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Raumfahrttechnik: NASA testet aufblasbaren Hitzeschild

Das IRVE bei Vorabtests am Boden | Das Inflatable Re-entry Vehicle Experiment (IRVE) verbindet das Konzept des Hitzeschilds mit dem des Fallshirms. Voll entfaltet besitzt der Schirm eine Spannweite von rund drei Metern, passt jedoch während des Flugs in einen Zylinder von lediglich 40 Zentimetern Durchmesser. Nach der erfolgreichen Technologiedemonstration soll das System unter anderem bei Marslandungen Anwendung finden.
Mit dem Inflatable Re-entry Vehicle Experiment (IRVE) belebt die NASA ein bereits vor 40 Jahren vorgeschlagenes Konzept neu, das die Vorzüge von Hitzeschilden und Fallschirmen vereinen soll. Frühere Versuche der Russen scheiterten an technischen Schwierigkeiten. Am 17. August 2009 absolvierte das amerikanische Testsystem nun den ersten erfolgreichen Suborbitalflug mit einer zehn Meter hohen Kleinrakete.

Fallschirme können den Sturzflug eines Raumfahrzeugs lediglich auf den letzten Kilometern über dem Boden verlangsamen, denn sie funktionieren nur in der dichten unteren Atmosphäre und würden beim überschallschnellen Eintritt sofort zerrissen. Hitzeschilde sind dagegen schwer und bremsen durch ihre vergleichsweise geringe Oberfläche einen Flugkörper nur langsam ab. Ein "Ballute" (Kunstwort aus "Ballon" und "Parachute", also "Fallschirm"), wie sie auch bei Überschallflugzeugen eingesetzt werden, ist bereits bei hohen Geschwindigkeiten stabil und galt daher schon lange als mögliche Lösung des Problems.

Aufbau des IRVE | Die Hülle des IRVE ist ähnlich aufgebaut wie ein Raumanzug. Zum Einsatz kommen mehrere Lagen Kevlar (bekannt aus schusssicheren Westen), Polyimid (zugstabil bis 400 Grad) und Keramikfasern als äußere Hitzeisolierung. Eine aufgedampfte Siliziumschicht zwischen den Lagen macht die Haut gasdicht. Eine Stickstoffkartusche setzt sie in wenigen Sekunden unter hohen Druck, so dass sie sehr stabil wird. Der komplette Testflugkörper hat einen Durchmesser von 40 Zentimetern und wiegt rund 600 Kilogramm.
Auch bei einem durch die große Oberfläche geringfügig langsameren Wiedereintritt mit einem Ballute treten an dessen Oberfläche durch Luftreibung noch immer Temperaturen von bis zu 1000 Grad auf. Die aufblasbare Hülle des IRVE besteht daher außen aus Keramikfasern, während Kevlar auf der Innenseite ihr Stabilität verleiht.

Mit an Bord des 600 Kilogramm schwereren Testkörpers waren vor allem Instrumente und Kameras. Auf zusätzliche Fallschirme für eine weiche Landung verzichteten die Forscher. Der IRVE schlug im Meer ein und wurde nicht geborgen.

In den Jahren 2000 bis 2005 testete das russische Raumfahrtunternehmen Lavochkin zusammen mit der ESA ein sehr ähnliches System, genannt IRDT. Von den drei Testflügen schlugen jedoch zwei aufgrund von Materialversagen fehl. Obwohl das Projekt nie offiziell als gescheitert erklärt wurde, fanden keine weiteren Tests statt.

Wichtigstes Ziel der neuen Technologie ist es, zukünftig deutlich schwerere Geräte auf dem Mars zu landen und gleichzeitig Gewicht bei Bremsraketen und Fallschirmen zu sparen. Auch der Rücktransport kleinerer Probenbehälter von der ISS gehört zu den vorgeschlagenen Anwendungen.

Ralf Strobel

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