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25 Jahre Arbeit für zwei Sekunden Messung

DLR in Göttingen 25 Jahre Arbeit für zwei Sekunden Messung

Mit einem einzigartigen Windkanal simulieren Forscher in Göttingen, was beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre passiert. Zusammengerechnet sind in den vergangenen 25 Jahren gerade einmal rund zwei Messsekunden zusammengekommen.

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„Es gibt einen gewaltigen Knall“: DLR-Abteilungsleiter Klaus Hannemann am Windkanal.  

Quelle: Niemann

Göttingen. Alles läuft in Hyperschallgeschwindigkeit ab. Die Versuche, die das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen in seinem Windkanal unternimmt, sind in Nullkommanichts dabei - und deshalb so einzigartig. Seit 25 Jahren simuliert das DLR dort extreme Druck- und Temperaturverhältnisse, wie sie beim Eintritt von Flugobjekten in die Erdatmosphäre auftreten. Zusammengerechnet sind dabei gerade einmal rund zwei Messsekunden zusammengekommen. Doch aus diesen zwei Sekunden haben sowohl die Wissenschaft als auch die Luft- und Raumfahrtindustrie jede Menge Daten und Erkenntnissen gewinnen können.

Aus Anlass des 25-jährigen Bestehens trafen sich jetzt Wissenschaftler aus aller Welt in Göttingen. Der sogenannte Hochenthalpiekanal sei immer noch eine der weltweit größten und bedeutendsten Forschungsanlagen dieser Art, sagt Professor Klaus Hannemann, Leiter der Abteilung Raumfahrzeuge beim DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik. „In ganz Europa gibt es nichts Vergleichbares.“

Temperaturen von bis zu 1400 Grad Celsius

Die Wissenschaftler untersuchen an Modellen, was passiert, wenn ein Raumfahrzeug wieder in die Erdatmosphäre eintaucht. Dieser Moment ist deshalb so problematisch, weil dabei extreme Belastungen auftreten. Das Flugobjekt schiebt die Luft zusammen und dann wie eine Bugwelle vor sich her. Kurzzeitig entstehen Temperaturen von bis zu 1400 Grad Celsius sowie ein Druck von 2000 Bar. Durch die enorme Hitze und den gewaltigen Druck werden die Gas-Moleküle in ihre atomaren Bestandteile zerrissen und anschließend mit anderen Teilchen kombiniert.

Die Forscher wollen mithilfe der 62 Meter langen und 280 Tonnen schweren Anlage herausfinden, wie die chemischen und physikalischen Prozesse ablaufen und wie sich dies auf die Aerodynamik und Manövrierfähigkeit des jeweiligen Flugobjekts auswirkt. Der erste Teil der Anlage funktioniert ähnlich wie eine riesige Luftpumpe: Zunächst verdichtet ein Kolben in einem Kompressionsrohr ein Treibgas. Der angetriebene Kolben rast mit der Geschwindigkeit einer Gewehrkugel durch das Rohr und bringt eine Stahlmembran zum Platzen. Die dabei entstehende Stoßwelle komprimiert und heizt das in dem Anschlussrohr befindliche Testgas. Dieses wird in einer Windkanaldüse auf bis zu 22 000 Stundenkilometer beschleunigt und umströmt dann das Flugmodell in der Messstrecke des Windkanals.

„Es gibt immer einen gewaltigen Knall“

Im Schnitt 70 Versuche im Jahr absolviert das DLR in seinem Windkanal, alle extrem kurz - und extrem laut. „Es gibt immer einen gewaltigen Knall“, sagt Hannemann. Der Rückstoß ist so gewaltig, dass die auf einem Schienensystem gelagerte Anlage um mehrere Meter zurückspringt. Aus Sicherheitsgründen muss sich das Versuchsteam in einem Schutzraum aufhalten.

Die Göttinger Wissenschaftler haben in den vergangenen 25 Jahren unter anderem bei den Konzeptstudien für die einst geplante, dann jedoch nicht realisierte europäische Raumfähre „Hermes“ sowie bei der Entwicklung neuartiger Antriebe für Ariane-Raketen mitgewirkt. Aktuelle Projekte drehen sich um die Frage, ob Transportflüge bei vier- bis achtfacher Schallgeschwindigkeit machbar und vertretbar sind.

Von Heidi Niemann

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