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Neuer Hitzeschild mit Wasserkühlung entworfen

Forscher der niederländischen Universität in Delft verfolgen einen neuen Ansatz, um Objekte beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre zu kühlen. Normales Wasser soll konventionelle Hitzeschilde wie beim Space Shuttle unterstützen oder in Kombination mit anderen Materialien gänzlich ersetzen.

"Columbia"

Das Forschungsprojekt erreichte Anfang Februar neue Aktualität, als das US-Amerikanische Space Shuttle "Columbia" abstürzte. Experten vermuteten hier das Versagen von Hitzeschutzkacheln, ein letztendlicher Beweis ist jedoch noch nicht erbracht. Trotzdem ist schon seit längerem bekannt, dass die Unterseite, mit der die Shuttles wieder in die Atmosphäre eintreten, die Achillesferse der Raumschiffe ist.

Die niederländischen Forscher bringen hier ihre Idee ein. In der Theorie soll kochendes und verdampfendes Wasser, die Hitze beim Wiedereintritt förmlich aufsaugen und diese zerstreuen.

Zum Beweis wurde ein kegelförmiger Raumgleiter entwickelt, genannt "Dart". Er soll aus der Legierung "PM1000" bestehen, welche Temperaturen von bis zu 1200 Grad Celsius aushalten kann. Beim Wiedereintritt kommt es allerdings zu einem Temperaturanstieg auf bis zu 1650 Grad, es gilt also für den Wasserkühlungsmechanismus, mindestens 450 Grad abzufangen.

Die Seiten der Raumkapsel erreichten, so ein Wissenschaftler, lediglich 1400 Grad Celsius, und benötigen daher nicht soviel Kühlung. Hier ist eine Beschichtung mit einer hochgradig porösen Aluminiumschicht vorgesehen, welche in Wasser getränkt ist und sich nah an der Außenwand befindet. Die Hitze soll dem Entwurf nach absorbiert werden und so die empfindliche Bordelektronik Temperaturen von maximal 50 Grad ausgesetzt werden.

Der Entwurf überrascht auch mit Sparsamkeit. So faßt der Wassertank im inneren des "Dart" nur 10 Liter. Bei der Landung werde die Hitze das Wasser zum Kochen bringen, und so langsam die Hitze von der Oberfläche abziehen, führten die Wissenschaftler aus. Durch eine Art Auspuffrohr wird der sehr heiße Dampf abgelassen.

Durch einen Trick wollen die Forscher den Verdampfungsprozeß effektiver machen: Der Druck innerhalb des Wassertanks wird fünf Atmosphären entsprechen, was sich dahingehend auswirkt, dass der Siedepunkt auf 150 Grad ansteigt.

Bisher wurde die Idee der Wissenschaftler nur im Windkanal getestet. In Zusammenarbeit mit der europäischen Weltraumorganisation ESA sollen demnächst die Eigenschaften der Legierung "PM1000" belegt werden, die der Aluminiumschicht erst 2005. Ein "Feldversuch" solle danach folgen, so der leitende Wissenschaftler Tom van Baten. Man hoffe, eine überflüssig gewordene ballistische Rakete aus dem Bestand der ehemaligen UdSSR zu bekommen, um eine entsprechende Höhe zu erreichen.