Raumtransporter der Zukunft

Kernproblem der Raumfahrt sind die Transportkosten für ein Kilogramm Nutzlast in den Weltraum. Für Einweg-Raketensysteme liegen sie derzeit bei 11 000 bis 25 000 Dollar je Kilogramm. Zu hoch, um langfristig im Wettbewerb bestehen zu können. Gefragt sind kostengünstige, flexible und umweltverträgliche, wiederverwendbare Systeme: Unkonventionelle Recycling-Lösungen, die die Kosten auf etwa ein Zehntel sinken lassen.
Diesen Trend reflektiert die Ausstellung in anschaulicher Weise. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung einer neuen Generation von Raumtransportsystemen, die wie ein normales Flugzeug auf einem Airport starten und landen können. Am Beispiel einer fiktiven Mission lernt der Besucher zunächst die Elemente eines Fluges – Start, Flug, Aufstieg, Rückkehr, Landung – sowie die jeweiligen Problembereiche kennen. Parallel hierzu werden die Ergebnisse der drei DFG-geförderten Sonderforschungsbereiche „Grundlagen des Entwurfs von Raumflugzeugen“ der RWTH Aachen, „Transatmosphärische Flugsysteme“ von der TU München und der Bundeswehr-Universität München sowie „Hochtemperaturprobleme rückkehrfähiger Raumtransportsysteme“ von der Universität Stuttgart (Hitzeschutzkacheln) vorgestellt. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist mit mehreren Projekten an diesen Sonderforschungsbereichen beteiligt.

Hopper - der Euro-Shuttle

Die erarbeiteten Grundlagen fanden Eingang in Projekte mehrerer Industrieunternehmen, wie beispielsweise der Astrium GmbH, Bremen und Ottobrunn, der MAN Technologie AG, Augsburg, dem Münchner Unternehmen Kayser-Threde sowie OHB-System in Bremen. Eines dieser Projekte ist Hopper. Dahinter verbirgt sich ein unbemanntes autonomes Fluggerät, Europas wiederverwendbare Raumfähre. Der Start erfolgt horizontal auf einem 4 km langen Schlitten vom europäischen Weltraumhafen Kourou in Französisch-Guyana. Bereits wenige Minuten danach setzt Hopper in 130 km Höhe die Satellitennutzlast mit Oberstufe aus und kehrt dann automatisch zur Erde zurück. Die Oberstufe wird gezündet. Sie bringt den Satelliten an den gewünschten Ort im niederen, mittleren oder geostationären Orbit (LEO, MEO, GEO). Bei der Rückkehr des kompakten Hopper wird der Eintrittswinkel in die Atmosphäre so optimiert, dass die entstehende Reibungswärme bedeutend niedriger ist als an der Außenhaut des US-Shuttle. Damit können die anfälligen und teuren Hitzeschutzkacheln durch ein kostengünstiges und wartungsfreundliches Wärmeschutzsystem ersetzt werden.
Aufgrund seiner Flugbahn kann Hopper jedoch nicht wieder zum Startplatz zurückkehren. Er landet im Hoheitsgebiet der ESA-Mitgliedsstaaten auf den Azoren oder einer anderen Insel im Atlantik. Der Rücktransport von Hopper erfolgt auf dem Schiffsweg. Sollte sich die ESA für das Hopper-Konzept entscheiden, so kann das Fluggerät ab 2015 einsatzbereit sein.

Per aspera ad ASTRA

Um Hopper letztendlich bauen zu können, bedarf es eines Zwischenschritts: Phoenix. Mit dem kleinen Demonstrator sollen die innovativen Technologien am realen Objekt getestet werden. Aufgrund der Vielzahl physikalischer Einflüsse in der Atmosphäre können nämlich nicht alle Details des Fluggeräts mit Hilfe von Computersimulationen oder Windkanalversuchen geprüft werden.
Phoenix und Hopper sind eingebettet in die Entwicklungsprogramme TETRA (Technologieprogramm für zukünftige Raumtransportsysteme) sowie ASTRA (Ausgewählte Systeme und Technologien für zukünftige Raumtransportsystem-Anwendungen). ASTRA wiederum bildet den deutschen Beitrag zur Entwicklung wiederverwendbarer Transportsysteme auf europäischer Ebene. Im Rahmen von ASTRA sollen alle erforderlichen Systemfähigkeiten für einen autonomen Zugang zum All konzipiert werden: Von den nötigen Bodenanlagen (Bodeninfrastruktur, Nutzlastintegration, Flugvorbereitung, Flugbahnsteuerung) über die Absetzmechanismen für Nutzlasten bis hin zu Wartungsregeln für das Transportsystem und die Rückkehr sowie Landung (Wiedereintrittstechnologien, Bahnverfolgung und Telemetrie, Manövrieren im Hyperschall). Bei dem wiederverwendbaren System geht es vorerst um hohe Wirtschaftlichkeit des Satellitentransportes. Hopper könnte theoretisch aber auch Touristen befördern. Perspektiven sind also genug gegeben.

"Der Neue Weg ins All" steht Jedermann offen

Die Ausstellung "Der neue Weg ins All" wirft einen Blick in diese Zukunft der Raumfahrt. Reich illustrierte, allgemeinverständliche Texttafeln sowie eine Vielzahl von Exponaten – darunter die geflogene Weltraumkapsel MIRKA mit den Hitzeschutzkacheln, Steuerklappen aus faserverstärkter Keramik für den Raumgleiter X-38 – geben Einblick in die neuen Konzepte. Multimedia-Präsentationen mit Videofilmen, Computeranimationen sowie ein mehrfarbiger Ausstellungskatalog runden das Angebot ab.
Die Ausstellung wird am 13. März, 18.00 Uhr, in der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in einem Festakt eröffnet. Sie ist in der Münchner Residenz, Marstallstr. 8, vom 14. März bis 26. April 2003, Dienstag - Samstag, 11-18 Uhr zu besichtigen (Karfreitag geschlossen). Der Eintritt ist frei.