Charakterisierung molekularer Treibstoffe für den Einsatz in Hochfrequenz-Ionentriebwerken

Abstract

Seit einigen Jahren werden zunehmend elektrische Satelliten-Triebwerke genutzt und dieser Trend wird sich voraussichtlich noch verstärken. Dadurch kommt es zu einer Verknappung und Verteuerung des aktuell hauptsächlich als Treibstoff für elektrostatische Ionentriebwerke genutzten Xenons. Im Rahmen dieser Dissertation werden alternative Treibstoffe untersucht. Insbesondere werden Moleküle als Treibstoff für Ionentriebwerkwerke untersucht. Dazu werden zum einen allgemeine Abhängigkeiten bei Verwendung molekularer statt atomarer Treibstoffe untersucht, etwa den Einfluss der Dissoziation auf Eigenschaften eines RF-Plasmas, sowie die daraus resultierenden Effekte auf Kenndaten eines Triebwerks oder eines Neutralisators. Als Vertreter der diatomaren Moleküle wurde das Halogen Iod theoretisch als auch experimentell sowohl als Treibstoff eines RIT als auch eines HF-Neutralisators untersucht. Als Vertreter komplexerer Moleküle wurde der Diamantoid Adamantan untersucht. Hierbei wurden sowohl Messungen mit einem RIT vorgenommen, als auch Beiträge zur Messung des Elektronenstoßionisationswirkungsquerschnittes geleistet. Es wird weiterhin eine Strategie erarbeitet, mit der zukünftig anwendungsspezifisch optimale molekulare Treibstoffe in einem iterativen Prozess gefunden werden können. Dadurch soll eine Beschleunigung der Suche anwendungsspezifisch idealer Treibstoffe ermöglicht werden, und dadurch langfristig die Nutzbarkeit von Ionentriebwerken in deutlich größerem Umfang als bislang ermöglicht werden.