Neue Entwicklungen an der Göttinger Testanlage für elektrische Raumantriebe

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1 Neue Entwicklungen an der Göttinger Testanlage für elektrische Raumantriebe XXII. Erfahrungsaustausch Mühlleithen, 2015 Andreas Neumann, DLR

2 Inhalt Die EP Testanlage des DLR Diagnostik-Systeme Einige Tests und Projekte

DLR Site Göttingen Employees: 450 Size of site: 55 945 m² Research institutes and facilities: Institute of Aerodynamics and Flow Technology Institute of Aeroelasticity Institute of Propulsion

3 DLR Site Göttingen Employees: 450 Size of site: m² Research institutes and facilities: Institute of Aerodynamics and Flow Technology Institute of Aeroelasticity Institute of Propulsion Technology, Turbines department The Engineering Systems House (ESH) Technology Marketing Aeronautics Program Management Training - Cooperative State University German-Dutch Wind Tunnels (DNW), "Goettingen and Koeln" business unit DLR_School_Lab Göttingen Central Archive in DLR

4 STG-ET Building and Features STG-ET close to existing STG facility with LN2 and LHe supply

5 DLR s Electric Propulsion Test Facility STG-ET: Simulationsanlage Treibstrahlen Göttingen - Elektrische Triebwerke Project started in 2009, Inauguration in 2011

STG-ET: EP Facility Specifications Vacuum chamber: 12m long, 5m diameter Distance thruster-chamber walls as large as possible Plume and plume impingement for EP T s with up to 25-50kW EP T lifetime

6 STG-ET: EP Facility Specifications Vacuum chamber: 12m long, 5m diameter Distance thruster-chamber walls as large as possible Plume and plume impingement for EP T s with up to 25-50kW EP T lifetime tests, operation with different gases Performant measurement equipment for ion beam profile measurements also in the backflow, + thrust and thrust vector measurement Continuous pumping speed to allow background pressures 10-5 mbar LHe boost pump (upgrade plan) Operation customer oriented, stable/reference conditions

7 Anlagenverwaltung DLR betreibt Großanlagen Bereithaltung und Wartung Auslastung und Vorgabe Kostensatz

8 Beam Dump Target Target 1 installed

9 Contamination and Safety Deposits on Cryopumps

10 Infrared Camera Thermoviewer: powerful instrument for diagnostics Has to be adapted to vacuum conditions 2013: Vacuum housing

11 Beam Diagnostics Faraday Cups RPA

12 Beam Diagnostics New scanning arm Holds several F-cups and RPA Goal: advanced system

13 Strahlprofile im Vergleich Beam Profiles GIE 1 GIE 2 HET 1 a.u Angle [ ]

14 Neuer 2d Scanner

15 Projekte in der STG-ET - Kooperation mit der Universität Gießen K. Hannemann, DLR, Professor in Gießen DLR arbeitet am Projekt RITSAT mit: Wechselwirkung EP Thruster Plumes und Spacecraft Source: Simulation of plasma plume-to-spacecraft interaction, A.G. Korsun et al.

16 Wechselwirkungen TW mit SC und Kammer (1) Main beam ions (2) Neutrals (loss process) (3) Ions from CEX between (1) and (2), slow Xe ions (4) Grid metal neutrals sputtered by (3) ions (5) Grid metal ions from CEX between (1) and (4)-neutrals (6) Neutrals sputtered from primary surface by (1)-ions

17 Untersuchungen und Ziele Wechselwirkung Ionentriebwerke mit Satelliten Vergleichstriebwerk Triebwerksdaten Beam-Messtechnik Sputter-Untersuchungen Triebwerkstests nur am Boden möglich (Kosten) Einfluss des Triebwerks auf Kammer Einfluss der Kammerparameter auf Triebwerk Vergleich von Kammern

18 Sputtering Target

Vermessung der Höhenprofile mittels AFM und Profilometer Profilometer:

geeignet: Höhenprofile wurden an verschiedenen Punkten auf der Probe

19 Vermessung der Höhenprofile mittels AFM und Profilometer Profilometer: Ähnlich wie AFM, jedoch im Kontaktmodus das AFM ist in der Regel genauer und weitaus empfindlicher. Nur eine Zeile pro Messung, aber für höhere vertikale Unterschiede geeignet: Höhenprofile wurden an verschiedenen Punkten auf der Probe aufgenommen. Erstellung eines Profils über die Ätztiefe. y = mm, h h ~ ~ nm

20 Projekt LEOSWEEP EU FP7 Projekt LEOSWEEP, mit DLR als Partner DLR Aufgabe: Triebwerkstests und Wechselwirkung Plume mit Target

21 Projekt LEOSWEEP: Neue Strahldiagnostik 2d-Scan an mehreren Positionen, -> 3d Options: Z-Achsen Scan Mess-Systeme in Göttingen Arbeiten am großen Strahlscanner

22 Summary DLR s EP Test facility with 12m vacuum chamber Facility details Measurement systems: thrust balance, beam scanner, others Projects: Leosweep, Ritsat Operation with other thrusters

23 In Memoriam Rolf Boettcher

24 Stephen Hawking, time travel spacecraft Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Förderung: LOEWE RITSAT, Land Hessen LEOSWEEP, EU FP7

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