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| EXPRESS-Kapsel während der Integration bei DASA-RI in Bremen | |
Im Rahmen einer Kooperation zwischen Deutschland und Japan wurde unter Leitung und Finanzierung der ehemaligen DARA und unter der Systemverantwortung der DASA das Vorhaben EXPRESS durchgeführt. Es handelte sich hierbei um eine russische Salyut-Kapsel, die mit 5 Wiedereintrittsexperimenten ausgerüstet war. Nach dem Start im Januar 1995 in Japan sollte die Kapsel nach einer fünftägigen Orbitalphase einen ballistischen Wiedereintritt durchführen und in Australien landen.
Aufgrund früherer erfolgreicher Mitflüge faserkeramischer Proben auf russischen FOTON-Kapseln sollte nun bei der EXPRESS-Mission erstmals eine heiße Struktur aus Faserkeramik, gewissermaßen eine kleine Nasenkappe, beim ballistischen Wiedereintritt getestet werden. Das CEramic Tile Experiment CETEX ist ein faserverstärktes Keramikbauteil aus C/C-SiC, das am Institut entwickelt und mit dem hier entwickelten Flüssigsilicierverfahren hergestellt wurde. CETEX wurde im Staupunkt des ablativen Hitzeschilds der EXPRESS-Kapsel eingebaut. Bei einem Durchmesser von 300mm und einer typischen Wandstärke von 5mm hatte CETEX eine Gesamtmasse von ca. 4kg, davon 1kg für das Keramikteil selbst. Erstmals kamen bei CETEX neuentwickelte keramische Krafteinleitungen zum Einsatz. Die Isolation wurde auf Basis von ZrO2 durchgeführt; aufgrund der extremen Temperaturen gab es keine Alternativlösungen. Die Temperaturmeßtechnik wurde in Zusammenarbeit mit Kayser-Threde entwickelt. Zusätzlich diente CETEX gewissermaßen noch als Trägerplattform für die Experimente PYREX (IRS, Universität Stuttgart) und RAFLEX (HTG, Göttingen).
Während der Entwicklung von CETEX wurden in verschiedenen Plasmawindkanälen Qualifikationstests an Material- und Komponentenproben durchgeführt. Dabei wurden im PWK 2 des Instituts für Raumfahrtsysteme (Universität Stuttgart) Temperaturen bis zu 2700°C erreicht, die damit weit oberhalb dessen lagen, was zu dieser Zeit als Einsatzgrenze dieser Werkstoffe angesehen worden ist. Bei diesen Temperaturen verhält sich C/C-SiC wie ein ausgezeichneter Ablator.
Trotz technischer Probleme mit der japanischen Trägerrakete kam es zu einem erfolgreichen Wiedereintritt der Kapsel, wenngleich nicht in Australien sondern in Ghana. Die Temperaturen von ca. 2200°C wurden von CETEX ohne Probleme ertragen, und die mittlere Erosion von ca. 0,9mm korreliert sehr gut mit den Erwartungen aufgrund von Messdaten aus Plasmawindkanalversuchen.
Damit war CETEX die erste heiße Struktur aus Faserkeramik in Europa, die erfolgreich beim ballistischen Wiedereintritt getestet wurde. Die Ergebnisse aus der EXPRESS-Mission bildeten die technische und politische Grundlage für die nächste Entwicklungsstufe, die Entwicklung des Nasenkappensystems des Erprobungsträgers X-38 für das Rettungsgerät CRV (Crew Return Vehicle) von NASA für die internationale Raumstation ISS.