. . . dann kommst du sicher gut nach Haus

24. August 2003, 20:06
4 Postings

Jedes Raumschiff braucht Wärmeschutz - modernere Alternativen für veraltete Hitzeschilde gesucht

Gerade diese Phase ist eine der schwierigsten in der Raumfahrt: der Wiedereintritt des Flugkörpers in die Erdatmosphäre. Mit 23.000 Kilometern in der Stunde rast der Spaceshuttle in diesem Moment durch das All. Selbst in der oberen Erdatmosphäre, wo nur wenige Luftmoleküle existieren, kommt es dadurch zu einer enormen Reibungshitze von bis zu 1600 Grad. Jedes Raumschiff würde so zu einem Feuerball, hätte es nicht ein Schutzschild aus zahlreichen Keramikkacheln.

Die derzeit verwendeten Kacheln kosten pro Stück 5000 Dollar und werden beim Wiedereintritt so stark beansprucht, dass sie nach der Landung in langen, kostspieligen Wartungsarbeiten ausgebessert werden müssen. Und sie sind wie der in den Siebzigerjahren entwickelte Spaceshuttle selbst nicht mehr auf dem neuesten Stand der Technik. Beim Unglück der "Columbia" im Februar dieses Jahres haben sie den Belastungen beim Flug in die Erdatmosphäre nicht mehr standhalten können.

Neues Material

Forscher haben das Problem längst erkannt und entwickeln neue Technologien für bessere Wärmeschutzverkleidungen - unter anderem auch in Österreich: Im Forschungszentrum Seibersdorf etwa führt man zurzeit Tests mit Cesic durch, einem kohlenfaserverstärkten Werkstoff, der bei Temperaturen von über 1500 Grad noch eine nennenswerte mechanische Festigkeit besitzt. Cesic wird zusätzlich mit einem Schutzfilm aus Siliziumcarbid bestrichen - damit er aufgrund der großen Hitze beim Wiedereintritt nicht zu brennen beginnt. In einer Weltraumsimulationskammer wird überprüft, wie sich verschiedene Methoden, dieses Material herzustellen und aufzutragen, auf die Stabilität der neuen Kacheln auswirken - im Auftrag der Europäischen Weltraumagentur (ESA) und in Konkurrenz zu großen deutschen Weltraumtechnologieherstellern wie Astrium. Das Produkt könnte schließlich für die besonders hitzeanfälligen Stellen eines derartigen Shuttle (Flügelvorderkanten) verwendet werden und müsste nicht mehr so häufig ausgebessert werden wie sein Vorgänger.

Auch beim Tiroler Metalllegierungshersteller Plansee werden neue Wiedereintrittstechnologien entwickelt. In diesem Fall handelt es sich um ein Gemisch aus Gammatitanaluminium, das für die weniger hitzeanfälligen Stellen eines Shuttle verwendet werden könnte. Auch hier erwartet man sich ein Produkt, das weniger empfindlich ist als die bisher verwendeten Kacheln - und daher die Kosten bei der Instandhaltung der Schutzschilder reduziert, erzählt Werner Gryksa von Magna Steyr Space Technology, wo die neuartige Wärmedämmung aus Tirol getestet wird.

Die Ergebnisse der Seibersdorf-Tests sollen Ende dieses, spätestens Anfang nächsten Jahres vorliegen. Ob die Columbia mit den neuen Kacheln sicher gelandet wäre, zweifelt der damit hauptsächlich beschäftigte Forscher Volker Liedtke aber schon heute an: "Man kann nicht das alte DDR-Auto Trabant mit einem Porsche-Motor und den Bremsen von Schumachers Ferrari ausstatten und erwarten, dass es dann so fährt wie ein neuer Wagen." Das Problem beim Unfall seien vor allem kleine Teile der Schaumstoffisolation des Wasserstoff-Sauerstoff-Tanks gewesen. Sie saugten sich aufgrund der tiefen Temperaturen des Treibstoffs (bis zu minus 253 Grad) mit Eis an, lösten sich von der Verkleidung, prallten etwa vier bis fünf Kilogramm schwer mit hohem Tempo auf die ohnehin stark beanspruchten Kacheln und beschädigten sie an der heiklen Flügelvorderkante. Ein Wirbel mit 22facher Schallgeschwindigkeit entstand. "Unvorstellbare Energieströme. Das reißt alles auseinander", meint Liedtke.

Schwieriges Bremsen

Der Idealfall wäre ein neuer Flugkörper für die bemannte Raumfahrt, der dem technologischen Standard der Gegenwart entspricht, sagt er. Erst dann hätte ein neuer Wärmeschutz wirklich Sinn. Ob aber in den nächsten Jahren ein neues Raumschiff gebaut wird, erscheint derzeit mehr als fraglich. Die US-amerikanische Weltraumbehörde Nasa habe nach dem Columbia-Unglück mit Imageproblemen zu kämpfen, so Liedtke. Die ESA wiederum stecke einen Großteil ihres Budgets in die Internationale Raumstation ISS und nicht in die serienmäßige Fertigung von neuen verbesserten Wiedereintrittstechnologien, "die es ja an und für sich nun gibt". Solange sich diese Situation nicht ändert, werde jeder Flug ins Weltall den Charakter eines Experiments haben. (Peter Illetschko/DER STANDARD, Print-Ausgabe, 18. 8. 2003)

  • Bild nicht mehr verfügbar

    Beispiel: Ein auf volle 14 Meter entfalteter Hitzeschild von DaimlerChrysler Aerospace

Share if you care.