren Wirkungsgrad als chemische Triebwerke kommen demnach mit wesentlich weniger Treibstoff aus.
Gerade mit dieser hohen Effizienz hängt die Bedeutung der Ionentriebwerke zusammen. Denn sie ermöglicht Missionen, die mit dem klassischen Raketentriebwerk nicht realisierbar sind:
"Ein chemischer Antrieb erlaubt nur einen Vorbeiflug an dem Planeten oder bestenfalls das Einschwenken in eine sehr weite Umlaufbahn", erklärt Giuseppe Racca, der SMART 1-Projektleiter. "Will man jedoch die Sonde in einen niedrigen Orbit bringen, so dass man einen Planeten auch wirklich beobachten kann, dann geht das nur mit einem elektrischen Antrieb."
Entworfen wurde der Ionenantriebs bereits während des Zweiten Weltkriegs von Ernst Stuhlinger, einem Mitarbeiter von Wernher von Braun. Doch erst in den neunziger Jahren gelang es, ein für den Weltraum taugliches System zu entwickeln.
Der Prototyp des Ionentriebwerks, das die SMART 1-Sonde vorantreibt, wurde erstmals 1992 auf dem europäischen Satelliten Eureka eingesetzt. Auch der Satellit Artemis ist mit zwei solchen Triebwerken ausgestattet.
Als der künstliche Erdtrabant 2001 von seiner Ariane-Trägerrakete auf einer zu niedrigen Umlaufbahn abgesetzt worden war, gelang es den ESA-Wissenschaftlern, ihn mit Hilfe der eigentlich nur zu Versuchszwecken installierten Systeme zu retten. Innerhalb von 18 Monaten brachte der Ionenantrieb Artemis auf die Zielbahn.
Ebenfalls mit einem solar-elektrischen Antrieb ausgestattet wurde die Nasa-Sonde Deep Space One, die 1998 von einer Delta II-Trägerrakete startete und 1999 in nur 26 Kilometern Entfernung am Asteroiden Braille vorbeiflog. 2001 begegnete sie dem Kometen Borrelly.
(sueddeutsche.de/ESA)