Immer kleinere Satelliten erfordern neuartige Antriebe für eine präzise Lageregelung. Dafür eignen sich Mikrotriebwerke: Sie leisten sehr geringen Schub und können mit Mikrosystemtechnik gebaut werden. Diese Technologie ermöglichte es im Projekt, auch Sensoren für die Triebwerksüberwachung zu integrieren.
Durch die zunehmende Verkleinerung von Satelliten wächst der Bedarf an Triebwerken, die sehr kleinen Schub im Bereich von 1 mN für eine präzise Lageregelung bereitstellen. Solche Mikrotriebwerke lassen sich auf Arrays erweitern, die individuell oder in Clustern adressiert werden können. Deshalb wurden im Projekt Mikrotriebwerke mit den Methoden der Mikrosystemtechnik entwickelt. Ziel des Projektes war die Realisierung eines Mikrotriebwerks für einen einkomponentigen Flüssigtreibstoff, der katalytisch dissoziiert und dadurch Energie freisetzt. Ein Schwerpunkt war die Integration von Sensoren, um den Triebwerkszustand beim Betrieb überwachen zu können.
rechts: Mikrotriebwerk-Teststand (Quelle: EADS Innovation Works, EADS Deutschland GmbH)
Nach dem Definieren der Anforderungen wurde ein Konzept für das Mikrotriebwerk erarbeitet, das auf zwei Triebwerkshälften beruht, die zum Schluss miteinander verbunden werden. Die erste Hälfte beinhaltet fluidische Strukturen wie Kanäle zur Treibstoffzufuhr, Brennkammer und Düse, während auf der zweiten Hälfte Heizer und Sensoren untergebracht sind. In der Brennkammer befindet sich der Katalysator, der durch einen integrierten Mikroheizer temperiert werden kann. Es konnten sieben Temperatursensoren in das Triebwerk integriert werden, um den Triebwerkszustand zu überwachen und Aussagen über die Skalierbarkeit des chemischen Triebwerks zu erhalten. Es gelang, Dünnschicht-Temperatursensoren basierend auf Platin zu realisieren, die bis 900 °C einsatzfähig sind. Für die Treibstoffversorgung konnte ein Mikroventilkonzept identifiziert werden, das es in Zukunft gestatten soll, auch die Treibstoffdosierung ins Mikrotriebwerk zu integrieren. Durch die Integration der Lasermikrobearbeitung in die CAM-Kette des Mikrotriebwerkes war es möglich, einzelne Komponenten wie den Katalysatorträger zeitsparend und hochpräzise mit einer Genauigkeit von bis zu ± 10 µm zu fertigen. In Testständen, die für die Mikrotriebwerke entwickelt und aufgebaut wurden, konnten erste Modelle für die Triebwerke charakterisiert werden.
