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DLR testet scharfkantiges Raumfahrzeug mit neuartigem Hitzeschild

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Computeranimation des Wiedereintritts

SHEFEX II soll mit mehr als 12.000 Stundenkilometern wieder in die Erdatmosphäre eintauchen.

Bild: DLR.

Stuttgart, 06.05.2010 | 

Der Wiedereintritt in die Erdatmosphäre gilt als einer der kritischsten Momente in der Raumfahrt. Um den Flug ins All und zurück zur Erde sicherer, billiger und flexibler zu machen, entwickelt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ein experimentelles Raumfahrzeug. Das SHEFEX II genannte Flugprojekt verwendet neuartige Technologien wie ein scharfkantiges Design und eine aktive Kühlung des Hitzeschildes. Ein Modell des Raumfahrzeugs haben Wissenschaftler jetzt erstmals in einem Windkanal getestet. Anfang 2011 soll SHEFEX II ("Sharp Edge Flight Experiment" steht für scharfkantiger Flugversuch) vom australischen Testgelände Woomera starten.

Dabei handelt es sich in mehrfacher Hinsicht um ein einzigartiges Raumfahrzeug. Im Unterschied zu bisherigen Raumfahrzeugen ist die Außenhaut nicht gerundet, sondern scharfkantig. Außerdem soll mit SHEFEX II erstmals eine aktive Kühlung des Hitzeschildes in der Raumfahrt getestet werden. Zudem ist es das einzige allein von Deutschland finanzierte und durchgeführte Projekt eines Raumfahrzeugs, das automatisch gesteuert zur Erde zurückkehren kann.

Zukünftig Landung in Deutschland möglich

Die scharfkantige Form von SHEFEX verspricht zwei wesentliche Vorteile. Zum einen könnte der Hitzeschild dadurch einfacher und sicherer werden. Außerdem resultiert die facettierte Form in verbesserten aerodynamischen Eigenschaften. "Die Kapsel erreicht fast die aerodynamischen Eigenschaften eines Space Shuttles, ist aber kleiner und benötigt keine Flügel", so Projektleiter Hendrik Weihs vom DLR-Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung Stuttgart. Zusammen mit der aktiven Kühlung ergeben sich damit für die europäische Raumfahrt völlig neue Möglichkeiten: "Wir könnten einen Landeplatz in Deutschland nutzen, wo die Kapsel punktgenau herunterkommt", erklärt Weihs.

Kühlende Schutzschicht

Bei der aktiven Kühlung des Hitzeschildes strömt ein Gas durch Poren in den Kacheln nach außen. "Das austretende Gas bildet eine Art kühlende Schutzschicht um die Oberfläche, sodass das atmosphärische Gas nicht an das Raumfahrzeug herankommt", erklärt Weihs. Die Effusionskühlung genannte Technologie wird bereits zur Abkühlung von Brennkammern von Raketen verwendet.

"Deutschland nimmt eine Vorreiterrolle ein, was fortschrittliche Rückkehrsysteme betrifft", erklärt Weihs das nationale SHEFEX-Programm. Er hofft, dass das Programm irgendwann in ein europäisches - möglicherweise bemanntes - Raumfahrtsystem mündet.

Die Idee des SHEFEX-Programmes ist es, möglichst kostengünstig Wiedereintrittstechnologie im Flugexperiment zu testen. Dazu wird die Testkapsel auf die Spitze einer preiswerten Höhenforschungsrakete gesetzt. Der Vorgänger, SHEFEX I, war 2005 von Nord-Schweden aus gestartet. Beim 12,7 Meter hohen SHEFEX II ist die Rakete ein größeres brasilianisches Modell, um eine höhere Geschwindigkeit zu erreichen. Zudem verfügt SHEFEX II im Gegensatz zu seinem Vorgänger über kleine Stummelflügel, sogenannte Canards, mit denen das Gefährt gesteuert werden kann. Der Start vom australischen Woomera soll SHEFEX II in eine Höhe von 200 Kilometern bringen. Für die Forscher beginnt der interessanteste Teil beim Abstieg und Wiedereintritt in die Erdatmosphäre in 100 bis 20 Kilometern Höhe. Anschließend soll die Kapsel per Fallschirm in der Wüste landen.

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