Das DLR-Institut für Raumfahrtantriebe verfügt in Europa auf dem Gebiet der Entwicklung und des Betriebes von Triebwerksprüfständen über einmalige Kompetenzen. So werden am Standort Lampoldshausen seit 1959 Antriebe für Raketen und Raumfahrtsysteme getestet und weiterentwickelt. Diese Forschungsarbeiten sind Bestandteil des europäischen Raumfahrtprogramms. Mit der Trägerraketenfamilie Ariane ist Europa in der Lage, eigenständig Satelliten für die verschiedensten Anwendungen in ihre Umlaufbahn zu bringen und sichert sich so einen wettbewerbsfähigen und unabhängigen Zugang zum Weltraum. Dieser ist die Voraussetzung für die uneingeschränkte Nutzung von Satellitendaten.
Leistungsfähige Prüfstandstechnik
Die Triebwerksprüfstände stellen eine grundlegende Voraussetzung dafür dar, Antriebstechnologien bis zu ihrer Einsatzreife zu entwickeln und ihre Qualität sicherzustellen. So ist das DLR mit dem Höhensimulationsprüfstand P4 für die Entwicklung des in Europa zukünftig leistungsfähigsten Oberstufentriebwerks Vinci unverzichtbar: Wissenschaftler können Tests dank der Simulation von Umgebungsbedingungen und Fluglasten, denen das Triebwerk bei seinem späteren Flug ausgesetzt ist, so realistisch wie möglich durchführen. Gegenwärtig haben die Tests für das neue, wiederzündbare Ariane-6-Oberstufentriebwerk Vinci begonnen. Ziel dieser Kampagne ist es, nach langjähriger Entwicklung das endgültige Design von Vinci für die ab 2017 folgenden Qualifikationskampagnen festzulegen. Mit Hilfe dieser Tests erzielen DLR-Wissenschaftler Erkenntnisse über das Triebwerksverhalten, die beim Hersteller Airbus Safran Launchers für letzte Optimierungen genutzt werden.
Vinci – das Antriebssystem der nächsten Trägergeneration
Das mit der energiereichen Kombination aus flüssigem Wasserstoff und flüssigem Sauerstoff betriebene Vinci-Triebwerk soll zukünftig die Oberstufe der neuen europäischen Trägerrakete Ariane 6 antreiben. Airbus Safran Launchers ist industrieller Hauptauftragnehmer für die künftige Trägerrakete Ariane 6. Der Entwicklungsvertrag mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA wurde am 12. August 2015 unterzeichnet. Der Erstflug der Ariane 6 wird voraussichtlich 2020 stattfinden – die Ariane 5 soll noch parallel bis 2023 eingesetzt werden und nach über 25 Jahren ihren Dienst beenden.
Wissenschaftliche Expertise und einzigartige Prüfstände für die Entwicklung der Ariane 6
Zurzeit wird am DLR Lampoldshausen zudem der Prüfstand P5.2 im Auftrag der ESA gebaut, um dort Tests mit der zukünftigen Oberstufe der neuen Ariane-6-Trägerrakete durchzuführen. Dazu zählen Versuche zur Be- und Enttankung sowie Heißlauftests der Stufe mit dem Vinci-Triebwerk. Mit seiner Hilfe können beim DLR in Lampoldshausen zukünftig nicht nur Triebwerke und einzelne Komponenten, sondern komplette kryogene Oberstufen qualifiziert werden. Dieser neue Oberstufenprüfstand, dessen Fertigstellung in 2018 geplant ist, ergänzt die Test- und Prüfstandanlagen des DLR in idealer Weise.
Technologien für die nächste Triebwerksgeneration
Neben der Entwicklung und dem Betrieb von Triebwerksprüfständen forschen die DLR-Wissenschaftler am Technologieprüfstand P8 an fortschrittlichen Technologien für zukünftige Raumfahrtantriebe. Die Forschungsschwerpunkte liegen hierbei auf der Untersuchung der Einspritzung der Treibstoffkomponenten, deren Mischung und Verbrennung, der Expansion der heißen Gase in der Düse sowie der Untersuchung der thermischen Belastung der Brennkammerstrukturen. Die experimentellen Untersuchungen dieser einzelnen Prozesse führen die Wissenschaftler mit Hilfe von Modellbrennkammern, in denen für Raketentriebwerke realistische Bedingungen herrschen, durch. Ein vertieftes Verständnis dieser Prozesse ist die Grundvoraussetzung für eine optimale Auslegung zukünftiger Triebwerke.