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Dienstag, 28.03.2017
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Heißer Wiedereintritt mit harten Kanten

Neuer Hitzeschutz für Raumtransporter vor dem Test

Kehrt ein Raumfahrzeug zur Erde zurück, erzeugt die Reibung beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre eine enorme Hitze. Mit dem Projekt SHEFEX (Sharp Edge Flight Experiment) will das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) jetzt neue Hitzeschutzkonzepte testen und gleichzeitig prüfen, ob auch eine weniger abgerundete, scharfkantigere Form des Schilds die hohen Anforderungen erfüllt.
Hitzeentwicklung bei Wiedereintritt in die Atmosphäre

Hitzeentwicklung bei Wiedereintritt in die Atmosphäre

Der Start des gemeinsam mit der Industrie entwickelten Flugexperiments von der Startanlage auf der norwegischen Insel Andoya ist für den 27. Oktober 2005 vorgesehen. Als Träger wird eine Kombination aus einer brasilianischen VS-30 Unterstufe und einer HAWK-Rakete als Oberstufe verwendet, die sonst für Höhenforschungsexperimente vorgesehen sind. Nach dem Start erreicht SHEFEX über dem Nordmeer eine Höhe von 300 Kilometer und tritt mit fast siebenfacher Schallgeschwindigkeit wieder in die Erdatmosphäre ein - schnell genug also, um an der Spitze der SHEFEX Nutzlast Temperaturen bis zu 1.600 Grad Celsius zu erzeugen.

Die Experimentaleinheit bleibt während des Wiedereintritts mit der HAWK-Rakete gekoppelt, um deren Ruderflächen zur Stabilisierung der Fluglage zu nutzen. Mithilfe eines Fallschirmsystems soll SHEFEX dann rund 300 Kilometer vom Startort entfernt wassern und zur weiteren Auswertung geborgen werden. Die wichtigsten Messdaten überträgt das Experiment bereits während des Fluges an die Bodenstation.

Der neue Hitzeschutz besteht aus wiederverwendbaren Platten aus Faserkeramik. Diese weist bei geringem Gewicht eine extreme Temperaturbeständigkeit auf. Im Gegensatz zu bisherigen Hitzschutzkacheln wurde für den Test die Vielfalt der Kachelformen reduziert, so dass insgesamt eine „kantigere“ Form die Folge ist.


Hintergrund dieser Versuche sind zum einen die hohen Kosten für „maßgeschneiderte“ Kacheln, zum anderen aber auch die einfachere Wartung standardisierterer Bauteile. Bei wieder verwendbaren Trägersystemkonzepten wie dem US-Shuttle könnte dieser Aufbau beispielsweise zu deutlichen Einsparungen bei der Wartung und dem Austausch beschädigter Elemente führen.

Andererseits könnte dieses Konzept jedoch zu aerodynamischen Problemen und lokalen Überhitzungen an den kantigen Übergängen der Struktur führen. Unter anderem durch neuartige aktive Kühltechniken wollen die Forscher des DLR diese Effekte technologisch beherrschbar machen.

Mit SHEFEX soll nun grundlegend untersucht werden, ob solche "facettierten" Außenformen ausreichend schützen und die Flugfähigkeit nicht negativ beeinflussen. Neben dem keramischen Thermalschutzsystem beinhaltet SHEFEX daher auch eine Vielzahl an Sensoren, die eine möglichst genaue Erfassung der thermischen und aerodynamischen Effekte während des Fluges ermöglichen.
(Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR), 27.09.2005 - NPO)
 
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