Raumfahrt: Mit Dampfantrieb durchs Weltall

Die Nasa testet eine neue Antriebstechnik für Minisatelliten: Künftig könnten sie mit Wasserdampf unterwegs sein.

Mehr als 200 Jahre nachdem Dampfmaschinen das Industriezeitalter in Gang brachten, ist die vermeintlich altmodische Antriebstechnik wieder im Gespräch. Soeben wurde getestet, wie sich moderne menschengemachte Vehikel mit Wasserdampf fortbewegen können - und das nicht auf dem Erdboden, sondern im Weltraum. Kein Witz.

Anders als in alten Dampfmaschinen treibt der Dampf keinen Kolbenmotor an, sondern versprüht das aufgeheizte Wasser aus einer Düse. Die Nasa hat das in den vergangenen Wochen ausprobiert und mit Dampfsprühern versehene Kleinstsatelliten im Orbit herumbugsiert. Bei einem Versuch waren zwei der schuhschachtelkleinen Raumfahrzeuge, Cubesat genannt, neun Kilometer voneinander entfernt, als sie eine Funkverbindung zueinander aufbauten und vollautomatisch ein Annäherungsmanöver starteten. Die hierzu benötigte Schubkraft wurde mit winzigen Dampfdüsen erzeugt. Wichtiger noch als die ungewöhnliche Antriebsmethode war den Wissenschaftlern die Autonomie der Fluggeräte. Die Satelliten verabredeten sich weitgehend selbständig zu ihrem orbitalen Paartanz.

Das Prinzip des Dampfantriebs ist recht einfach: Durch winzige Röhrchen fließt Wasser mithilfe des Kapillareffekts bis zu einer Heizeinheit an der Öffnung des Triebwerks. Dort wird das Wasser erhitzt und verdampft, was den nötigen Schub erzeugt. Die Schubleistung ist gering, weniger als ein Watt, aber im All ist für Manöver auch keine Eile geboten. Zwölf Düsen genügen, damit ein Kleinsatellit sich in jede Raumrichtung bewegen kann.

Die Versuche sind Teil des Small Spacecraft Technology Program SSTP der Nasa. Die dabei erforschten Kleinstsatelliten könnten im Weltraum zunehmend anspruchsvolle Aufgaben übernehmen, von der Erdbeobachtung bis zur Erkundung anderer Himmelskörper im Sonnensystem. Indem sich die weniger als zehn Zentimeter kleinen Mini-Flugkörper wie Schwärme vernetzen und ihre Mission autonom verfolgen, können sie Ziele und Aufgaben selbständig definieren und verfolgen.

Bislang ist das autonomste Forschungsgerät im All der seit 2012 auf dem Mars tätige Roboter Curiosity. Doch dessen Freiheit ist eingeschränkt: Der Rover kann selbständig nur im Rahmen eines klar definierten Katalogs von Instruktionen entscheiden. Das könnte bei künftigen Weltraummissionen aber nach und nach anders werden. Sinnvoll ist die Autonomie von Raumfahrzeugen unter anderem, weil Funkbefehle von der irdischen Bodenkontrolle zeitverzögert ankommen. Bis zum Mars brauchen Signale je nach Abstand zur Erde zwischen zweieinhalb und 22 Minuten. Noch viel länger brauchen Befehle, die man zu Sonden im äußeren Sonnensystem schickt.

Bezieht man die rasanten Entwicklungen im Bereich der künstlichen Intelligenz ein, ist denkbar, dass künftig drohnenartige Raumfahrzeuge im All ausschwärmen, ausgestattet nur mit der Anweisung, dies und jenes zu erkunden. Den Rest erledigt der Schwarm.