Schön ist sie nicht gerade, die Rakete, die Thino Eggers vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR in Braunschweig auf dem Monitor seines Laptops zeigt. Ungewöhnlich eckig sieht die Spitze des Flugkörpers namens "Shefex" aus. Sie besteht aus einer Verschalung großer, ebener Hitzeschutzplatten, die eine Form mit unschönen Kanten bilden. Normalerweise ist die Nase von Raumschiffen rund, damit sie beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre nicht zu heiß wird, wenn sie auf den Widerstand der Luft trifft. Auch die amerikanischen Shuttles haben so eine runde Knubbelnase. Um sie glatt zu machen, sind über 25 000 Kacheln nötig, alle einzeln aufgeklebt, sagt Thino Eggers.
"Das Shuttle-Thermalschutzsystem, das muss nach jedem Flug inspiziert und gewartet werden und dabei muss jede einzelne Kachel genau untersucht werden, und das führt dazu, dass insgesamt ungefähr 30 Prozent der gesamten Flugkosten nur dafür draufgehen, dass man dieses System in Stand halten muss."
Viele der Shuttle-Kacheln haben einzigartige Rundungen und müssen daher auch teuer einzeln hergestellt werden. Thino Eggers glaubt, dass flache Platten wie bei der Shefex-Rakete viel preiswerter sind. Sie sind größer, darum braucht man weniger davon. Außerdem lassen sie sich in Serie fertigen. 70 Prozent der Kosten ließen sich so für das Wärmeschutzsystem sparen. Damit wären die bisher teuren wiederverwendbaren Raumtransporter auch in Zukunft noch attraktiv, denn bisher war der runde Hitzeschutzschild ein treibender Kostenfaktor. Kantige Platten sind nicht nur billiger, sondern auch einfacher zu warten. Eggers:
"Die Inspektion beim scharfkantigen System mit ebenen Platten ist sehr einfach, weil diese Platten einfach mit einzelnen Schrauben auf die tragende Unterstruktur draufgeschraubt werden. Das muss man sich einfach vorstellen Man hat da eine Fliese drauf, man löst vier Schrauben, kann die Platte abnehmen, austauschen, und ist schon wieder fertig."
Ein solch eckiger Flieger startet Ende Oktober erstmals mit "Shefex". Das Raketenexperiment hebt ab von einer Insel vor Norwegen, fliegt bis auf 300 Kilometer Höhe und rast dann mit siebenfacher Schallgeschwindigkeit - kantige Spitze voran - zurück in die Luftschicht der Erdatmosphäre. Eggers:
"In der Vergangenheit ist man davon ausgegangen, dass man scharfe Kanten nicht realisieren kann, weil sie ganz einfach auf Grund der hohen Temperaturspitzen, die dort entstehen, schmelzen würden."
Wenn ein Raumflugzeug aus dem All auf die Erdatmosphäre trifft, wird es durch die Luftreibung höllisch heiß. Bis zu 2000 Grad muss das Material aushalten, an scharfen Kanten sind Widerstand und Temperatur am höchsten. Trotzdem schmelzen sie nicht, sagen die DLR-Fachleute jetzt. Erstmals ist es ihnen gelungen, mit schnellen Computern und neuen Programmen zu berechnen, wie das Wärmeschutzmaterial auf die heiße Luft reagiert. Und siehe da Die scharfen Kanten werden zwar heiß, doch das Material leitet viel Hitze sofort ab. Die ganze Struktur bleibt darum kühl genug, um nicht zu schmelzen. Eggers:
"Genau solche Sachen konnte man früher noch nicht vorhersagen. Man konnte es nicht beweisen und daher konnte man es auch technisch nicht umsetzen. Man hat ganz einfach gesagt Nee, da lassen wir die Finger von."
Die flachen Platten, die die DLR-Ingenieure jetzt auf ihren Flugkörper schraubten, bestehen aus einer Keramik mit speziellen Fasern, die sie besonders hitzebeständig und stabil machen. Selbst die Schrauben dazu sind aus Keramik. So etwas gab es noch nie. Für ihr Raketen-Experiment haben die Forscher die Form der kantigen Kacheln buchstäblich auf die Spitze getrieben. Eggers:
"Unsere Vorderkante, die haben wir wirklich versucht, so scharf wie möglich zu machen, Die ist so scharf, dass man da sogar einen Kantenschutz draufmachen muss, dass man sich daran nicht schneidet. Das ist wirklich messerscharf, wie eine Rasierklinge."
Sollten die scharfen Kacheln im Testflug wirklich so viel aushalten, wie die Computerrechnung verspricht, könnte dies in der Tat einschneidende Folgen haben Raumtransporter mit runden Knubbelnasen könnte es dann künftig nicht mehr geben. Im Weltraumflug begönne dann die Zeit des Plattenbaus.
"Das Shuttle-Thermalschutzsystem, das muss nach jedem Flug inspiziert und gewartet werden und dabei muss jede einzelne Kachel genau untersucht werden, und das führt dazu, dass insgesamt ungefähr 30 Prozent der gesamten Flugkosten nur dafür draufgehen, dass man dieses System in Stand halten muss."
Viele der Shuttle-Kacheln haben einzigartige Rundungen und müssen daher auch teuer einzeln hergestellt werden. Thino Eggers glaubt, dass flache Platten wie bei der Shefex-Rakete viel preiswerter sind. Sie sind größer, darum braucht man weniger davon. Außerdem lassen sie sich in Serie fertigen. 70 Prozent der Kosten ließen sich so für das Wärmeschutzsystem sparen. Damit wären die bisher teuren wiederverwendbaren Raumtransporter auch in Zukunft noch attraktiv, denn bisher war der runde Hitzeschutzschild ein treibender Kostenfaktor. Kantige Platten sind nicht nur billiger, sondern auch einfacher zu warten. Eggers:
"Die Inspektion beim scharfkantigen System mit ebenen Platten ist sehr einfach, weil diese Platten einfach mit einzelnen Schrauben auf die tragende Unterstruktur draufgeschraubt werden. Das muss man sich einfach vorstellen Man hat da eine Fliese drauf, man löst vier Schrauben, kann die Platte abnehmen, austauschen, und ist schon wieder fertig."
Ein solch eckiger Flieger startet Ende Oktober erstmals mit "Shefex". Das Raketenexperiment hebt ab von einer Insel vor Norwegen, fliegt bis auf 300 Kilometer Höhe und rast dann mit siebenfacher Schallgeschwindigkeit - kantige Spitze voran - zurück in die Luftschicht der Erdatmosphäre. Eggers:
"In der Vergangenheit ist man davon ausgegangen, dass man scharfe Kanten nicht realisieren kann, weil sie ganz einfach auf Grund der hohen Temperaturspitzen, die dort entstehen, schmelzen würden."
Wenn ein Raumflugzeug aus dem All auf die Erdatmosphäre trifft, wird es durch die Luftreibung höllisch heiß. Bis zu 2000 Grad muss das Material aushalten, an scharfen Kanten sind Widerstand und Temperatur am höchsten. Trotzdem schmelzen sie nicht, sagen die DLR-Fachleute jetzt. Erstmals ist es ihnen gelungen, mit schnellen Computern und neuen Programmen zu berechnen, wie das Wärmeschutzmaterial auf die heiße Luft reagiert. Und siehe da Die scharfen Kanten werden zwar heiß, doch das Material leitet viel Hitze sofort ab. Die ganze Struktur bleibt darum kühl genug, um nicht zu schmelzen. Eggers:
"Genau solche Sachen konnte man früher noch nicht vorhersagen. Man konnte es nicht beweisen und daher konnte man es auch technisch nicht umsetzen. Man hat ganz einfach gesagt Nee, da lassen wir die Finger von."
Die flachen Platten, die die DLR-Ingenieure jetzt auf ihren Flugkörper schraubten, bestehen aus einer Keramik mit speziellen Fasern, die sie besonders hitzebeständig und stabil machen. Selbst die Schrauben dazu sind aus Keramik. So etwas gab es noch nie. Für ihr Raketen-Experiment haben die Forscher die Form der kantigen Kacheln buchstäblich auf die Spitze getrieben. Eggers:
"Unsere Vorderkante, die haben wir wirklich versucht, so scharf wie möglich zu machen, Die ist so scharf, dass man da sogar einen Kantenschutz draufmachen muss, dass man sich daran nicht schneidet. Das ist wirklich messerscharf, wie eine Rasierklinge."
Sollten die scharfen Kacheln im Testflug wirklich so viel aushalten, wie die Computerrechnung verspricht, könnte dies in der Tat einschneidende Folgen haben Raumtransporter mit runden Knubbelnasen könnte es dann künftig nicht mehr geben. Im Weltraumflug begönne dann die Zeit des Plattenbaus.