Es ist einfach, sich Satelliten als einen Haufen Mini-Monde vorzustellen, die die Erde nahtlos und ohne (merkliche) Bewegung umkreisen. Aber das ist nicht ganz richtig: Satelliten und andere Raumfahrzeuge erfordern oft ziemlich kontinuierliche Anpassungen an ihren Positionen im Orbit.
In der Vergangenheit hat sich die Luft- und Raumfahrtindustrie auf Triebwerke oder eine Kombination aus Reaktionsrädern und magnetischen Torsionsstäben verlassen, um die Lage, Steuerung und Positionierung eines Raumfahrzeugs zu steuern. Aber diese nehmen viel Platz und Masse ein und begrenzen, wie lange ein Raumschiff im Orbit bleiben kann. In Neuseeland ansässig Zenno Raumfahrt hat sich eine Alternative zu diesen schweren und zeitlich begrenzten Antriebssystemen ausgedacht. Die Kerntechnologie ist ein Elektromagnet, der ein sehr starkes Magnetfeld erzeugt, das mit anderen Magnetfeldern – wie denen anderer Raumfahrzeuge oder sogar dem der Erde – interagieren kann, um ein Drehmoment zu erzeugen.
Die Technologie weckte das Interesse von Investoren, die kürzlich zu einer Seed-Runde in Höhe von 10,5 Millionen NZ$ (6,585 Millionen US-Dollar) beitrugen. Die neuseeländischen VC-Firmen GD1 (Global From Day One) und Nuance Connected Capital führten die Runde an, mit zusätzlicher Beteiligung von Shasta Ventures. NZGCP, K1W1, der österreichische Milliardär Wolfgang Leitner, Alt Ventures, Enterprise Angels, Arkisys und NZVC.
Die Finanzierung markiert den Beginn von 18 Monaten, von denen Zenno hofft, dass sie richtungsweisend sein werden und in ihrem ersten Start im vierten Quartal 2023 gipfeln werden. Etwa zur gleichen Zeit hofft das Unternehmen, eine Produktionsstätte mit einer enormen Produktionskapazität von 1.000 Elektromagneten in Betrieb zu haben Systeme pro Jahr.
„Wir können eine neue Art von Kraft im Weltraum erzeugen“, sagte Gründer Max Arshavsky gegenüber Tech. „Das ist wirklich der grundlegendste Durchbruch, den wir haben.“
Zenno Astronautics-Gründer Max Arshavsky. Bildnachweis: Zenno Astronautics.
Zenno begann vor etwas mehr als fünf Jahren, als Arshavsky Physikstudent an der University of Auckland war, der Heimat des ersten neuseeländischen Programms für Weltraumsysteme.
Das erste Antriebssystem des Startups, Z01 oder Supertorquer genannt, ist ziemlich einfach, wie Arshavsky es erklärt: Ein Elektromagnet wird aus einer Drahtspule hergestellt (für die Ingenieure da draußen wird es auch Solenoid genannt). Dieser Elektromagnet erzeugt ein starkes Magnetfeld, das dann mit dem der Erde interagiert, damit sich der Satellit in Bezug auf den Planeten ausrichten kann.
Frühere Versuche zur Entwicklung dieser Technologie waren dadurch begrenzt, wie viel elektrischer Strom durch ein Stück herkömmliches Kabel geleitet werden kann. Zennos Durchbruch ist die Verwendung eines Hochtemperatur-Supraleiterdrahts, der dem Fluss des elektrischen Stroms keinen Widerstand entgegensetzt, sodass eine große Strommenge durchgedrückt werden kann. Je höher die Stromstärke, desto stärker das Magnetfeld. Das Unternehmen hat auch einige andere Engpässe gelöst, wie die Tatsache, dass der Draht bei etwa 80 Kelvin oder -193 Grad Celsius betrieben werden muss, was viel kälter ist als das Vakuum des Weltraums.
Das Ergebnis ist ein System, das nach Angaben des Unternehmens 20-mal weniger Platz einnimmt als herkömmliche Antriebssysteme. Zusätzlich zum Ausrichten von Satelliten könnte das elektromagnetische System auch für Wechselwirkungen zwischen Satelliten verwendet werden, wie z. B. die Beseitigung von Trümmern im Orbit, das Andocken von Raumfahrzeugen oder die Wartung im Orbit. Die meisten Raumfahrzeuge haben etwas, das mit einem Elektromagneten interagieren kann, wie magnetische Torsionsstäbe, sodass die Technologie mit älteren Raumfahrzeugen kompatibel ist, auch wenn sie nicht mit Zennos Systemen ausgestattet sind, sagte Arshavsky.
Das Unternehmen arbeitet auch daran, seine Technologie einzusetzen, um das Innere von Raumfahrzeugen – ob mit Besatzung oder Fracht – vor der enormen Strahlungsmenge im Weltraum abzuschirmen. Das Magnetfeld könnte verwendet werden, um geladene Teilchenstrahlung abzulenken, was die Lebensdauer eines Raumfahrzeugs im Orbit verlängern oder die Besatzung schützen könnte. Dies ist ein Schlüsselproblem, das für bemannte Missionen im Weltraum, einschließlich zum Mars, gelöst werden muss.
Das Z01 von Zenno Astronautics. Bildnachweis: Zenno Astronautics.
Magnetfelder wirken im Vakuum nicht anders, so dass das Unternehmen das System hier auf der Erde testen konnte. Der nächste Schritt ist der Transport in den Weltraum. Zenno strebt an, im vierten Quartal 2023 ein umfassendes Lageregelungssystem auf den Markt zu bringen, mit dem italienischen Unternehmen D-Orbit an Bord einer Falcon 9-Mitfahrmission von SpaceX.
„Unser Technology Readiness Level liegt derzeit bei etwa sechs nach NASA-Maßstab, was bedeutet, dass wir alle Systeme und Subsysteme im Labor getestet haben und die nächste Stufe für uns das Testen der Dinge im Orbit ist“, sagte Arshavsky. Bis zum Start konzentriert sich das Unternehmen darauf, eine für die Raumfahrt zugelassene Version der Technologie zu bauen, eine, die „dafür entwickelt wurde, auf einer Rakete aufzusteigen, [be] heftig erschüttert werden und dann im Weltraum zuverlässig funktionieren“, fügte er hinzu. Dieses System wird D-Orbit irgendwann Mitte 23 zur Verfügung gestellt, damit es integriert und dann zum Start in die USA verschifft werden kann.
Obwohl das Unternehmen anderthalb Jahre vom ersten Orbitaltest des Systems entfernt ist, hat es genug Interesse an seiner Technologie geweckt, dass es plant, die oben erwähnte große Produktionsanlage zu errichten.
„Wir haben derzeit viel Zugkraft mit der Industrie […] und wir wollen sicherstellen, dass wir nicht überrascht werden“, erklärte Arshavsky.
Das Unternehmen hat gerade einen dritten Kaufvertrag mit einem Liefertermin im Februar 2024 unterzeichnet, sodass die Produktionsanlage bis dahin in Betrieb sein muss. Zenno hat feste Verkaufsverträge mit in den USA ansässigen Satelliteneigentümern und -betreibern im Wert von „mehreren Millionen Dollar“, zusätzlich zu einer Konstellationsverpflichtung in der Pipeline. Während Arshavsky den Namen der Kunden oder die Größe der Konstellation nicht spezifizierte, bereitet sich Zenno offensichtlich darauf vor, in den kommenden Jahren mit Volldampf voranzukommen.
Zenno wird auch einen Teil der Startfinanzierung verwenden, um sein Team zu vergrößern, das derzeit aus 11 Vollzeitmitarbeitern besteht. Zum Zeitpunkt der Investition hatte das Unternehmen nur vier bis fünf Vollzeitkräfte, sodass sich die Belegschaft in kurzer Zeit bereits verdoppelt hat. Zenno hat auch Peter Crabtree, den Gründer der New Zealand Space Agency, als Vorstandsvorsitzenden gewonnen. Luca Rossettini, CEO und Gründer von D-Orbit, kommt ebenfalls als Berater in den Vorstand.