Mit dem Gummiboot im Weltall

Washington, DC (USA) - Neben Start und Landung ist der Eintritt in eine Atmosphäre der kritischste Augenblick bei jeder Weltraummission. Extreme Kräfte und Hitze wirken auf das Material, das von mehreren Tausend Kilometern pro Stunde auf Unterschallgeschwindigkeit abgebremst werden muss. Ingenieure der NASA haben nun einen aufblasbaren Hitzeschild erfolgreich getestet. Damit erweitern sie ihr Arsenal, das bisher aus keramischen Hitzeschilden, Bremsraketen und Fallschirmen bestand. Die neue Bremstechnik erweitert die Optionen künftiger Missionen beträchtlich. So könnte man nicht nur Proben und Material von der Internationalen Raumstation auf die Erde herunterfallen lassen. Auch für Missionen auf unserem Nachbarplaneten Mars oder anderen Planeten mit Atmosphäre eignet sich die neue Technik. Für die Erkundung von Venus, Jupiter, Saturn und den einen oder anderen der größeren Monde in unserem Sonnensystem eröffnet das die Möglichkeit, mehr Material zu geringeren Kosten zu transportieren. Der Test verlief perfekt nach Plan.

„Das Hitzeschild trat mit Mach 10 – der zehnfachen Schallgeschwindigkeit – in die Atmosphäre ein und überlebte erfolgreich die dabei auftretende Hitze und Kräfte. Die aufgezeichneten Temperaturen lagen bei 538 Grad Celsius, und IRVE-3 überstand Kräfte von bis zu der zwanzigfachen Erdbeschleunigung“, so Neil Cheatwood, Leiter des Langley Forschungszentrums. Der IRVE-3 (Inflatable Re-entry Vehicle Experiment Nr. 3) getaufte Test begann mit einem Raketenstart, der die Versuchsvorrichtung in 460 Kilometer Höhe schoss. Die Black-Brant-XI-Rakete mit ihren 56 Zentimetern Durchmesser reichte aus für das zusammengefaltete Hitzeschild, das mit Stickstoff aufgeblasen wie ein gut drei Meter überspannender Pilz aussieht und etwas über 300 Kilo wiegt. Das Vorgängermodell IRVE-2 hatte noch eine deutlich geringere Geschwindigkeit und geringeres Gewicht.

Die besondere Widerstandsfähigkeit verdankt sich den besonderen Materialien, aus denen das Hitzeschild aufgebaut ist. Spezielle Polyurethane, verstärkt mit Kevlar – aus dem auch schusssichere Westen hergestellt werden – bilden das aus sieben Ringen bestehende Grundgerüst. Zur Wärmeisolierung ist dieses mit mehreren Schichten von Isoliermaterialien abgedämmt, unter anderem auch eines, das zur Hitzeabschirmung von Flugzeugtriebwerken dient. Im Vergleich zu den herkömmlichen, schlanken Hitzeschilden besitzt das aufblasbare mehrere Vorteile. Durch die größere Fläche bremst sich ein größeres Hitzeschild nicht nur schneller ab, die Hitze verteilt sich auch über ein größere Fläche.

Die Idee, aufblasbare Hitzeschilde zu entwickeln, ist zwar nicht ganz neu. Der bekannte Science-Fiction-Autor Arthur C. Clarke beschrieb sie schon 1982 in seinem Bestseller "2010: Odyssey Two". Mit dem erfolgreichen Test nähert sich das Konzept nun aber der Einsatzreife. So ist zur Zeit die Größe von Mars-Rovern und anderem wissenschaftlichem Gerät durch die Größe des Hitzeschildes begrenzt. Mit leichten, aufblasbaren Hitzeschilden ließe sich deutlich mehr Material in einer einzigen Mission transportieren. Gleichzeitig versprechen sich die Wissenschaftler davon auch eine größere Präzision bei Landemanövern.