Zehn Minuten dauerte der Flug, dann landete das kantige Raumfahrzeug Shefex II wieder westlich von Spitzbergen. Die Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft– und Raumfahrt (DLR) starteten die sieben Tonnen schwere und fast 13 Meter lange Rakete mit ihrer Nutzlast am 22. Juni 2012 um 21.18 Uhr von der norwegischen Raketenstation Andoya. Beim Wiedereintritt in die Atmosphäre überstand Shefex Temperaturen von über 2500 Grad Celsius und sendete Messdaten von über 300 Sensoren zum Boden.
„Mit dem Flug von Shefex II sind wir wieder einen Schritt weiter auf dem Weg, ein Raumfahrzeug zu entwickeln, das einfach gebaut ist wie eine Raumkapsel, aber Steuerungs- und Flugmöglichkeiten hat wie zum Beispiel das Space Shuttle – nur deutlich billiger“, sagt Projektleiter Hendrik Weihs.
Erkenntnisse über Wiedereintritt in die Atmosphäre
Bereits seit zehn Jahren entwickelt das DLR mit dem Shefex-Programm eine Technologie, mit der ein Flugkörper nach einem Flug ins Weltall wieder unbeschadet in die Atmosphäre eintreten und landen kann. Eckig und kantig ist der Flugkörper Shefex – seine Struktur besteht aus ebenen Flächen, die einfacher und somit kostengünstiger als übliche abgerundete Formen hergestellt werden können. Auch aerodynamisch sind die scharfen Kanten vorteilhaft. Um die hohen Temperaturen zu überstehen, die beim Eintritt in die Atmosphäre an diesen Ecken entstehen, entwickelten und testeten die DLR-Wissenschaftler verschiedene Hitzeschutzsysteme.
Mit dem Raumfahrzeug Shefex I, das am 27. Oktober 2005 startete, wurden erstmals Daten während eines realen Flugs gesammelt. Damals trat der Flugkörper mit siebenfacher Schallgeschwindigkeit in die Atmosphäre ein, der Flug durch die Atmosphäre dauerte 20 Sekunden. Shefex II hingegen flog bereits mit 11000 Kilometern in der Stunde und somit elffacher Schallgeschwindigkeit durch die Atmosphäre. Dabei erreichte der Flugkörper eine Höhe von etwa 180 Kilometern.
Projekt von sieben DLR-Instituten und -Einrichtungen
Die fliegende Experimentenplattform Shefex ist eine Gemeinschaftsarbeit von sieben DLR-Instituten und -Einrichtungen: Das Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik führte unter anderem zahlreiche Windkanalversuche durch, berechnete das Strömungsfeld beim Wiedereintritt und stattet den Flugkörper mit Sensoren für die Messung von Temperatur, Druck und Wärmebelastung aus. Das Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung fertigte den Flugkörper an und entwarf und produzierte unter anderem die keramischen Thermalschutzsysteme. Bei einem dieser Hitzeschutzsysteme strömt während des Wiedereintritts Stickstoff durch eine poröse Kachel und kühlt so den Flugkörper.
Das Institut für Flugsystemtechnik testete so genannte Canards, das sind Steuerflächen, mit denen die Lage von Shefex II aktiv gesteuert werden kann. Das Institut für Werkstoffforschung stellte beispielsweise keramische Kacheln her, das Institut für Raumfahrtsysteme und die Einrichtung Simulations- und Softwaretechnik entwickelten eine Navigationsplattform zur Lagebestimmung des Raumfahrzeugs während des Flugs. Die Mobile Raketenbasis Moraba des DLR steuerte unter anderem das zweistufige Trägersystem hinzu, steuerte die Rakete und empfing die Daten, die Shefex während des Flugs sendete.
Auf dem Weg zum Raumgleiter
Zurzeit sind ein Bergungsschiff sowie ein Flugzeug auf dem Weg zur Landestelle, um den Flugkörper zu bergen. Gelingt dies, erhalten die Wissenschaftler weitere Daten. „Der Flug von Shefex II ist wieder ein Schritt hin zu einem Raumflugkörper, der noch höhere Temperaturen bei größerer Geschwindigkeit und längerer Dauer übersteht“, sagt Projektleiter Hendrik Weihs. Über 300 Sensoren erfassten während des Flugs unter anderem Temperatur und Druck. Diese Daten empfingen die Forscher noch während des Flugs.
„Wir haben eine Flut an Daten, die auch noch in den nächsten Jahren verwendet werden können.“ 2016 könnte Shefex III starten, der deutlich schneller fliegen, einem Raumgleiter ähneln und 15 Minuten in der Atmosphäre bleiben soll. Ziel der Forschung ist es, mit diesen Daten dann einen Flugkörper zu entwickeln, der nach seinem Start über Tage hinweg Experimente in der Schwerelosigkeit ermöglicht und anschließend unbeschädigt wieder auf dem Boden landen soll.
