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AEROcapture for Future spAce tranSporTation

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Raumfahrzeuge auf natürlichem Wege abbremsen

Europäische Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben treibstoffsparendere Varianten der Raumfahrt entwickelt, um mehr Platz für Besatzung und Ladung zu gewinnen. Triebkraft dieses Vorhabens sind bemannte Missionen, die mit einem Schatz an schweren Proben zurückkehren.

Weltraum

Raumfahrzeuge sind bekanntlich mit erstaunlich hohen Geschwindigkeiten unterwegs. Sie nutzen Antriebsverfahren unter Einsatz der verfügbaren Treibmittel oder Brennstoffe, um abzubremsen und so zu lenken, dass sie in eine Umlaufbahn um einen planetaren Himmelskörper einschwenken können. Der Atmosphäreneinfang stellt bei derartigen Himmelskörpern mit Atmosphäre eine attraktive Alternative dar. Es ist eine Technik zum Eintritt in den Orbit, die auf dem atmosphärischen Widerstand beruht, der das Raumfahrzeug abbremst und in seine kreisförmige Umlaufbahn bringt. Atmosphäreneinfang erfordert nur einen einzigen Anflug mit einem, der Korrektur dienenden kurzen Antriebsmanöver. Obgleich die nun verwirklichte Technologie noch nie erprobt wurde, wird sie seit über 20 Jahren erforscht und entwickelt. Mit ihrer Hilfe könnten aufgrund des reduzierten Treibstoffbedarfs bis zu 30 % der Nutzlast beim Starten eingespart werden. Das ist besonders bei Schwerlastmissionen wie bemannten Unternehmungen und Missionen zur Entnahme von Bodenproben (die zurück zur Erde gebracht werden) wichtig. Missionen dieser Art sind für den Mond und den Mars bereits in Sicht und werden bei Andock- und Austauschmissionen zwischen Satelliten im erdnahen Orbit und geostationären Orbit notwendig sein. Auf diese Weise wird der Atmosphäreneinfang voraussichtlich zu einer der Schlüsselkompetenzen der Planetenerkundung werden. Ein europäisches Konsortium verbesserte den technologischen Reifegrad (Technology Readiness Level, TRL) des Atmosphäreneinfangs mittels der EU-Mittel des AEROFAST-Projekts (Aerocapture for future space transportation). Übergeordnete Ziel des Projekts war, Grundlagen (Technologiereifegrad 3 oder 4) für eine Flugvorführung zu schaffen. Die tatsächliche Einsatzbereitschaft erfordert TRL 6. Die AEROFAST-Wissenschaftler nahmen signifikante Veränderungen an den Algorithmen zur planetaren Navigation und zum Atmosphäreneinfang vor und bauten Prüfausrüstung zur Bewertung des Leistungsverhaltens. Sie demonstrierten überdies einen Prototypen eines Überhitzungsschutzsystems für eine derartige Mission und beschrieben die in der Sinkflugphase des Atmosphäreneinfangs zum Einsatz kommende Bordinstrumentierung. Die Technik im Zusammenhang mit dem Atmosphäreneinfang ist komplex und multidisziplinär. Menschenleben werden von ihrem einwandfreien Funktionieren abhängen. AEROFAST steigerte den technischen Reifegrad einer solchen Technologie, indem man die Basis für eine Demonstrationsmission schuf. Deren erfolgreicher Abschluss wird die Welt einen Schritt näher an kostengünstige Langstrecken-Schwerlastmissionen bringen, mit denen Menschen und Fracht wie etwa bei Missionen zur Entnahme von Bodenproben unterwegs sind.

Schlüsselbegriffe

Raumfahrzeug, Raumfahrt, Atmosphäreneinfang, Mars, AEROFAST

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