Nachdem der erfolgreiche Mars-Gravity-Assist hinter ihr liegt, hat die NASA-Raumsonde „Psyche“ ihre Triebwerke gezündet und beschleunigt nun in Richtung des gleichnamigen, metallreichen Asteroiden. Während der ersten Etappe ihrer Reise nach dem Start im Oktober 2023 nutzte die Mission ihr elektrisches Antriebssystem zeitweise, um sich an die richtige Position zu manövrieren, um die Schwerkraft des Mars für einen treibstoffsparenden Geschwindigkeitsschub und eine leichte Kursänderung zu nutzen. Eine Pressemitteilung der National Aeronautics and Space Administration NASA.
Quelle: NASA Science Editorial Team, 22. Oktober 2026
Credit: NASA/JPL-Caltech
Am 28. September begann das Raumschiff, sein Antriebssystem nahezu ununterbrochen zu nutzen, wobei es nur einmal pro Woche eine Pause einlegte, um sich bei den Missionskontrollzentren auf der Erde zu melden. Dadurch bleibt die Mission auf Kurs für ihr Rendezvous mit dem Asteroiden Psyche im Hauptasteroidengürtel bis zum Sommer 2029.
„Jetzt heißt es ‚Vollgas‘ zum Asteroiden Psyche“, sagte Don Han, Leiter der Navigation für die Psyche-Mission am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, das im Auftrag der Behörde vom Caltech betrieben wird. „Wir werden unser Antriebssystem bei jeder sich bietenden Gelegenheit betreiben und nur für notwendige technische Arbeiten eine Pause einlegen. Die Triebwerke werden von nun an bis zum Erreichen des Asteroiden fast 90 % der Zeit in Betrieb sein.“
Effizienz des Xenon-Antriebs
Während herkömmliche Raumfahrzeugtriebwerke auf große Mengen an Treibstoff angewiesen sind, um für relativ kurze Zeiträume kraftvolle Schubimpulse zu erzeugen, nutzt das solarbetriebene Antriebssystem der Raumsonde „Psyche“ elektromagnetische Felder, um kontinuierlich eine Kraft von bis zu 250 Millinewton zu erzeugen – etwa so viel Kraft, wie man durch das Gewicht spürt, wenn man eine AA-Batterie in der Hand hält.
Das hocheffiziente System basiert auf einem als Hall-Effekt bekannten Mechanismus, bei dem geladene Atome – sogenannte Ionen – des Edelgases Xenon ausgestoßen werden, um Schub zu erzeugen – und ein helles blaues Leuchten.
Credit: NASA/JPL-Caltech
Jedes der vier Triebwerke wird jeweils einzeln betätigt. Obwohl der Schub sehr gering ist, summiert er sich im Laufe der Reise, sodass das Raumschiff auf seinem Weg durch den interplanetaren Raum an Geschwindigkeit gewinnen kann. Bei seiner Höchstgeschwindigkeit während der Reise wird sich die Raumsonde „Psyche“ relativ zu einem Beobachter auf der Erde mit mehr als 160.900 km/h fortbewegen.
Das Raumschiff nutzt seine beiden kreuzförmigen Solaranlagen mit jeweils fünf Panelen, mit einer Sonnenlicht-Sammelfläche von 75 Quadratmeter, um Strom zu erzeugen, mit dem seine Batterien geladen und seine Systeme, einschließlich des Antriebssystems, mit Energie versorgt werden. Die Sonde startete mit fast 1.090 Kilogramm Xenon in sieben Treibstofftanks. In den drei Jahren seit dem Start hat sie etwa ein Drittel dieses Vorrats verbraucht, sodass noch reichlich übrig ist, um ihr Ziel zu erreichen und die Sonde während ihrer zweijährigen wissenschaftlichen Hauptmission bei der Umlaufbahn um den Asteroiden Psyche zu unterstützen.
„Es gibt einige Besonderheiten, die Missionsplaner bei einem solarbetriebenen Antriebssystem berücksichtigen müssen“, sagte Steve Snyder, leitender Ingenieur für Antriebsoperationen der Psyche-Mission am JPL. „In den nächsten drei Monaten werden wir mit voller Leistung beschleunigen, bevor wir langsam auf etwa die Hälfte der Leistung drosseln, wenn sich das Raumfahrzeug weiter entfernt und seine Solarpaneele weniger Sonnenlicht erhalten und weniger Strom erzeugen.“
Das Drehmoment vom Antrieb
Ein weiterer Aspekt, den Missionsplaner berücksichtigen müssen: Auch wenn die Hall-Effekt-Triebwerke sehr schonend arbeiten, erfordert ihr Einsatz während des gesamten Fluges eine konsequente Steuerung. Wenn die Triebwerke Xenon-Ionen ausstoßen, bewirkt das dabei entstehende Magnetfeld, dass sich die Ionen wirbelnd bewegen. Diese wirbelnden Ionen können ein geringes Drehmoment – also eine Drehkraft – erzeugen, das, wenn es nicht kontrolliert wird, die Ausrichtung des Raumfahrzeugs beeinträchtigen würde.
Um das Drehmoment auszugleichen und den dadurch erzeugten überschüssigen Drehimpuls zu absorbieren, nutzt die Raumsonde „Psyche“ Reaktionsräder, deren Drehgeschwindigkeit verändert wird. Nach einigen Stunden geben die Ingenieure dem Raumschiff den Befehl, sein Triebwerk abzuschalten, sich zu drehen und dann mehrere Minuten lang ein anderes Triebwerk mit geringer Leistung in eine andere Richtung laufen zu lassen, um den in den Reaktionsrädern aufgebauten Drehimpuls abzubauen.
„Für einen Antriebsingenieur ist es spannend, dass man dieses Drehmoment nur im Weltraum und nicht auf der Erde messen kann, da es so gering ist“, sagte Snyder. „Tatsächlich ist dies das erste Mal, dass es jemandem gelungen ist, diesen Effekt an einem Hall-Triebwerk in Abhängigkeit von der Leistungsstufe und der Betriebszeit zu messen – und das über einen so langen Zeitraum im Weltraum. Die Raumsonde ‚Psyche‘ ist ein hervorragendes Labor, um dies zu testen.“
Sicher durch den Weltraum
Bei seiner Ankunft im Jahr 2029 wird die Raumsonde in eine Umlaufbahn um den Asteroiden Psyche einschwenken, der vermutlich Teil eines Kerns eines Planetesimals ist, also eines Bausteins eines frühen Planeten. Das Raumschiff wird den Asteroiden kartografieren und wissenschaftliche Daten sammeln, während es eine Reihe von Umlaufbahnen durchläuft, die zunächst in geringerer und dann in höherer Höhe um Psyche verlaufen, der an seiner breitesten Stelle einen Durchmesser von etwa 280 Kilometer hat.
Sollte sich der Asteroid als metallischer Kern eines uralten Planetesimals erweisen, könnte er einen einzigartigen Einblick in das Innere von Gesteinsplaneten wie der Erde bieten.
„Der Vorbeiflug am Mars war für das Team eine unglaubliche Gelegenheit, die Instrumente zu kalibrieren und die Abläufe für eine Planetenannäherung zu üben, bevor wir den Asteroiden Psyche erreichen“, sagte Lindy Elkins-Tanton, Leiterin der Psyche-Mission an der University of California, Berkeley. „Jetzt fliegen wir voller Zuversicht, angetrieben von Sonnenlicht, tiefer in das Sonnensystem hinein und sind bereit, eine geheimnisvolle neue Welt im Asteroidengürtel zu erkunden.“
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