Bisher braucht der Mensch Raketen, um ins All zu reisen. Das Spaceshuttle, das Astronauten und Ausrüstung zur Internationalen Raumstation bringt, ist wiederverwertbar. Doch die Raketen, die es in die Erdumlaufbahn tragen, sind es nicht und enden als Weltraumschrott. Um diese Materialvergeudung und Müllproduktion zu stoppen und die Raumfahrt sicherer zu machen, entwickeln Wissenschaftler neue Transportsysteme. In der Ausstellung “Der Neue Weg ins All”, die am 4. September im Wissenschaftszentrum Bonn beginnt, präsentiert die Deutsche Forschungsgemeinschaft Konzepte für die nächste Generation von Raumfähren.
Riesige Triebwerke donnern, blasen heiße Gase hinter sich, die Luft wabert. Zitternd löst sich die Rakete von ihrer Startrampe, hebt ab und macht sich auf den langen Weg ins All. Dieses beeindruckende Bild könnte in nicht allzu ferner Zukunft der Vergangenheit angehören. Denn eine neue Generation von Raumfahrzeugen soll ohne spektakuläre Raketenstarts und spezielle Raumflughäfen auskommen. Diese zukünftigen Transporter sind keine Senkrechtstarter mehr: Sie können wie Verkehrsflugzeuge auf normalen Flughäfen starten und landen. Außerdem sind sie komplett wiederverwertbar kein Weltraummüll mehr, der sich im Orbit ansammelt. Diese Visionen von der Zukunft der Weltraumfahrt zeigt die Ausstellung “Der Neue Weg ins All” der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), die am 4. September im Wissenschaftszentrum Bonn eröffnet wird. Die Wanderausstellung soll später unter anderem Station in München, Stuttgart und Aachen machen. Kernstück der Präsentation ist ein flugzeugähnliches Transportsystem aus einer Orbitalstufe, die “huckepack” auf einer Trägerstufe bis in 30 Kilometer Höhe reist. Dabei erhält das Trägerflugzeug seinen Schub zunächst durch ein gewöhnliches Turbinentriebwerk, wie es auch Düsenflugzeuge nutzen. Erreicht das Fluggerät dann etwa dreifache Schallgeschwindigkeit, bringen mehrere parallele Strahltriebwerke das Gespann auf Geschwindigkeiten von etwa 7500 Kilometern pro Stunde. In der entsprechenden Höhe löst sich die Orbitalstufe vom Transporter und beschleunigt mit vollem Schub Richtung Erdumlaufbahn. Die Trennung erfolgt, während das Gespann gen Osten fliegt. So profitiert es vom Schwung der Erde, die sich in die gleiche Richtung dreht. Dort oben, wo kaum noch Atmosphäre vorhanden ist, nutzt die Oberstufe die gewonnene Beschleunigung aus, um sich dann ohne Antrieb in die endgültige Höhe treiben zu lassen. Nach einem letzten kurzen Schubimpuls ist sie schließlich im Orbit, mit einer Umlaufgeschwindigkeit von etwa 30.000 Kilometern pro Stunde. Nach erfülltem Auftrag können Träger- und Orbitalstufe unabhängig voneinander zur Erde zurückkehren. Bis die Wissenschaftler diese Ideen in die Tat umsetzen können, sind allerdings noch einige Probleme zu lösen. Beispielsweise muss die Orbitalstufe beim Wiedereintritt in die Atmosphäre enorme Temperaturen aushalten: Auf ungefähr 20.000 Grad Celsius erhitzt sich die aufgestaute Luft rund um die Spitze des Shuttles. Dabei wird die Außenwand trotz ausgefeilter Technik immer noch bis zu 2200 Grad heiß. Deshalb müssen sich Materialien finden, die diesen Bedingungen standhalten können. Sie sollten von höchster Festigkeit und um Treibstoff zu sparen möglichst leicht sein. Die Forscher bauen zurzeit auf einen Verbundwerkstoff aus Kohlenstofffasern und dem keramischen Siliziumkarbid. Durch den Huckepack-Flug treten vor allem beim Start Kräfte auf, die noch eingehender Studien bedürfen. Dazu untersuchen die Forscher Modelle des Systems im Windkanal. Und auch die Trennung in dreißig Kilometer Höhe ist ein heikler Prozess. Wegen der Kollisionsgefahr bei der hohen Geschwindigkeit, muss das Manöver besonders ausgeklügelt werden. Um das Risiko möglichst gering zu halten, soll das Gespann unmittelbar vor der Loslösung einen Parabelflug beschreiben, bei dem für kurze Zeit Schwerelosigkeit entsteht. In diesem Zustand steigt die Orbitalstufe nach oben weg. Bis heute sind Raketen die einzige Möglichkeit, ins All zu gelangen. Einmal gebraucht, enden die ausgebrannten Hüllen als Weltraumschrott. Eine enorme Materialvergeudung von dem Müll, der sich im Orbit ansammelt, ganz abgesehen. Die neuen Systeme sind dagegen vollkommen recyclebar. Ein weiterer Vorteil: Dadurch, dass sowohl Träger- als auch Orbitalstufe auf ganz normalen Flughäfen landen können, sind sie weitaus sicherer. Denn im Notfall können sie jeden Flughafen zur Landung nutzen. Bei so vielen Vorteilen leuchtet es ein, dass die DFG gleich drei Sonderforschungsprojekte fördert, die sich um die Thematik bemühen.
Einen Einblick in die bisherigen Ergebnisse dieser Arbeiten kann jeder in der Ausstellung “Der Neue Weg ins All” bekommen. Draußen empfängt den Besucher ein sechs Meter langes Modell der Unterstufe, das die Forscher für Windkanalstudien gebraucht haben. Drinnen erwartet ihn ein Mix aus Texten, Bildern, Filmen, Computersimulationen und weiteren Exponaten zum Beispiel eine echte Weltraumkapsel. ddp/bdw – Cornelia Pfaff
Weitere Infos
Der Neue Weg ins All Raumtransporter der nächsten Generation Eine Ausstellung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) 4. September bis 11. Oktober 2002-08-22 Montag bis Freitag von 8 bis 18 Uhr Der Eintritt ist frei
Die Ausstellung ist bis einschließlich 31. Oktober verlängert worden: Mo-Fr 7:30 – 19 Uhr Samstag geschlossen Im Oktober auch Sonntags 10-17 Uhr
Bonner Wissenschaftszentrum Ahrstr. 45 Bonn-Bad Godesberg U-Bahn-Linien 16 und 63 bis Hochkreuz, Bus-Linie 616 bis Deutsche Forschungsgemeinschaft oder Ahrstraße Internetseite zur Ausstellung Grafiken: Deutsche Forschungsgemeinschaft
