Gewindetrieb Rollengewindetriebe von SKF beim Höllenritt durchs All

Redakteur: Juliana Pfeiffer

Am 11. Februar ist der Europäischen Weltraumbehörde ESA ein historischer Schritt gelungen: Sie hat ihre erste wiederverwendbare Raumfähre ins All geschossen und sicher zur Erde zurückgeholt. Beim Höllenritt durch die Atmosphäre spielten spezielle Rollengewindetriebe von SKF eine wahrhaft wegweisende Rolle.

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Das „Intermediate eXperimental Vehicle“ der ESA ist etwa so groß wie ein Kleinwagen. Am unteren Heck befinden sich die beiden Steuerklappen, die mit Hilfe von Rollengewindetrieben aus dem Hause SKF betätigt werden.
Das „Intermediate eXperimental Vehicle“ der ESA ist etwa so groß wie ein Kleinwagen. Am unteren Heck befinden sich die beiden Steuerklappen, die mit Hilfe von Rollengewindetrieben aus dem Hause SKF betätigt werden.
(Bild: Neri)

Eigentlich wollte die ESA ihr „Intermediate eXperimental Vehicle“ (IXV) schon im November vergangenen Jahres testen. Zu diesem Zeitpunkt hätte jedoch kaum jemand davon Notiz genommen, denn zeitgleich bereitete sich eine andere ESA-Mission darauf vor, das erste Raumfahrzeug überhaupt auf einem Kometen zu landen: „Rosetta“ und ihr Lander „Philae“ hätten dem IXV nach ihrer über zehnjährigen Anreise also definitiv die Show gestohlen.

Weg zur wiederverwendbaren Raumfähre ebnen

Zwar ist der Touchdown auf einem 510 Millionen Kilometer entfernten Felsbrocken zweifelsohne spektakulär, doch ist das Intermediate eXperimental Vehicle (IXV) für die ESA nicht minder bedeutend. Schließlich soll die unbemannte Drohne den Europäern den Weg zu einer wiederverwendbaren Raumfähre ebnen. Der erste Schritt ist nun gemacht: Dank spezieller Rollengewindetriebe von SKF ist die Fähre sicher im Pazifik gewassert.

Architekt des Intermediate eXperimental Vehicle ist Thales Alenia Space – Italy (TAS-I). Für dieses Projekt hat TAS-I rund 20 Subunternehmen unter Vertrag genommen, darunter auch SABCA (Société Anonyme Belge de Constructions Aéronautiques), einen belgischen Luft- und Raumfahrtspezialisten. „Bislang müssen wir in Europa noch viel technisches Know-how für Wiedereintrittssysteme hinzukaufen“, erläutert SABCA-Projektleiter Didier Verhoeven. Vor diesem Hintergrund seien Projekte wie das IXV enorm wichtig, um den Europäern für die Zukunft mehr Unabhängigkeit in der Raumfahrt zu sichern. „Die in der Wiedereintrittsphase durchgeführten Versuche sowie die bei den kommenden Flügen gewonnenen Erkenntnisse werden uns dabei helfen, unsere Position als bedeutender Player in diesem strategisch wichtigen Bereich zu stärken“, ist Verhoeven überzeugt.

Auf 27.000 Kilometer pro Stunde beschleunigt

Für seinen Jungfernflug im All war das IXV von einer Vega-Trägerrakete auf eine suborbitale Reise katapultiert worden. 320 Kilometer oberhalb des Weltraumbahnhofs Kourou in Französisch-Guayana hat sich das mit Sensoren vollgestopfte Raumschiff von der Rakete gelöst und ist weiter gestiegen – bis auf eine Höhe von rund 450 Kilometern. Von diesem Scheitelpunkt aus stürzte der rund zwei Tonnen schwere Gleiter von der Größe eines Kleinwagens wieder zur Erde zurück. Dabei beschleunigte er auf ein Tempo von gut 27.000 Kilometern pro Stunde.

Hitzeschild muss 20 Minuten 1600° C standhalten

Das Problem dabei: Sobald ein Flugkörper mit dieser Geschwindigkeit auf die obersten Schichten der Atmosphäre trifft, bricht die Hölle los. So musste der Hitzeschild des IXV mehr als 20 Minuten lang Temperaturen von über 1.600 °C standhalten, um zu verhindern, dass sich der ESA-Hoffnungsträger in einen „Meteoritenregen“ auflöst. Ebenso wichtig ist es beim Wiedereintritt, dass in diesem Inferno aus Hitze und Vibrationen die Steuerung des Raumfahrzeugs einwandfrei funktioniert: Lassen sich die erforderlichen Manöver nicht wie berechnet ausführen, drohen die gleichen Konsequenzen wie bei einem unzureichenden Hitzeschutz.

70 kN zum Lenken

Aus diesem Grund haben Verhoeven & Co. in ihrer Fabrik in Haren unweit von Brüssel ein besonderes Augenmerk auf die Aktuatoren geworfen, die die Steuerung der Lenk-Klappen am Heck des IXV sicherstellen. Beim heißen Ritt durch die Atmosphäre müssen diese Klappen nicht nur schnell und hochpräzise, sondern auch extrem robust und zuverlässig funktionieren. Beispielsweise ist es erforderlich, dass beide Klappen jeweils mit einer Kraft von rund 35 Kilonewton ihre definierten Positionen halten, damit die Drohne in jeder Phase des Wiedereintritts auf der gewünschten Bahn durch die Atmosphäre rasen kann.

Die von SABCA entwickelten Aktuatoren werden mit Hilfe von Computern gesteuert und per Elektromotor angetrieben. „Die von uns für das IXV gebauten Aktuatoren haben ihre Wurzeln quasi in einer Sonderkonstruktion“, so Projektleiter Verhoeven: „Im Prinzip entstammen sie der Schubvektorsteuerung, die wir bereits für den Antrieb der ZEFIRO-Düsen in der Vega-Trägerrakete entwickelt hatten. Diese Steuerung haben wir nun an die Erfordernisse des IXV angepasst.“

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