Reputationsratgeber
Revolution im Orbit: Wie Tomorrow’s Motion den Satellitenantrieb ohne Treibstoff neu erfindet
Autor: Thomas Feldhaus · Zuletzt aktualisiert: 19.10.26
Wirtschaft · 12 Min. Lesedauer
Der Weltraum wird immer enger – und Weltraumschrott zum massiven Problem. Das deutsche SpaceTech-Start-up Tomorrow’s Motion GmbH (Tomo) rund um den Physiker Lutz May hat eine Technologie entwickelt, die die Raumfahrt fundamental verändern könnte: Einen elektrisch betriebenen asymmetrischen Magnetantrieb für Satelliten, der völlig ohne zusätzlichen Treibstoff auskommt. Ein Blick auf eine Technologie, die das Potenzial hat, der nächste große Meilenstein der Antriebstechnik zu werden.
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Satellitenantrieb ohne zusätzlichen Treibstoff Tomorrow’s Motion entwickelt mit dem GMP-Antrieb („Generic Magnetic Propulsion“) ein vollelektrisches Antriebssystem, das ohne Gas oder andere Treibstoffe auskommen soll. Stattdessen nutzt es künstlich erzeugte Magnetfelder und deren Wechselwirkung mit dem Erdmagnetfeld.
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Vom Laborversuch zum Raumfahrttest Die Technologie wurde bereits an Boden- und Wasserprototypen demonstriert. Im Modellversuch bewegte sich ein kleiner Prototyp vorwärts, rückwärts und seitlich. Der entscheidende Nachweis steht allerdings noch aus: GMP muss zeigen, dass das Prinzip auch im erdnahen Weltraum zuverlässig funktioniert.
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Große Ambitionen, offene Bewährungsprobe Das 2019 von Lutz May gegründete Unternehmen will den Antrieb zunächst für Satelliten etablieren. Nach Unternehmensangaben haben bereits zwei große Akteure der deutschen Satellitenbranche Interesse signalisiert. Gleichzeitig räumt May ein, dass es Skeptiker gibt – und genau diese will TOMO mit einem Weltraumtest überzeugen.
Die Zahl der Objekte im Erdorbit wächst rasant. Nach Angaben der Europäischen Weltraumorganisation ESA werden inzwischen rund 40.000 Objekte regelmäßig verfolgt, darunter etwa 11.000 aktive Satelliten. Ein großer Teil des Restes besteht aus nicht mehr aktiven Satelliten, Raketenstufen und anderen Überresten vergangener Missionen. Gleichzeitig wächst die Zahl neuer Satelliten durch große Konstellationen wie Starlink weiter. Für die Raumfahrt wird damit eine Frage immer wichtiger: Wie lassen sich Satelliten am Ende ihrer Lebensdauer zuverlässig aus dem Orbit entfernen?
Bisherige elektrische Antriebssysteme – wie Ionen- oder Hall-Thruster – benötigen ein Treibgas (meist teure Edelgase), um sich fortzubewegen. Ist das Gas verbraucht, wird der millionenschwere Satellit zum unkontrollierbaren Schrott. Genau dieses Problem löst die Tomorrow’s Motion GmbH. Das Unternehmen hat mit der Generic Magnetic Propulsion (GMP) einen Antrieb entwickelt, der die Regeln der Raumfahrt neu schreibt.
Ein neuer Ansatz für Satellitenantriebe
Magnetkraft statt Treibstoff
Zwei Spulen, elektrische Energie und das Magnetfeld der Erde. Mehr braucht der GMP-Antrieb nach dem Konzept von Tomorrow’s Motion nicht, um Satelliten zu bewegen.
Treibstofffrei
GMP soll Antriebskräfte ausschließlich mit elektrischer Energie und der Wechselwirkung von Magnetfeldern erzeugen.
Kompakt
Das System benötigt nach Angaben von Tomorrow’s Motion nur wenige Komponenten wie Spulen und Elektronik und soll dadurch auch für kleine Satelliten geeignet sein.
Multifunktional
Der GMP-Antrieb soll neben dem Vortrieb auch Richtungs-, Lage- und Bahnänderungen und die Entsorgung (deorbiting) eines Satelliten ermöglichen.
Warum in einen kleinen CubeSat kein Antrieb passt
Um zu verstehen, warum das interessant ist, muss man kurz in die Wirtschaftlichkeitsrechnung eines Satellitenbetreibers schauen.
Zu den kleinsten kommerziell verfügbare Satelliten gehört ein CubeSat: ein Würfel von zehn mal zehn mal zehn Zentimetern, in der Branche „1U“ genannt. Größere Missionen stapeln diese Einheiten – 2U, 4U, bis hin zu 16U oder 32U. Der Charme dieses Formats ist der Preis. Der Nachteil: In einem 1U oder etwas größeren Würfel passt kein Antrieb.
Denn was heute im Orbit fliegt, ist bemerkenswert kleinteilig. Für die Lageregelung nutzen Satelliten Reaction Wheels – Schwungräder, die sich hoch- und runterfahren lassen. Sind die Räder in der Sättigung, muss die aufgespeicherte Drehenergie wieder abgebaut werden, dafür braucht es zusätzlich Magnetorquer, also magentische Energie die gegen das Erdmagnetfeld drücken. Und um überhaupt die Bahn zu ändern, kommt ein Ionentriebwerk oder ein Hall-Thruster dazu – beide mit Tank, Ventilen, Leitungen.
„Wenn ein Satellit vorwärts fliegen und seine Richtung ändern soll, braucht er dafür mehrere Systeme – und zusätzlich einen Tank“, sagt May. „In einen kleinen Satelliten lässt sich das alles kaum integrieren.“
Dazu kommen die Kosten. Ein Antriebssystem beginnt nach Mays Erfahrung bei einem niedrigen sechsstelligen Betrag und reicht bei großen Kommunikations- oder Aufklärungssatelliten in zweistellige Millionenhöhe. Und das ist nur die Hardware. Der Treibstoff – meist Edelgase wie Xenon, teuer und knapp – muss mit in den Orbit. Bei SpaceX kostet der Rideshare-Platz auf einer Transporter-Mission derzeit 350.000 US-Dollar für die ersten 50 Kilogramm und rund 7.000 Dollar für jedes weitere. Wer eine Tonne Xenon mitnimmt, zahlt allein für den Treibstoff einen Millionenbetrag – bevor die Mission überhaupt begonnen hat. Hinzu kommen Handling, Sicherheitsauflagen und Versicherungsprämien beim Zusammenbau des Systems.
Und dann ist da die Endlichkeit. „Der Treibstoff bestimmt die Lebensdauer, die Missionszeit“, sagt May. „Wenn der Treibstoff zu Ende ist, ist der Satellit tot. Wenn er tot ist, ist er Weltraumschrott.“
„Der Treibstoff bestimmt die Lebensdauer eines Satelliten. Ist der Treibstoff zu Ende, ist der Satellit tot. Und wenn er tot ist, ist er Weltraumschrott."
CEO Tomorrow’s Motion GmbH
Lutz May
Das Ende des Treibstoffs: Wie funktioniert die GMP-Technologie?
Die Lösung, die Tomorrow’s Motion anbietet, heißt GMP: Generic Magnetic Propulsion. Sie ist, wie so oft in der Technikgeschichte, als ein Nebenprodukt entstanden.
Mays eigentliche Erfindung hieß MCA – Magnetic Cloud Acceleration, ein Antriebsprinzip, das ohne Erdmagnetfeld auskommt. „Die war sehr schwer für uns in Betrieb zu nehmen. Wir brauchten eine Hilfslösung“, erzählt er. „Und als wir diese Hilfslösung entwickelt hatten, war GMP entstanden. Es sollte gar keine Erfindung werden.“
Heute bindet GMP 95 Prozent der Arbeitszeit des Unternehmens. Eine dritte Technologie, ein Gasjet-Antrieb, liegt in der Schublade.
Wer den Antrieb verstehen will, muss sich an den Physikunterricht und die Funktionsweise eines Kompasses erinnern.
„Wir erzeugen mit elektrischem Strom, der aus Solarzellen kommt, ein eigenes Magnetfeld“, erklärt May. „Dieses Magnetfeld arbeitet mit dem Erdmagnetfeld zusammen.“ Ähnlich wie eine Kompassnadel, die sich immer nach dem Magnetfeld der Erde ausrichtet, erzeugt auch das System von Tomo eine Kraftbeziehung zur Erde. Doch während sich eine gewöhnliche Spule im Magnetfeld nur im Kreis drehen würde, hat May einen Weg gefunden, diese Kräfte asymmetrisch zu nutzen.
Das Geheimnis der Asymmetrie
Der Clou der Erfindung liegt in der gezielten Verzerrung dieses Magnetfelds. Durch spezielle Anordnungen und Materialien wird dem erzeugten Magnetfeld an einer bestimmten Stelle Energie entzogen, die in Wärme umgewandelt wird. Das frei verfügbare Magnetfeld wird dadurch auf der einen Seite schwächer als auf der anderen.
Das Resultat: Es entsteht nicht nur eine Drehbewegung am Ort, sondern eine lineare Schubkraft. Durch geschicktes Ein- und Ausschalten zweier Luft-Spulen – May nennt es bildhaft den „Pinguin-Walk“ – kann sich der Satellit im Erdmagnetfeld in einer Ebene in jede beliebige Richtung bewegen. „Wir haben quasi einen Elektro-Motor aufgeklappt. Alleine durch den Strom, den wir in ein Magnetfeld umwandeln, entsteht auf kürzestem Weg die translatorische Bewegung“, so der Physiker.
Damit ist das Grundprinzip von Generic Magnetic Propulsion (GMP) umrissen. Tomorrow’s Motion nutzt elektrische Energie, um über magnetische Wechselwirkungen eine gerichtete Kraft zu erzeugen. Anders als bei herkömmlichen Antriebssystemen soll dafür kein zusätzlicher Treibstoff mitgeführt werden müssen.
Das Konzept zielt vor allem auf den Einsatz in Satelliten. GMP soll nicht nur die Lage eines Raumfahrzeugs verändern, sondern auch Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen sowie Bahnänderungen ermöglichen. Entscheidend ist dabei, dass kein begrenzter Treibstoffvorrat die Betriebsdauer des Antriebs bestimmt.
GMP - Ein Zehntel der Größe, ein Bruchteil der Kosten
Die wirtschaftlichen Vorteile der Technologie sind erheblich – insbesondere für einen wachsenden New-Space-Markt, in dem Gewicht, Bauraum, Energieverbrauch und Betriebskosten entscheidende Faktoren sind. Der besondere wirtschaftliche Reiz des GMP-Antriebs liegt dabei vor allem in dem, was er nicht benötigt.
Ein konventioneller elektrischer Antrieb beschleunigt Teilchen eines Treibstoffs. Xenon ist dafür seit Langem ein verbreiteter Stoff. Die ESA weist allerdings auch auf Kosten und Verfügbarkeit von Xenon hin und untersucht deshalb unter anderem alternative Treibstoffe.
Beim GMP-Antrieb soll dagegen ausschließlich elektrische Energie zum Einsatz kommen.
Damit entfallen Tanks, Leitungen, Ventile und die entsprechende Infrastruktur für die Treibstoffversorgung. Das spart nicht nur Gewicht. Es schafft auch Platz.
Der GMP-Antrieb von Tomo besteht im Kern nur aus zwei Luft-Spulen (also ohne Kern), einer Batterie und der entscheidenden Steuerungssoftware.
Noch ein möglicher Vorteil liegt in der Missionsdauer. Da GMP nach dem Konzept von TOMO keinen Treibstoffvorrat benötigt, könnte der Antrieb verfügbar bleiben, solange Energieversorgung und Elektronik funktionieren.
Das wäre auch für das Deorbiting interessant. Ein Satellit könnte am Ende seiner Lebensdauer gezielt seine Umlaufbahn verändern und so einen kontrollierten Wiedereintritt ermöglichen – eine Art „Selbstentsorgung“, wie Lutz May es nennt. Die wachsende Zahl von Satelliten und Weltraumschrott macht solche Möglichkeiten zunehmend relevant.
➡️ Die Vorteile im Überblick:
- Skalierbarkeit & Größe: Der Antrieb kann auf die Größe einer Zigarettenschachtel geschrumpft werden. Dadurch bleiben 95 Prozent des Platzes im Satelliten für die eigentliche Nutzlast (Kameras, Sensoren) erhalten.
- Massive Kosteneinsparung: 1 Kilogramm Nutzlast ins All zu schießen, kostet aktuell immer noch rund 8.000 Euro. Da der GMP-Antrieb keinen Treibstoff (oft 50 kg bis zu einer Tonne) benötigt, sinken die Launch-Kosten dramatisch. Auch teure Sicherheitsvorkehrungen für das Handling von explosiven oder unter Druck stehenden Gasen entfallen.
- Unendliche Lebensdauer: Ein Satellit mit TOMO-Antrieb fliegt so lange, bis die Elektronik versagt. Er muss nicht nachgetankt werden.
- All-in-One-Lösung: Bisher brauchten Satelliten Reaktionsräder zum Steuern, Magnetorquer zum Entladen und Triebwerke für den Vortrieb. Dazu kommt noch eine weitere Antriebsloesung für die geforderte deorbiting Fähigkeit. GMP erledigt all das – Steuerung, Vorwärtsflug, das Halten der Umlaufbahn (Station Keeping) und das sichere Zurückholen in die Erdatmosphäre (De-Orbiting) am Ende der Lebensdauer – in einem einzigen, leichten System.
Der Stealth-Faktor: Höchste Relevanz für den Verteidigungssektor
Neben der zivilen Raumfahrt stößt die Technologie laut May vor allem im militärischen Bereich auf massives Interesse. Konventionelle Satelliten verraten ihre Manöver im Voraus. Bevor ein Ionen-Triebwerk zündet, muss der Satellit oft über 90 Sekunden lang in die richtige Position gedreht werden. Der ausgestoßene Partikelstrahl ist zudem per Radar oder einer anderen Messtechnik sofort erkennbar.
In Zeiten, in denen der Weltraum zunehmend als potenzieller Konflikt- und Kriegsschauplatz gesehen wird, bietet Tomo einen unschätzbaren taktischen Vorteil: Unsichtbarkeit und Agilität. „Unsere Technologie ist die absolut einzige, die nicht verrät, was der Betreiber vorhat“, betont May. Der Satellit kann ohne Vorankündigung und ohne Drehung rückwärts oder seitwärts fahren und innerhalb von Sekunden Bedrohungen wie feindlichen Satelliten oder Trümmerteilen entgegenwirken.
Vom Experiment zum ersten Praxistest
Wie viel Substanz hinter der ungewöhnlichen Idee steckt, lässt sich mit einem Prototypen in einem kleinen Wasserbecken beobachten. Per Computersteuerung lässt sich das Modell vorwärts, rückwärts und seitlich bewegen.
Der Aufbau wirkt dabei erstaunlich unspektakulär. Zwei schwarze Luftspulen, eine Leiterplatte, Batterien und einige Kabel. Was für einen Laien kaum nach einem Antrieb aussieht, ist der Kern des Systems.
Für Tomorrow’s Motion ist dieser Versuch ein wichtiger Schritt. Er zeigt, dass das Prinzip grundsätzlich eine Bewegung erzeugen kann. Er beantwortet allerdings noch nicht die entscheidende Frage: Lässt sich daraus ein leistungsfähiger und zuverlässiger Antrieb für einen Satelliten entwickeln?
➡️ Genau an diesem Punkt beginnt die eigentliche Bewährungsprobe.
Denn zwischen einem Prototypen im Wasserbecken und einem Satelliten im Orbit liegen erhebliche technische Herausforderungen. Im Weltraum muss ein Antrieb nicht nur eine messbare Kraft erzeugen. Er muss diese Kraft unter Vakuumbedingungen reproduzierbar bereitstellen, mit begrenzter elektrischer Leistung auskommen und über lange Zeit zuverlässig funktionieren.
Die Antwort des Unternehmens soll deshalb nicht in erster Linie aus weiteren Präsentationen bestehen, sondern aus einem Experiment unter realen Bedingungen.
„Unser primärer Fokus liegt darauf zu beweisen, dass diese Technologie auch im erdnahen Weltraum funktioniert“, sagt Lutz May.
Damit lässt sich der Entwicklungsstand der Technologie relativ klar einordnen. GMP ist mehr als eine reine theoretische Idee, aber noch keine im Orbit etablierte Antriebstechnologie. Es gibt Patente, Demonstratoren und Bodenversuche. Der entscheidende unabhängige Nachweis unter Weltraumbedingungen steht noch aus.
➡️ Sollte dieser Nachweis gelingen, wäre der mögliche wirtschaftliche Nutzen erheblich.
Skalierbar ist das System in beide Richtungen. Der kleinste bislang gebaute Antrieb hat das Format einer Zigarettenschachtel – vollständig, inklusive Elektronik. Der größte hat die Ausmaße eines Reisekoffers. Eine obere Grenze kenne er nicht, sagt May; die Antriebskraft skaliere mit der Größe der Luftspulen.
„Wir wandeln Strom direkt in Bewegung um, ohne irgendetwas Drehendes. Wir haben quasi einen Elektromotor aufgeklappt."
CEO Tomorrow’s Motion GmbH
Lutz May
Der Elefant im Raum
Bleibt die Frage, warum ein Antrieb mit diesen Eigenschaften nicht längst in jedem CubeSat steckt.
Mays Antwort ist unerwartet: Weil ihm die Fachwelt oft mit Skepsis entgegnet. „Wir sind jetzt im Jahr sieben, und ich habe oft die Herausforderung, mit Fachleuten auf ein Level zu kommen.“
Im Zentrum des Widerstands steht ein Satz, der seit dem 19. Jahrhundert in Lehrbüchern steht: Wirkt auf einen frei beweglichen starren Körper ein Drehmoment, rotiert er um seinen Schwerpunkt. Zugeschrieben wird er dem Schweizer Mathematiker Leonhard Euler, 1758. Gelesen wird er so, dass es keine Rolle spielt, wie ein Drehmoment an einen Satelliten kommt – er kann sich nur um seinen Schwerpunkt drehen.
May hält das für eine Verkürzte Version des eigentlichen Grundsatzes. In Eulers Originalformulierung, sagt er, folge auf den bekannten Teil ein zweiter: dass Translation und Rotation untrennbar gemeinsam auftreten, wenn die Kräfte nicht durch den Schwerpunkt gehen. Ein populäres Physikbuch von 1883 habe diesen zweiten Teil weggelassen, ein weiteres Lehrbuch die Verkürzung übernommen. Spätere Versuche, den Fehler zu korrigieren – May verweist auf die Standardwerke zur klassischen Mechanik von 1950 und deren Neuauflagen – seien zu spät gekommen. „Der Satz war so verbreitet, da läuft die ganze Welt hinterher.“
Man muss diese Wissenschaftsgeschichte nicht teilen, um zu erkennen, dass May sie schon einmal erlebt hat. 1995 erfand er einen Drehmomentsensor auf magnetischer Basis. „Als ich die Erfindung der Automobilbranche vorgestellt habe, hat es vier Jahre gebraucht, bevor die sich Magnetfelder überhaupt angeschaut haben. Damals war der Standpunkt der Industrie: „Magnetfelder – darauf kann man sich nicht verlassen“. Heute ist unser Sensor in allen Applikationen drin. Ohne den geht es gar nicht mehr.“
Patentrechtlich ist die Lage klarer. 16 Patente hat Tomorrow’s Motion angemeldet, acht sind schon erteilt. May macht sich über deren Wirkung keine Illusionen: „Ein Patent verhindert nicht, dass jemand anderes es nachbaut. Es gibt nur die rechtliche Möglichkeit, den anderen anzugreifen.“
Der eigentliche Burggraben soll deshalb technologisch sein. Unter dem Arbeitstitel GMP 2 entwickelt das Unternehmen Spulen aus Kohlenstoff-Nanoröhren – ein Material, das den elektrischen Widerstand drastisch senkt und damit das Grundproblem heutiger Spulen löst, sie erwärmen sich, hohe Ströme lassen sich nur in kurzen Impulsen fahren. Mays Zielgröße für den Leistungssprung: Faktor 64 bis 100. Zeithorizont: einige Jahre.
Der Weg zur Marktreife: Space-Test
Dass die Technologie kein reines Gedankenspiel ist, haben unabhängige Experten bereits bestätigt. Professoren der Technischen Hochschule Ingolstadt, des ZfT in Würzburg sowie der Technikchef des Satellitenherstellers TESAT haben die physikalische Machbarkeit validiert. TOMO hält weltweit bereits 16 Patente, wovon 8 schon erteilt sind.
Aktuell bereitet das Start-up den ultimativen „Proof of Concept“ vor: Einen Testflug im Orbit. Ende 2027 oder Anfang 2028.
Der In-Orbit-Demonstrator soll zwei Funktionen nachweisen:
- Erstens Station Keeping – ein Satellit auf einer Umlaufbahn von 450 bis 500 Kilometern Höhe verliert durch die Restatmosphäre täglich rund 43 Meter. Wer diesen Verlust ausgleichen kann, hat den kommerziell wichtigsten Punkt erreicht.
- Zweitens Orbit Change: kontrolliert höher steigen.
Der Nachweis selbst ist elegant simpel. Die Umlaufzeit eines Satelliten ändert sich Meter für Meter mit der Bahnhöhe. Wer die Zeit für einen Umlauf mikrosekundengenau misst, weiß, wie hoch das Objekt fliegt. Manipulierbar ist daran wenig.
Die Kalkulation für den geplanten Weltraumtest beläuft sich auf rund 500.000 Euro für den Satelliten, weitere 500.000 Euro für den Start und etwa 250.000 Euro für die Versuchsphase. Sollte eine Kooperation mit ESA oder DLR zustande kommen, könnte sich der Finanzierungsbedarf auf einen niedrigen sechsstelligen Betrag reduzieren.
Die notwendige Elektronik ist bereits produziert und wird getestet, Simulatoren sind aufgebaut; parallel laufen Gespräche mit dem DLR, der Berliner Satellitenbauer Rapid Cubes GmbH und weiteren Partnern.
Ursprünglich war geplant, den Demonstrator per Anhalter als Rideshare-Nutzlast mit einer SpaceX-Rakete ins All zu bringen. Diese Möglichkeit besteht seit Kurzem nicht mehr. Deshalb verhandelt das Unternehmen nun mit einem anderen Launchpartner.
Gelingt der Weltraumtest, dürfte der Markt für Satellitenantriebe auf den Kopf gestellt werden. Das Geschäftsmodell von TOMO ist dabei hochskalierbar. Neben dem Bau eigener Standardantriebe sollen Lizenzen an große Konstellationsbetreiber vergeben werden.
Meilensteine
TOMO und Validierung der GMP-Technologie
2018
Erste Patentanmeldung
2021
Erster GMP-Antrieb für Satellitensysteme
2026
Start Phase 1 - DLR Rapid Cube
2027
Start Phase 2 - Vorbereitung zum Weltraumtest
Der nächste Schritt kostet Kapital
Parallel zur technologischen Entwicklung geht es für Tomorrow’s Motion auch um die Finanzierung des nächsten Schritts. Über eine eigene Investmentseite wirbt das Unternehmen um Kapital für die weitere Entwicklung und den geplanten Einsatz der GMP-Technologie im Weltraum. Im Mittelpunkt steht dabei weniger die Finanzierung des laufenden Betriebs als die Überbrückung der entscheidenden Entwicklungsphase bis zum orbitalen Nachweis.
Für potenzielle Investoren ist das zugleich die zentrale Wette: Gelingt der Schritt vom Demonstrator zum funktionierenden Satellitenantrieb, könnte sich aus der bislang ungewöhnlichen Technologie ein neues Geschäftsfeld entwickeln.
Fazit: Das nächste Rad der Geschichte?
Wenn Lutz May über seine Erfindung spricht, zieht er große historische Vergleiche – vom Holzrad über die Dampfmaschine bis zur drahtlosen Telegrafie von Marconi. Technologien, die zu Beginn oft belächelt wurden, bevor sie die Welt veränderten.
Tomo steht an genau dieser Schwelle. Wenn der bevorstehende Test im Orbit erfolgreich ist, liefert das deutsche Unternehmen nicht nur eine Lösung für das milliardenschwere Problem des Weltraumschrotts, sondern etabliert einen globalen Standard, der die Raumfahrt für immer effizienter, günstiger und sicherer macht.
FAQ Tomorrow’s Motion
Thomas Feldhaus
Chefredakteur | Wirtschaftsjournalist
Thomas Feldhaus macht sichtbar, was Wirtschaft antreibt – und was sie verändert. Journalismus trifft Content: präzise, relevant, auf den Punkt.
