IRS stellt Experimente für Raumkapsel Expert   >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Hitzeschutz für die Rückkehr zur Erde

Der Einsatz der Raumkapsel „Expert“ (European Experimental Re-Entry Testbed) wird nur etwa eine halbe Stunde dauern. Doch die fünf Experimente, die sie an Bord hat, dürften die Entwicklung eines rückkehrfähigen Weltraum-Transportfahrzeugs ein gutes Stück nach vorne bringen. Drei der „intelligenten Nutzlasten“ stellt das Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität. Sie sollen zum Verständnis der aerothermodynamischen Phänomene beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre beitragen und somit die europäische Kompetenz im Bereich der Wiedereintrittstechnologie weiter ausbauen.

Im Mittelpunkt der unter der Leitung von Dr. Georg Herdrich entwickelten und von der Weltraumbehörde ESA im Dezember abgenommenen Experimente „Pyrex“, „Phlux“ und „Respect“ stehen mechanische, thermische und funktionale Tests von Modellsystemen, mit denen die IRS-Mitarbeiter die Instrumente für den Flug qualifizieren konnten. Hierzu setzten sie die Nutzlasten den zu erwartenden mechanischen und thermischen Lasten, die zum Teil über komplexe Versuchsanlagen simuliert wurden, aus. „Wir bereiten uns jetzt auf den Einbau der Experimente in die Kapsel vor und erwarten mit Spannung den tatsächlichen Flug, der für Ende 2010 geplant ist“, freut sich Herdrich.

Eine russische Volna-Rakete, die von einem U-Boot im pazifischen Ozean abgeschossen wird, soll die Kapsel in einer Höhe von 120 Kilometern aussetzen. Unter einem Winkel von minus fünfeinhalb Grad soll die Kapsel dann mit einer Geschwindigkeit von fünf Kilometern pro Sekunde in die Erdatmosphäre eintreten und ohne eigene Antriebe oder Steuerung zur Erde zurückfliegen. „Pyrex“ sitzt dabei an der Innenseite des Thermalschutzsystems der „Expert“, das an der Vorderseite der Kapsel angebracht ist und das Fahrzeug vor dem Verglühen schützt. Dort wird das Sensorsystem strahlungsthermometrische Messungen der Rückseitentemperatur des keramischen Thermalschutzsystems durchführen. Bei „Phlux“ handelt es sich um ein Messsystem, mit dem die IRS Mitarbeiter die unterschiedlichen Erwärmungen zweier verschiedener bekannter Testmaterialien bestimmen. So werden Rückschlüsse auf die chemischen Prozesse gezogen und die damit einhergehende Wärmeübertragung auf das Schutzmaterial untersucht. Diese wird durch ein heißes Gasgemisch, das so genannte Plasma, verursacht, das sich während des Wiedereintritts vor der Kapsel bildet. Die genaue Zusammensetzung des Plasmas an verschiedenen Stellen der Kapsel wollen die Ingenieure mit Hilfe des Spektrometers „Respect“ bestimmen, das die elektromagnetische Strahlung des heißen Gases in seine verschiedenen Bestandteile zerlegt. Mit den Ergebnissen soll eine weltweit einmalige Datenbank aufgebaut werden. Ingenieure können sie nutzen, um die verwendeten Simulationsprogramme für Thermalschutzsysteme in der Raumfahrt für zukünftige Missionen zu optimieren.

Schnitt durch die Raumkapsel „Expert”. Die kreisförmigen Sensoren in der Mitte gehören zum Experiment „Phlux“, der stabförmige Sensor im Stauraum zu „Respect“ und das grüne Röhrchen oben rechts zu „Pyrex“. (Grafik: Institut)

Mit der erfolgreichen Entwicklung gelang es dem IRS, komplexe und neuartige Messsysteme bis zur Flugtauglichkeit voranzutreiben. Dies bedeutet insofern einen Meilenstein, da die betroffenen Nutzlasten mit dem resultierenden technischen Niveau nun auch auf nahezu jedem anderen Eintrittsfahrzeug eingesetzt werden können. Dabei kooperiert das IRS mit zahlreichen institutionellen wie auch industriellen Partnern auf internationalem Parkett; in einem der relevanten ESA-Verträge war IRS sogar Konsortialführer. zi/amg

KONTAKT
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Dr. Georg Herdrich
Institut für Raumfahrtsysteme
Tel. 0711/685-62412
e-mail: herdrich@irs.uni-stuttgart.de