Der deutsche Zuschuss wird Auftrieb geben

Polaris

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An award from the German government's Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw) or Federal Office of Bundeswehr Equipment, Information Technology, and In-Service Support could see a Linear AeroSpike (LAS) rocket engine make its first flight test.

Raketenwissenschaft gilt als etwas, das schwer zu verstehen ist. Für diejenigen, die es geschafft haben, es zu knacken, wird es jedoch einfacher. In den Anfangsjahren verzeichnete SpaceX von Elon Musk zahlreiche Ausfälle, aber sobald es sich richtig orientiert hatte, gelang es ihm, seine Raketen schnell zu starten und sogar wieder zu starten.

Dies wurde möglich, da sich im Laufe der Jahre nicht viel am Raketendesign und der Ausführung geändert hat. Das Design der Raketendüsen beispielsweise hat sich seit über 100 Jahren nicht verändert. Doch das in Bremen ansässige Unternehmen Polaris will den Status Quo ändern und den Erstflug eines LAS-Raketentriebwerks durchführen.

Ein Standardmerkmal aller Raketen ist die glockenförmige Düse, die dafür sorgt, dass die Gase aus der Brennkammer beschleunigt entweichen und Schub erzeugen. Das Design der Düse ist seit Jahrzehnten ein konstantes Merkmal von Raketen und schränkt die Möglichkeiten von Raketen ein.

Das Problem besteht darin, dass das Design bei einem Umgebungsdruck gut funktioniert, aber mit zunehmendem Aufstieg der Rakete weniger effizient wird. Um dieses Problem zu lösen, verwenden Wissenschaftler mehrstufige Raketen, sodass unterschiedliche Düsen eingesetzt werden können, um die Effizienz zu maximieren.

Eine Möglichkeit, den Aufwand mehrstufiger Raketen zu umgehen, ist die Verwendung eines Linear AeroSpike (LAS)-Triebwerks. Das Konzept gibt es seit den 1950er Jahren und wurde auch von der NASA für ihren Space-Shuttle-Nachfolger X-33/VentureStar und den SR-71 Blackbird ausprobiert.

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Auf den ersten Blick könnte der LAS wie ein völlig anderes Design aussehen. Schaut man jedoch genauer hin, stellt man fest, dass auch sie dem Querschnitt der glockenförmigen Düse folgt, aber eine Seite hat, die offen ist. Die Brennkammern sind oben in Reihe angeordnet.

Wenn die heißen Gase die Kammern verlassen, enthält die Spitze des Designs eine Seite, während der Luftdruck den fehlenden Querschnitt der glockenförmigen Düse ersetzt. Wenn die Rakete aufsteigt und der Luftdruck sinkt, soll sich die virtuelle Glocke ausdehnen und die Effizienz des Triebwerks aufrechterhalten.

Da eine einstufige Rakete effizient arbeiten kann, können Wissenschaftler mit dieser Konstruktion kleinere, leichtere Raketen bauen, die schwerere Nutzlasten tragen. In anderen Anwendungen könnte dies zu höheren Reichweiten oder Geschwindigkeiten führen, die einige Mach überschreiten.

Die natürliche Frage, die sich daraus ergibt, lautet: Wenn Wissenschaftler dies schon seit mehr als 50 Jahren wissen, warum wurde dann bisher kein LAS-Triebwerk im Flug getestet? Der Grund liegt in der enormen Hitzeentwicklung bei der Konstruktion und dem Mangel an Materialien, die diese Hitze verarbeiten können.

Mit den Fortschritten im 3D-Druck ist es jetzt einfacher geworden, nicht nur neuere Materialien zu verwenden, sondern auch bessere Kühlsysteme zu entwickeln, um diese Systeme in die Tat umzusetzen.

Polaris hat bereits drei solcher Demonstratoren gebaut, und die deutsche Regierung plant, den maßstabsgetreuen Raumflugzeug-Demonstrator größer zu machen als seine Vorgänger.