Neues Raketentriebwerk auf dem Prüfstand
Aerospike-Technologie für höhere Wirkungsgrade gegenüber konventionellen Antrieben.
Der Standort Lampoldshausen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt ist spezialisiert auf das Entwickeln und Testen von Antrieben für die Raumfahrt. Ob für die großen Trägerraketen der Ariane-Familie oder den wachsenden Markt an Start-ups für kleinere Raketen, die Micro-Launcher: Das DLR-Institut für Raumfahrtantriebe testet und qualifiziert Technologie-Demonstratoren ebenso wie ganze Triebwerksstufen für den Start ins All. Im November 2021 hat ein Team im Auftrag des spanischen Start-ups Pangea Aerospace ein ganz besonderes Triebwerk untersucht: Am Europäischen Forschungs- und Technologieprüfstand P8 führten sie erfolgreich Heißlauftests des weltweit ersten additiv gefertigten MethaLox-Aerospike-Antriebs durch. Heißlauftests sind umfassende Funktionstests – sie sind ein wichtiger Schritt bei der Vorbereitung auf einen Erstflug.
Die Aerospike-Technologie ermöglicht ein zukunftsweisendes Design von Triebwerken. Die Düse hat die Form eines Stachels – Englisch „spike“. Sie kann sich dadurch wesentlich flexibler an unterschiedliche Flughöhen anpassen. Die Technologie verspricht einen um fünfzehn Prozent höheren Wirkungsgrad im Vergleich zu konventionellen Ansätzen. Das bedeutet auch: fünfzehn Prozent weniger Treibstoff ist notwendig, um die gleiche Masse in die Umlaufbahn zu befördern. Seit Jahrzehnten gilt die Aerospike-Technologie als sehr vielversprechende Lösung. Allerdings ist es erst heute möglich, sie umzusetzen – dank neuer Materialien, die höhere Temperaturen aushalten, und größerer Freiheiten bei der Konstruktion durch additive Fertigungsverfahren. So konnte Pangea Aerospace beispielsweise ein neues regeneratives Kühlsystem entwickeln, das flüssigen Sauerstoff und flüssiges Methan verwendet. Beide Gase liegen kryogen, das heißt in tiefkaltem Zustand, vor. Sie durchlaufen die Kühlkanäle, bevor sie in der Brennkammer des Triebwerks gezündet werden. So kühlt das Triebwerk ab und schmilzt nicht.
Die insgesamt vier Testläufe gaben einen ersten Einblick, wie die Aerospike-Technologie in der Praxis funktioniert. Dabei brannte das Triebwerk jeweils für rund sechzig Sekunden. Mit seinen europaweit einmaligen Testmöglichkeiten unterstützt das DLR maßgeblich die erfolgreiche Entwicklung zukunftsfähiger und effizienter Raumfahrtantriebe. Ziel ist es, einen möglichst wettbewerbsfähigen Raumtransport zu gewährleisten und so weiterhin den Zugang ins All für europäische Unternehmen und Forschungseinrichtungen sicherzustellen.
„Der Prüfstand P8 ist eine in Europa einmalige Infrastruktur, um solche Technologien für wettbewerbsfähige Trägerraketen vorzubereiten. Mit ihm leistet das DLR einen signifikanten Beitrag, um innovative Triebwerkskonzepte in Europa zu entwickeln“, sagt Stefan Schlechtriem, Direktor des DLR-Instituts für Raumfahrtantriebe. Bei Tests am Prüfstand P8 können Daten von mehr als 200 Parametern erfasst werden. Alle im realen Einsatz denkbaren Betriebszustände und Fluglasten lassen sich unter nahezu realistischen Bedingungen nachstellen.
DLR / JOL
