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SHEFEX-II - Durch die Atmosphäre mit scharfen Kanten



SHEFEX, das Sharp Edge Flight Experiment, ist ein Technologie-Leitprojekt des DLR und ein rein national finanziertes Programm. SHEFEX soll neue Technologien für die Raumfahrt möglichst günstig im Flugexperiment testen. Die erste Mission wurde 2005 bereits erfolgreich durchgeführt. Der zweite Flug im Rahmen des SHEFEX-Programms diente der weiteren Erprobung des scharfkantigen Designs mit einem neuartigen Hitzeschutz und einer aktiven Steuerung des Flugkörpers. Bei dieser Mission nutzten die Wissenschaftler ihre Erfahrungen mit SHEFEX I. Bisherige Raumfahrzeuge besitzen eine abgerundete Außenhaut. Dagegen sollen scharfe Ecken und Kanten den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre billiger, sicherer und flexibler machen.

Mit SHEFEX besitzt Deutschland einen exzellenten Technologie-Demonstrator und beweist, dass Deutschland an der Spitze des heute ingenieurstechnisch Machbaren forscht und entwickelt.

Mit der Mission werden Technologien für ein zukünftig wiederverwendbares Raumtransportsystem entwickelt, das auch die führende Position Deutschlands im Bereich der Mikrogravitations-Forschung nachhaltig stärken und weiter ausbauen wird.

Deutsche Hochleistungstechnologie schafft Innovationen für Staat und Gesellschaft. SHEFEX ist ein weiteres Beispiel dafür.

Für den Flug wurde die Testkapsel auf die Spitze einer zweistufigen Höhenforschungsrakete gesetzt, die im Vergleich zur ersten Mission wesentlich leistungsfähiger ist und eine Fluggeschwindigkeit von 12.000 Kilometern pro Stunde erreichte. Der gesamte Flugkörper ist ca. 13 Meter lang.

Die Mobile Raketenbasis (Moraba) des DLR stellte die Rakete bereit und führte den Start aus. SHEFEX II wurde dabei in eine Höhe von 200 Kilometern gebracht. Das gesamte Experiment dauerte etwa 10 Minuten. Die größte Herausforderung des Wiedereintritts von Raumfahrzeugen in die Erdatmosphäre liegt in den extremen Temperaturen von über 2000 Grad Celsius. Für die Forscher begann deshalb der interessanteste Teil des Fluges beim 45-sekündigen Wiedereintritt in die Erdatmosphäre in einer Höhe von 100 bis 20 Kilometern.

Mit SHEFEX II wurden neun verschiedene Hitzeschutzsysteme getestet, größtenteils Entwicklungen aus faserkeramischen Verbundmaterialien des DLR. Sie sind im Vergleich zu metallischen Werkstoffen wesentlich hitzebeständiger, extrem leicht und auch bei hohen Temperaturen formstabil. Erstmalig strömt bei einem dieser Hitzeschutzsysteme während des Wiedereintritts Stickstoff durch eine poröse Kachel und kühlt so den Flugkörper. Aber auch Experimente der deutschen Raumfahrtindustrie EADS-Astrium und MT-Aerospace, der Universität Stuttgart und internationaler Partner waren mit an Bord.

Im Gegensatz zu seinem Vorgänger wurde SHEFEX II bei seinem Wiedereintritt in die Atmosphäre zusätzlich aktiv gesteuert, über kleine Stummelflügel, sogenannte Canards. Das DLR hat dafür ein maßgeschneidertes aerodynamisches Flugsteuerungssystem entwickelt, mit dem der Flugkörper kontrolliert zur Erde zurückkehren soll. Für die Weiterentwicklung zu einem rückkehrfähigen Raumfahrzeug eine unbedingt notwendige Voraussetzung.

Am 22. Juni 2012 war es dann soweit - Ein Bilderbuchstart!

Auf Spitzbergen startete bereits ein Suchflugzeug, das das Raumfahrzeug nach seiner Rückkehr im Wasser orten soll. Schon vor Tagen war ein Bergungsschiff von Andenes aus ins Zielgebiet ausgelaufen, um rechtzeitig mit der Bergung beginnen zu können. Funksignale werden empfangen, doch es gibt ein Problem: drei Meter hohe Wellen und schlechte Sicht machen eine Bergung unmöglich. Zusätzlich konnte die Telemetrie-Station auf Spitzbergen die letzten Sekunden des Fluges nicht verfolgen.

Dennoch atmeten die Wissenschaftler auf. Die Mission war ein voller Erfolg! Bis auf 4 Sekunden am Ende des Flugs, bedingt durch den Telemetrie-Ausfall auf Spitzbergen, sind alle Daten empfangen worden. SHEFEX II ist wie vorberechnet geflogen und die Wissenschaftler haben umfangreiche und wertvolle Daten in Echtzeit erhalten. Jetzt kann die Auswertung beginnen. Zufrieden sind die Wissenschaftler auch mit dem exakten Flug des Raumfahrzeugs. Erstmals hat die DLR eigene mobile Raketenbasis MORABA ein Trägersystem in dieser komplexen Konstellation entwickelt und geflogen.

Bereits jetzt laufen die Planungen für eine weitere SHEFEX-Mission. Die konsequente Anwendung der SHEFEX-Technologie soll ab 2020 einen relativ unkompliziert aufgebauten und damit kostengünstigen Raumgleiter ermöglichen, der wie ein Space Shuttle punktgenau landen kann. Der Raumgleiter soll als frei fliegende Experimentplattform genutzt werden.

Zunächst werden die Möglichkeiten für eine „REX-Free Flyer“ Plattform -Returnable Experiments in Space- untersucht. Sie hätte vielfältige und verschiedene Nutzungsmöglichkeiten: Zum einen würde sie ein Mikrogravitationsumfeld in einer sehr guten Qualität und flexiblen Dauer herstellen. Zum anderen könnte man optimal die kosmischen Umgebungsbedingungen wie Vakuum, Strahlung oder tiefe Temperaturen für wissenschaftliche Untersuchungen nutzen. Sie schließt damit eine Lücke zwischen minutenlanger Schwerelosigkeit bei den TEXUS-Flügen und der ständigen Schwerelosigkeit an Bord der Internationalen Raumstation ISS.

 
 Montagearbeiten an der SHEFEX-Nutzlast. Danach beginnt der Transport in den Startturm.
zum Bild Montagearbeiten an der SHEFEX-Nutzlast. Danach beginnt der Transport in den Startturm.
 Letzte Vorbereitungen an der ersten Stufe der Trägerrakete sind abgeschlossen.
zum Bild Letzte Vorbereitungen an der ersten Stufe der Trägerrakete sind abgeschlossen.
 
 
 Transport der ersten Stufe zur Startrampe.
zum Bild Transport der ersten Stufe zur Startrampe.
 
 Integration der Trägerrakete mit der Nutzlast ist abgeschlossen.
zum Bild Integration der Trägerrakete mit der Nutzlast ist abgeschlossen.
 
 Die Nutzlast wurde auf einen Montagewagen verladen und befindet sich auf dem Weg zur Startrampe.
zum Bild Die Nutzlast wurde auf einen Montagewagen verladen und befindet sich auf dem Weg zur Startrampe.
 
 Integration der Trägerrakete mit der Nutzlast ist abgeschlossen.
zum Bild Integration der Trägerrakete mit der Nutzlast ist abgeschlossen.
 
 Alle Vorbereitungen zum Start laufen an. Die Trägerrakete wird in Startposition gebracht.
zum Bild Alle Vorbereitungen zum Start laufen an. Die Trägerrakete wird in Startposition gebracht.
 
 Alle Vorbereitungen zum Start laufen an. Die Trägerrakete wird in Startposition gebracht.
zum Bild Alle Vorbereitungen zum Start laufen an. Die Trägerrakete wird in Startposition gebracht.
 
 Alle Vorbereitungen zum Start laufen an. Die Trägerrakete wird in Startposition gebracht.
zum Bild Alle Vorbereitungen zum Start laufen an. Die Trägerrakete wird in Startposition gebracht.
 
 Alle Vorbereitungen zum Start laufen an. Die Trägerrakete wird in Startposition gebracht.
zum Bild Alle Vorbereitungen zum Start laufen an. Die Trägerrakete wird in Startposition gebracht.
 
 Im Kontrollzentrum steigt die Anspannung der am Start beteiligten Mitarbeiter der DLR-Moraba.
zum Bild Im Kontrollzentrum steigt die Anspannung der am Start beteiligten Mitarbeiter der DLR-Moraba.
 
 Bilderbuch-Start der Trägerrakete.
zum Bild Bilderbuch-Start der Trägerrakete.


Kontakt
Rolf Jansen
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Politik- und Wirtschaftsbeziehungen

Tel: +49 2203 601-2904

Mobil: +49 173 5102885

Fax: +49 2203 601-4053

E-Mail: Rolf.Jansen@dlr.de
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Downloads zu diesem Artikel
Shefex II - 3D (http://www.dlr.de/pw/Portaldata/68/Resources/videos/Shefex_2_3D.wmv)
Shefex II - 2D (http://www.dlr.de/pw/Portaldata/68/Resources/videos/Shefex_2_2D.wmv)