Im Labor sind sämtliche für den Betrieb eines Radiofrequenz-Ionentriebwerks benötigten Hardware-Komponenten vorhanden. Diese bestehen aus dem Radiofrequenz-Generator (RFG) zur Versorgung der RF-Spule, dem Massenflussregler (MFC), der die benötigte Treibstoffzufuhr gewährleistet, den Hochspannungsquellen für die Extraktionsspannungen (PHV – Positive Hochspannung; NHV – Negative Hochspannung), sowie einer Elektronenquelle zur Strahlneutralisation. Bis auf den Radiofrequenzgenerator wurde hierfür auf kommerziell erhältliche Komponenten zurückgegriffen. Für die Auswertung von Messsignalen wurde ein Eigenaufbau konzipiert. Durch geeignete Softwarepakete – wie Matlab/Simulink – wird die Ansteuerung der elektronischen Triebwerksperipherie sowie die Entwicklung regelungstechnischer Systeme ermöglicht. Zudem stehen diverse Messgeräte zur Untersuchung des Triebwerkssystems unter Gesichtspunkten der elektromagnetischen Verträglichkeit zur Verfügung.
Echtzeit-Messsystem
Die Datenaufnahme sämtlicher Steuer- und Messgrößen über ein Rechnersystem ist durch ein Echtzeit-Messsystem sichergestellt. Mithilfe von Matlab/Simulink ist eine scriptgesteuerte Automatisation der Datenaufnahme möglich. Zudem können regelungstechnische Lösungen innerhalb kürzester Zeit auf das System übertragen und am physikalischen Aufbau getestet werden.
Vakuum-Pumpstand „Plexi“
Um das Triebwerk unter realen, weltraumähnlichen Bedingungen testen zu können, ist ein Vakuum-Pumpstand erforderlich. Dazu stehen zwei Duran-Glaszylinder mit einem Volumen von 180 l bzw. 120 l zur Verfügung. Zur Erzeugung des Vakuums kommt eine Turbmolekularpumpe mit einer Saugleistung von 2300 l/h und eine Vorpumpe mit einem Saugvermögen von 35000 l/h zum Einsatz. Mit diesem Aufbau können Drücke bis zu 1E-7 mbar im Glasgefäß erreicht werden.
High Performance-Messgeräte
Zur adäquaten Vermessung der induktiven Plasmaentladung im Radiofrequenz-Ionentriebwerk sowie der elektronischen Peripherie stehen High-End Messgeräte zur Verfügung. Diese bieten sowohl eine hohe zeitliche Auflösung der Radiofrequenzsignale als auch die Akzeptanz hohe Spannungen und Ströme, wie sie bei RIT typischerweise auftreten.
Neues Testlabor mit Vakuumkammer „Smoker“
Im Rahmen einer Förderung durch den Strategischen Forschungsfonds der THM hat die Arbeitsgruppe Raumfahrtelektronik 2023/2024 ein neues Testlabor für elektrische Triebwerke inauguriert. Die darin verwendete Vakuumkammer „Smoker“ bietet dank ihres Volumens von ca. 1.000 l ausreichend Platz, um sog. „Coupling Tests“ durchzuführen. Diese ermöglichen es, neben dem Triebwerk ebenso die speisende Elektronik unter Vakuumbedingungen zu testen, wodurch ein großer Schritt in Richtung Weltraumqualifikation der Entwicklungen der Arbeitsgruppe erfolgt.
Die Vakuumkammer ist mit einer Vorpumpe, einer Turbomolekularpumpe sowie einer Kryopumpe ausgestattet, um Experimente unter nahezu realistischen Weltraumbedingungen durchzuführen. Der erreichbare Enddruck des Setups liegt im Bereich 1-2E-7 mbar. Damit ist die Anlage vergleichbar mit den meisten Testanlagen anderer Institutionen zum Betrieb elektrischer Triebwerke.
