13. Mai 2020

Die Ge­schich­te des DLR-Stand­orts Lam­polds­hau­sen

Namensgeber des Standortes Lampoldshausen
Na­mens­ge­ber des Stand­ortes Lam­polds­hau­sen
Bild 1/16, Credit: DLR

Namensgeber des Standortes Lampoldshausen

Der be­schau­li­che Ort Lam­polds­hau­sen in der Nä­he von Heil­bronn wur­de En­de der 1950er-Jah­re Schau­platz ei­ner De­bat­te über die fried­li­che Nut­zung der Ra­ke­tentech­nik.
Professor Eugen Sänger gründete 1959 den DLR-Standort Lampoldshausen
Pro­fes­sor Eu­gen Sän­ger grün­de­te 1959 den DLR-Stand­ort Lam­polds­hau­sen
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Professor Eugen Sänger gründete 1959 den DLR-Standort Lampoldshausen

1954 kehr­te Eu­gen Sän­ger, ein füh­ren­der Wis­sen­schaft­ler in der Raum­fahrt- und Ra­ke­tentech­nik aus Frank­reich nach Deutsch­land zu­rück, um hier wie­der in der Raum­fahrt­for­schung zu ar­bei­ten. Sän­ger grün­de­te zu­nächst in Stutt­gart das „For­schungs­in­sti­tut für Phy­sik der Strah­len­an­trie­be“ (FPS) Für die­ses In­sti­tut such­te Sän­ger seit 1957 nach ei­nem ge­eig­ne­ten Stand­ort für ein Test­ge­län­de für Flüs­sig­keits­ra­ke­ten­an­trie­be und fand es na­he Heil­bronn im Hart­häu­ser Wald.
Der erste Prüfstand des Standortes Lampoldshausen
Der ers­te Prüf­stand des Stand­ortes Lam­polds­hau­sen
Bild 3/16, Credit: DLR

Der erste Prüfstand des Standortes Lampoldshausen

Am Prüf­stands­kom­plex P1 wur­de im Au­gust 1962 mit dem Test­be­trieb be­gon­nen. Er be­stand zu An­fang aus fünf Test­pos­ti­tio­nen für Ver­su­che mit klei­ne­ren Trieb­wer­ken bis zu vier Ton­nen Schub.
Luftbild des DLR-Standortes Lampoldshausen aus dem Jahr 1962
Luft­bild des DLR-Stand­ortes Lam­polds­hau­sen aus dem Jahr 1962
Bild 4/16, Credit: DLR

Luftbild des DLR-Standortes Lampoldshausen aus dem Jahr 1962

Am 19. April 1960 wur­de „Im Lan­gen Grund“ in Lam­polds­hau­sen mit der ers­ten Aus­baust­ru­fe be­gon­nen. Da­bei wur­den ne­ben der nö­ti­gen In­fra­struk­tur mit Bü­ro­räu­men, La­gern, Stra­ßen und Si­cher­heits­an­la­gen vor al­lem die bei­den Prüf­stands­kom­ple­xe P1 und P2 er­rich­tet.
Entwicklung der Dampferzeugersysteme – bis heute eine wichtige Aufgabe
Ent­wick­lung der Damp­fer­zeu­ger­sys­te­me – bis heu­te ei­ne wich­ti­ge Auf­ga­be
Bild 5/16, Credit: DLR

Entwicklung der Dampferzeugersysteme – bis heute eine wichtige Aufgabe

Die Damp­fer­zeu­ger­ent­wick­lung bil­det be­reits seit den 1960er-Jah­ren ei­ne der wich­tigs­ten Kom­pe­ten­zen des Stand­ortes Lam­polds­hau­sen. Nur mit ih­nen kann das not­wen­di­ge Va­ku­um in den Hö­hen­si­mu­la­ti­ons­an­la­gen er­zeugt und bei lau­fen­dem Trieb­werk auf­recht­er­hal­ten wer­den. Die Damp­fer­zeu­ger trei­ben die Strahl­pum­pen an, die wäh­rend ei­nes Ver­suchs die Ra­ke­ten­ab­gase ins Freie lei­ten.
Astris und Brundhilde – der deutsche Beitrag zur Europa-Rakete
Ast­ris und Brund­hil­de – der deut­sche Bei­trag zur Eu­ro­pa-Ra­ke­te
Bild 6/16, Credit: DLR

Astris und Brundhilde – der deutsche Beitrag zur Europa-Rakete

Das Ober­stuf­en­trieb­werk Ast­ris soll­te die 3. Stu­fe der Eu­ro­pa-Ra­ke­te an­trei­ben und wur­de zwi­schen 1964 und 1973 in Lam­polds­hau­sen ge­tes­tet.
Die ge­sam­te 3. Stu­fe (von den In­ge­nieu­ren „Brun­hil­de“ ge­tauft) mit Treib­stofftank, Brenn­kam­mer und Dü­se be­stand haupt­säch­lich aus Stahl und Ti­tan, das leicht und be­last­bar ist.
Triebwerkstest der ORTAG-Rakete
Trieb­werks­test der OR­TAG-Ra­ke­te
Bild 7/16, Credit: DLR

Triebwerkstest der ORTAG-Rakete

Als 1973 die Tests für die eu­ro­päi­sche Trä­ger­ra­ke­te (EL­DO-Pro­gramm) en­de­te, er­hielt der Stand­ort neue Auf­ga­ben. Für den In­ge­nieur Lutz Thi­lo Kay­ser wur­den seit 1972 die Trieb­wer­ke der OTRAG-Ra­ke­te ge­tes­tet.
Prüfstandskomplex P4 entstand zwischen 1964 und 1966
Prüf­stands­kom­plex P4 ent­stand zwi­schen 1964 und 1966
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Prüfstandskomplex P4 entstand zwischen 1964 und 1966

Am Prüf­stands­kom­plex P4 wur­de die ge­sam­te 3. Stu­fe der Eu­ro­pa-Ra­ke­te un­ter Bo­den- und Hö­hen­be­din­gun­gen ge­tes­tet. Die Auf­ga­be ei­nes Hö­hen­si­mu­la­ti­ons­prüf­stands be­steht dar­in, Be­din­gun­gen zu schaf­fen, wie sie in Hö­hen von cir­ca 120 km vor­lie­gen.
Das Viking-Triebwerk – Antrieb für die Ariane-Familie
Das Vi­king-Trieb­werk – An­trieb für die Aria­ne-Fa­mi­lie
Bild 9/16, Credit: DLR

Das Viking-Triebwerk – Antrieb für die Ariane-Familie

1965 be­gann im Rah­men des EL­DO-Pro­gramms die Ent­wick­lung ei­nes völ­lig neu­en Trieb­wer­kes mit Tur­bo­pum­pen. Bis zur Ein­stel­lung des Arai­ne-4-Pro­gram­mes 2003 wur­den über 1.000 Vi­king-Trieb­wer­ke ge­baut.
Entwicklung des Blaubrenners
Ent­wick­lung des Blaubren­ners
Bild 10/16, Credit: DLR

Entwicklung des Blaubrenners

1977 ent­wi­ckel­ten die Lam­polds­hau­se­ner In­ge­nieu­re ei­nen Ra­ke­ten­bren­ner mit deut­lich ver­rin­ger­ten Ruß- und Schad­stof­fe­mis­sio­nen. Schnell wur­de deut­lich, dass die­ser neue Bren­ner nicht nur in der Raum­fahrt, son­dern bei­spiels­wei­se auch in Hei­zun­gen pri­va­ter Haus­hal­te ein­ge­setzt wer­den konn­te. Der neu ent­wi­ckel­te Öl­bren­ner, der mit den hei­ßen Ga­sen den Öl­ne­bel an der Zer­stäu­bungs­dü­se ver­dampft. Das er­höh­te den Wir­kungs­grad des Bren­ners und ver­rin­gert die Ruß­bil­dung so­wie den Schad­stof­faus­stoß er­heb­lich.
Der Großprüfstand P5
Der Groß­prüf­stand P5
Bild 11/16, Credit: DLR

Der Großprüfstand P5

Der zwi­schen 1988 und 1990 er­bau­te Prüf­stand P5 für die Tests des Aria­ne-5-Trieb­wer­kes Vul­cain ist mit ei­ner Hö­he von 65 Me­tern das höchs­te Ge­bäu­de am Stand­ort. Die Bau­wei­se er­mög­licht ein Tes­ten des Trieb­wer­kes un­ter rea­len Be­di­nun­gen: Im obe­ren Teil des Prüf­stan­des be­fin­det sich – auf der glei­chen Hö­he über dem Trieb­werk wie in der Trä­ger­ra­ke­te – ein Tank mit 200 Ku­bik­me­ter flüs­si­gem Sau­er­stoff. Der 600 Ku­bik­me­ter fas­sen­de Was­ser­stofftank steht di­rekt ne­ben dem Prüf­stands­ge­bäu­de.
Wasserstofftank rollt durch Lampoldshausen
Was­ser­stofftank rollt durch Lam­polds­hau­sen
Bild 12/16, Credit: DLR

Wasserstofftank rollt durch Lampoldshausen

Mit großem lo­gis­ti­schen Auf­wand wur­de der 600 Ku­bik­me­ter fas­sen­de Tank für den flüs­si­gen Was­ser­stoff durch Lam­polds­hau­sen zum Stand­ort trans­por­tiert.
Einbau eines Vulcain Triebwerkes am Prüfstand P5
Ein­bau ei­nes Vul­cain Trieb­wer­kes am Prüf­stand P5
Bild 13/16, Credit: DLR

Einbau eines Vulcain Triebwerkes am Prüfstand P5

Die Ra­ke­ten Aria­ne 1 bis 4 flo­gen mit ver­schie­de­nen Vi­king-Va­ri­an­ten, die Aria­ne 5 be­nö­tig­te aber ein neu­ar­ti­ges Trieb­werk, da der nö­ti­ge Schub be­zie­hungs­wei­se spe­zi­fi­sche Im­puls mit den ver­wen­de­ten Treib­stof­fen nicht er­reicht wer­den konn­te. Die In­ge­nieu­re setz­ten des­halb in der Haupt­stu­fe auf ein kryo­gen be­trie­be­nes Trieb­werk, das flüs­si­gen Sau­er­stoff und flüs­si­gen Was­ser­stoff als Treib­stof­fe nutzt.
Forschungskompetenz am Standort
For­schungs­kom­pe­tenz am Stand­ort
Bild 14/16, Credit: DLR

Forschungskompetenz am Standort

Im Rah­men von Lam­polds­hau­sen 2000+ war vor al­lem die Be­deu­tung von Un­ter­su­chun­gen zu kryo­ge­nen Treib­stof­fen so­wie zur Hoch­druck­ver­bren­nung in kryo­ge­nen Trieb­wer­ken fest­ge­legt wor­den, denn die­se For­schungs­the­men bil­de­ten im Rah­men des Aria­ne-5-Pro­gram­mes ei­nen Schwer­punkt der eu­ro­päi­schen Raum­fahrt. Mit dem For­schungs- und Tech­no­lo­gie­prüf­stand P8 bau­te der Stand­ort ab 1986 für die Tests die­ser Zu­kunfts­trieb­wer­ke die nö­ti­ge In­fra­struk­tur auf.
Solar betriebene Wasserreinigunsanlage Lampoldshausen (SOWARLA)
So­lar be­trie­be­ne Was­ser­rei­ni­guns­an­la­ge Lam­polds­hau­sen (SO­WAR­LA)
Bild 15/16, Credit: DLR

Solar betriebene Wasserreinigunsanlage Lampoldshausen (SOWARLA)

2008 wur­de das DLR-Pro­jekt zur so­la­ren Was­ser­rei­ni­gung (SO­WAR­LA) in Brüs­sel mit dem „Ener­gy Glo­be Award 2007“, ei­nem welt­weit be­deu­ten­den Um­welt­preis aus­ge­zeich­net. Das DLR er­hielt den Preis ge­mein­sam mit den be­tei­lig­ten Un­ter­neh­men.
Raumfahrt für Jugendliche – das DLR_School_Lab
Raum­fahrt für Ju­gend­li­che – das DLR_School_Lab
Bild 16/16, Credit: DLR

Raumfahrt für Jugendliche – das DLR_School_Lab

Mit dem 2005 ins Le­ben ge­ru­fe­nen DLR_School_Lab Lam­polds­hau­sen/Stutt­gart ar­bei­tet der Stand­ort im wahrs­ten Sin­ne des Wor­tes an der Raum­fahrt der Zu­kunft. In ei­nem ei­ge­nen La­bor kön­nen Schü­ler der Mit­tel- und Ober­stu­fe hier un­ter der An­lei­tung von er­fah­re­nen DLR-Mit­ar­bei­tern ei­ge­ne Ra­ke­ten bau­en oder Ex­pe­ri­men­te zu ver­schie­de­nen Be­rei­chen der Trieb­werks­tech­no­lo­gie durch­füh­ren – et­wa zu den phy­si­ka­li­schen Ei­gen­schaf­ten des Va­ku­ums, zur Ver­bren­nungs­tech­nik oder zur Mess­tech­nik.

Fast verdeckt der dichte Wald die Einfahrt. Einzelne Gebäude blitzen durch das Grün. Die Bäume rauschen. Plötzlich durchbricht ein ohrenbetäubendes Donnern die Stille. Kurze Zeit später steigt eine weiße Wasserdampfwolke über dem Blätterdach auf. Wenige Minuten später ist das Getöse vorbei und die Vögel singen, als wäre nichts geschehen. Sie scheinen das Treiben im Harthäuser Wald zu kennen. 25 Kilometer nordöstlich von Heilbronn befindet sich der DLR-Standort Lampoldshausen. Hier werden seit 1959 die Antriebe getestet, mit denen sich zukünftige Raketen auf ihre Reise begeben.

Wer ins DLR Lampoldshausen kommt, besucht einen der wichtigsten Standorte europäischer Raumfahrtgeschichte. Auf dem 51 Hektar großen Gelände im nördlichen Baden-Württemberg ist auf historischem Grund und Boden ein Ort moderner Triebwerksentwicklung entstanden. Es war der Raumfahrtpionier Eugen Sänger, der 1959 im Harthäuser Wald ein Forschungsinstitut gründete. 60 Jahre nach der Erschließung des Geländes lassen sich Spuren der Entwicklungsgeschichte noch gut erkennen, aber auf die Zukunft lässt sich erahnen. Auch wenn einige der Prüfstände des hier ansässigen Instituts für Raumfahrtantriebe Patina zeigen, sind sie kein bisschen müde geworden. Wandlungsfähig wie nie zuvor sind sie auf die neuen Anforderungen des europäischen Raumtransports gut vorbereitet.

Prolog: Start mit Turbolenzen

Spontaner Applaus erhob sich an diesem Herbstabend des 10. Oktober 1959 im Rathaus von
Lampoldshausen. Professor Eugen Sänger, bekannter Raumfahrtvisionär und Wissenschaftler, war zufrieden: In einer mitreißenden Rede hatte er die Lampoldshausener Bürger davon überzeugt, wie wichtig das geplante Prüfstandsgelände für Raketentriebwerke in ihrer Gemeinde, 18 Kilometer nördlich von Heilbronn, war. Er hatte damit die letzte Hürde genommen. Jetzt stand einer Bebauung des Geländes mit Raketenprüfständen, Straßen, Treibstofflagern und Bürogebäuden nichts mehr im Wege. Sänger war am Ziel.

1923 – 1954

Zwischen Visionen und Vernichtung: die deutsche Raketenforschung

Die Errichtung des Testgeländes für Flüssigkeitsraketenantriebe im Harthäuser Wald stand in einer längeren Tradition deutscher Raumfahrtforschung: Bereits in den 1920er-Jahren hatten Visionäre wie Hermann Oberth, Rudolf Nebel oder Wernher von Braun Theorien zum Bau von Raketen entwickelt und erste Versuche dazu angestellt. Während des Zweiten Weltkrieges wurde die Raketentechnik unter den Nationalsozialisten für militärische Zwecke weiterentwickelt. In Peenemünde startete im Oktober 1942 mit der A4 die erste Groß-Rakete der Welt fast 100 Kilometer in den Weltraum. Nach dem Ende des Zweiten Weltkrieges gingen viele Wissenschaftler ins Ausland, vor allem in die USA, in die Sowjetunion und nach Frankreich. Die Erfahrungen und Forschungsergebnisse aus Peenemünde wurden dort zur Basis für die Entwicklung neuer Raketen. Während Raketenforschung und -entwicklung bei den Siegermächten florierten, stoppte die Raumfahrtforschung in Westdeutschland infolge des Verbots des Alliierten Kontrollrates zunächst. Bereits in den 1950er-Jahren gab es aber erste Anzeichen, dass das Verbot aufgehoben würde.

1954 – 1963

Vom FPS zur europäischen Integration: der Aufbau des Standortes Lampoldshausen

1954 kehrte Eugen Sänger, ein führender Wissenschaftler in der Raumfahrt- und Raketentechnik aus Frankreich nach Deutschland zurück, um hier wieder in der Raumfahrtforschung zu arbeiten. Der Zeitpunkt war ideal: Mit der Aufhebung des Besatzungsstatuts 1955 endete auch das Verbot der Raketenforschung und Westdeutschland konnte nach zehn Jahren wieder Raumfahrtforschung betreiben. Länder, Universitäten und Industrie wollten an dieser „Gründerphase“ beteiligt sein. Sänger gründete zunächst in Stuttgart das „Forschungsinstitut für Physik der Strahlantriebe“ (FPS). Für dieses Institut suchte Sänger seit 1957 nach einem geeigneten Standort für ein Testgelände für Flüssigkeitsraketenantriebe und fand es nahe Heilbronn im Harthäuser Wald. Das Land Baden-Württemberg unterstützte das Vorhaben und stellte das Gelände zur Verfügung. Im Herbst 1959 konnte Sänger auch die Skeptiker in der Gemeinde Lampoldshausen überzeugen. Der Ausbau des Testgeländes begann im April 1960, zwei Jahre später waren die ersten Prüfstände betriebsbereit und erste Tests für ein nationales Raketenprogramm wurden durchgeführt. Sänger allerdings war zu diesem Zeitpunkt bereits aus der Leitung des Stuttgarter Instituts ausgeschieden.

1963 – 1973

Der Beginn der europäischen Raumfahrt: das ELDO-Programm

1963 war die erste Ausbaustufe des Testgeländes abgeschlossen. Im gleichen Jahr wurde der Standort für das erste große europäische Raumfahrtprojekt ausgewählt: Die Bundesrepublik beteiligte sich im Rahmen der ELDO an der Entwicklung einer europäischen Trägerrakete. In Lampoldshausen sollte dafür „Astris“, das von Deutschland entwickelte Triebwerk der 3. Stufe der Rakete, getestet werden. Für diesen Zweck wurde das Gelände erweitert. Die neuen Prüfstände P3 und P4 waren für Tests unter Boden- und Höhenbedingungen geeignet. Zugleich forschten die Wissenschaftler und Ingenieure in Lampoldshausen im Bereich der hochenergetischen Flüssigkeitsantriebe. Organisatorische Schwierigkeiten und Unstimmigkeiten innerhalb der ELDO brachten das Projekt der „Europa“-Rakete 1973 jedoch zum Scheitern. Der Standort Lampoldshausen geriet zunächst in eine Krise, die durch kleinere Projekte überbrückt werden konnte.

1973 – 1988

Der eigenständige Zugang Europas zum Weltraum: die Erfolgsgeschichte der Ariane

Schon bald nach dem Ende des ELDO-Programmes setzte sich in Europa die Überzeugung durch, dass ein eigenständiger Zugang zum Weltraum unverzichtbar war, um europäische Satellitenprogramme selbstständig durchzuführen. 1975 wurden unter der Führung der neu gegründeten europäischen Weltraumagentur „European Space Agency“ (ESA) die Arbeiten an der neuen Trägerrakete Ariane aufgenommen. In Lampoldshausen wurden wichtige Tests des Viking-Triebwerkes durchgeführt. Der erste erfolgreiche Start der Ariane-Rakete gelang am 24. Dezember 1979: eine Erfolgsgeschichte begann. Die europäische Rakete wurde bis zur Ariane 4 weiterentwickelt, um immer schwerere Satelliten transportieren zu können. Vermarktet von dem 1980 gegründeten Unternehmen Arianespace stieg Ariane zum Weltmarktführer kommerzieller Trägersysteme auf. Neben dem Testbetrieb für Ariane wurde in Lampoldshausen auch an anderen Forschungsprogrammen wie der Entwicklung eines wiederverwendbaren Raumgleiters sowie energiesparender Heizkessel-Brennverfahren gearbeitet.

1988 – 2004

Vulcain, Aestus und Vinci: DLR Lampoldshausen auf dem Weg ins neue Jahrtauschend

1996 erfolgte der Erststart einer Ariane-5-Rakete. Das Programm wurde bereits 1987 beschlossen. Ariane 5 sollte mit hoher Zuverlässigkeit und möglichst geringen Kosten unterschiedlichste Lasten ins All befördern und damit die Marktposition der europäischen Raumfahrt stärken. Der DLR-Standort Lampoldshausen war an der Entwicklung der Ariane-5-Rakete maßgeblich beteiligt. Das Gelände wurde angesichts der Anforderungen der neuen Triebwerkstests erweitert und umgebaut. So errichteten die Lampoldshausener Ingenieure und Techniker den Großprüfstand P5 und rüsteten die Prüfstände P4.1 und P4.2 um. Die modernen Triebwerksprüfstände liefern zuverlässig Testdaten zu den Oberstufentriebwerken der Ariane 5. Mit dem Programm Lampoldshausen 2000+ richtete der Standort zudem seit Ende der 1980er-Jahre Forschung und Anwendung eng auf die Anforderungen zukünftiger europäischer Raumfahrtprogramme aus. So werden am neu errichteten Forschungsprüfstand P8 unter anderem Untersuchungen zur Hochdruckverbrennung durchgeführt. Der Standort Lampoldshausen bleibt auch in Zukunft unverzichtbar für die europäische Raumfahrt.

2004 – 2014

Vinci und Ariane 5 ECA: Fortführung der Erfolgsgeschichte

2005 startete die neue Ariane 5 ECA zum ersten Mal erfolgreich ins All – mit dem Hauptstufentriebwerk Vulcain 2, das am Prüfstand P5 entwickelt worden war. Für eine damals angedachte Ariane 5 ME testeten DLR-Ingenieure ebenfalls ab 2005 das neue wiederzündbare Oberstufentriebwerk Vinci am P4.1 unter Höhenbedingungen. Am P4.2 wurde unterdessen das bewährte Aestus-Triebwerk weiterentwickelt. In der Oberstufe der neuen Ariane 5 ES brachte es dann ab 2008 fünf Mal einen unbemannten Raumfrachter ATV der ESA zur Internationalen Raumstation ISS. In Lampoldshausen widmete man sich außerdem auch intensiv dem wissenschaftlichen und ingenieur-technischen Nachwuchs. So wurde 2005 das DLR_School_Lab gegründet und 2012 mit dem Bau des Studentischen Testfelds M11.5 begonnen. 2013 schließlich eröffnete das DLR-Forum für Raumfahrtantriebe, das seitdem mit seiner Ausstellung zur Geschichte des Standorts zahlreiche Besucher anzieht.

2014 – 2019+

Ariane 6 und Prüfstand P5.2: die Sicherung der Zukunft

Die Zukunft des DLR Lampoldshausen begann bereits 2014, als die ESA die Entwicklung der Ariane 6 beschloss und der Bau des neuen Stufenprüfstands P5.2 begann. Die Vinci-Versuche am P4.1 wurden 2016 ins Ariane-6-Programm überführt und 2018 erfolgte mit der abschließenden Flugqualifizierung und der am P5 beginnenden Entwicklungsversuche des neuen Hauptstufentriebwerks Vulcain 2.1 ein herausfordernder Parallelbetrieb. Im selben Jahr fanden auch der 100. Ariane-5-Flug sowie der letzte Start mit einem am P4.2 getesteten Aestus-Triebwerk für das Galileo-Navigationssystem statt. Weiter vorausschauend, testeten DLR-Ingenieure bereits 2016 einen Technologie-Demonstrator für das neu projektierte LOX/Methan-Triebwerk Prometheus am P3, und am Prüfstand P8 entsteht seit 2018 eine dritte Testzelle für Versuche eines kompletten Antriebs auf Systemebene. Ein Ausblick in die Zukunft zeigt für 2020 die ersten Oberstufenversuche am P5.2 und den nachfolgenden Erststart der Ariane 6 auf.

Der Raumfahrtantrieb der Zukunft hat viele Facetten – Methan gehört dazu

Bis es soweit ist, dass eine Rakete Richtung Weltall abheben kann, durchlaufen ihre Triebwerke mehrere Tausend Testsekunden an den speziell entwickelten Prüfstanden. In Lampoldshausen erhalten sie den letzten Schliff. Eine der Kernaufgaben des Standorts ist es, die Prüfstände in den kommenden Jahren technologisch flexibel weiterzuentwickeln und kosteneffizient zu optimieren. Außerdem beschäftigen sich die DLR-Ingenieure ständig mit neuen Technologien für zukünftige Triebwerkskonzepte. Ein Beispiel ist die Treibstoffkombination von Methan und Flüssigsauerstoff (LOX), die in der Entwicklung neuer flüssiger chemischer Raumfahrtantriebe eine vielversprechende Rolle spielt. Im Projekt „Prometheus“ arbeiten DLR-Forscher daran, dass diese sogenannte LOX/Methan-Technologie für die europäische Raumfahrt bald einsetzbereit ist. Sie soll am Prüfstand P5 getestet werden. Der P5 ist ein gutes Beispiel dafür, dass die in den frühen Anfangsjahren errichteten Großprüfstände auch heute wegweisend und noch lange nicht abgeschrieben sind. Er wurde einst für die Entwicklung des Hauptstufentriebwerks Vulcain der Ariane 5 errichtet und 1990 in Betrieb genommen. Aktuell finden hier noch die Entwicklungstests des Vulcain-2.1-Triebwerks der neuen Ariane 6 statt.

Hinter den Kulissen bereitet ein DLR-Team den Prüfstand bereits auf seine neue Aufgabe vor und entwickelt die erforderliche Infrastruktur für das Prometheus-Projekt. „Ein LOX/Methan-Techonologiedemonstrator mit 100 Tonnen Schub soll ab 2020 auf dem Prüfstand P5 getestet werden“, erläutert Anja Frank, Leiterin der Versuchsanalgenen, die Perspektiven für die zukünftige Aufgabe, und ergänzt: „Damit Europa auch über die Ariane 6 hinaus wettbewerbsfähig im Bereich Trägerraketen bleibt, ist es unabdingbar, dass der Übergang von der traditionellen Treibstoffkombination bei den derzeitigen Antrieben –Flüssigwasserstoff und Flüssigsauerstoff – hin zu LOX/Methan reibungslos und zügig verläuft.“ Ein zukünftiges LOX/Methan-Triebwerk kann die Kosten des in den Achtzigerjahren entwickelten europäischen Hauptstufentriebwerks Vulcain um den Faktor zehn verringern und ist außerdem wiederverwendbar.

Die Zukunft der Treibstoffe beginnt im DLR Lampoldshausen

Auch zukünftige Treibstoffe sind ein wichtiger Bestandteil der Forschung im Harthäuser Wald. Satelliten werden bislang mit Hydrazin betrieben. Dieser Treibstoff ist über lange Zeit lagerfähig und funktioniert auch unter Weltraumbedingungen zuverlässig. Dementsprechend unverzichtbar ist er heutzutage für Raumfahrtmissionen. Allerdings ist er auch gesundheitsbelastend. Der Umgang mit Hydrazin am Boden – während des Transports, der Betankung und der Startvorbereitungen – ist aufwändig und teuer. Darum analysieren, bewerten und testen DLR-Wissenschaftler neue Treibstoffe, sogenannte Green Propellants. Sie sind umweltfreundlich, preisgünstig und leicht zu handhaben – und in Zukunft mindestens genauso leistungsfähig wie herkömmliche Treibstoffe.

Näher am Triebwerk der nächsten Generation durch maschinelles Lernen

Um die Entwicklung neuer Triebwerksgenerationen schneller vorantreiben zu können, spielt auch in der Raumfahrt künstliche Intelligenz (KI) eine immer wichtigere Rolle. Algorithmen aus dem Bereich des maschinellen Lernens können Fähigkeiten zur Vorhersage aus zuvor erzeugten Daten selbstständig fortentwickeln und anschließend für datenbasierte Berechnungen, Entscheidungen und Optimierungen nutzbar machen. Entwicklungen, die in diesem Bereich am Standort stattfinden, bleiben für die Besuchergruppe jedoch unsichtbar. Sie entstehen in den Büros an Rechnern. Unter anderem bei Dr. Jan Deeken und Dr. Günther Waxenegger-Wilfing aus der Gruppe Systemanalyse des Instituts für Raumfahrtantriebe. Sie nutzen künstliche neuronale Netze in dem Projekt LUMEN. Darin beschäftigen sich die Fachleute aus Lampoldshausen mit dem Zusammenspiel aller Komponenten eines Raketentriebwerks: von der Brennkammer über die Turbopumpen bis hin zu den Ventilen. Bis zum Projektende 2020 soll erstmals ein vollständiges Modelltriebwerk für die Forschung in einer Prüfstandsumgebung entstehen. „Ein riesiger Vorteil ist, dass wir nicht mehr tagelang auf die Ergebnisse von Berechnungen warten müssen. Das neue ‚Werkzeug‘ ermöglicht es uns, die Geschwindigkeit der einfachen Modellierung mit der Genauigkeit von numerischen Methoden zu verknüpfen, und liefert uns sekundenschnell Resultate. Damit erreichen wir eine neue Stufe im Verständnis des Zusammenspiels der Komponenten innerhalb eines Raketentriebwerks“, freut sich Deeken. Gute Dienste hat die KI bereits bei der Auslegung der Kühlkanäle der Brennkammer geleistet. Ein für diesen Zweck trainiertes neuronales Netz sagt das komplexe Verhalten des Kühlmediums Methan voraus und ist damit ein zentraler Baustein einer automatisierten Kühlkanalauslegung für die LUMEN-Brennkammer.

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