Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) macht einen zentralen Baustein seiner umfangreichen Testinfrastruktur fit für die Zukunft: Es erweitert den ESA-Großprüfstand P5 am DLR-Standort Lampoldshausen. So kann auch die nächste Generation von Raumfahrtantrieben flexibel und zuverlässig getestet werden.
Das 65 Meter hohe Gebäude des ESA-Prüfstands P5 ragt über dem DLR-Standort. In seinem Inneren steckt seit seiner Inbetriebnahme im Jahr 1990 einzigartige Hightech. Seine Meriten hat er längst verdient und bei der Entwicklung der Vulcain-Triebwerke für die europäischen Trägerraketen Ariane 5 und 6 eine zentrale Rolle gespielt. Erst vor kurzem haben die Ingenieurinnen und Ingenieure des DLR mit seiner Hilfe das weiterentwickelte Hauptstufentriebwerk Vulcain 2.1 der Ariane 6 für den Flug qualifiziert.
Bereit für neue Treibstoffkombinationen – auch mit Methan
Jetzt bereitet ein DLR-Team den ESA-Prüfstand P5 auf seine neue Aufgabe vor. Der Einbau eines Methan-Tanks ist dabei ein wichtiger Meilenstein bei den umfassenden Baumaßnahmen. Der Tank ist 20 Meter hoch, hat einen Durchmesser von 4,6 Metern und fasst rund 208 Kubikmeter flüssiges Methan. Ab 2022 soll dann auf dem P5 eine gänzlich neue Triebwerksgeneration getestet werden: das von ArianeGroup entwickelte und hergestellte Prometheus-Triebwerk. Es ist elementarer Bestandteil einer zukünftigen europäischen Trägerrakete. Als Treibstoff kommt dabei eine Kombination aus flüssigem Sauerstoff (LOX, liquid oxygen) und flüssigem Methan (LCH4) zum Einsatz. Durch die Bündelung von mehreren Prometheus-Triebwerken in der ersten Stufe wird genügend Schub erzeugt, um beim Start auf die bislang verwendeten Zusatzfeststoffraketen verzichten zu können.
Die Zukunft im Fokus: flexibler und effizienter Testen – auch neue Triebwerksgenerationen
Nach Umbau und Erweiterung gehört der ESA-Großprüfstand P5 zu den modernsten und flexibelsten Testanlagen seiner Art. „Der Einbau des Methan-Tanks ist ein wichtiger Schritt in diesem Prozess. Ich bin gespannt, diese für Europa strategisch bedeutsame Testinfrastruktur möglichst bald komplett und testbereit zu sehen“, sagt Prof. Stefan Schlechtriem, Direktor des DLR-Instituts für Raumfahrtantriebe. Der umgebaute und erweiterte Prüfstand ermöglicht es, mehrere Treibstoffkombinationen zu testen und schnell zwischen ihnen zu wechseln. Versuche können sowohl mit der traditionellen Kombination aus flüssigem Sauerstoff und Wasserstoff durchgeführt werden ebenso wie mit der Kombination aus flüssigem Sauerstoff und Methan. „Damit erweitern wir unsere Testfähigkeiten und behalten die flexible Nutzung der Prüfstände bei“, erläutert Stefan Schlechtriem. Das DLR unterstützt so den zügigen und reibungslosen Übergang zu Treibstoffen der nächsten Trägergeneration.
Raumfahrtantriebe von morgen: mehr Vielfalt, neue Treibstoffe und Technologien
Jede erfolgreiche Trägerrakete braucht leistungsfähige und zuverlässige Antriebe, um ins All zu kommen. Bei einer zukünftigen, europäischen Trägerrakete wird dies das Prometheus-Triebwerk sein. Es soll wiederverwendbar sein und seine Produktionskosten sollen langfristig signifikant sinken. Dafür setzen die Entwicklungsteams auf innovative Ansätze: Dazu zählen 3D-Druckverfahren, digitale Triebwerkssteuerung mit künstlicher Intelligenz und die oben erwähnte neue Treibstoffkombination. Die Investition in die Entwicklung des Prometheus-Triebwerks wird in Zukunft vor allem auch nach der Einsatzdauer der Ariane 6 den sicheren und kostengünstigen europäischen Zugang ins Weltall sichern.