KW 16/2019

Extremisolierung für die Ariane 6

Ab 2020 soll die europäische Trägerrakete Ariane 6 ihre Vorgängerin nach und nach ablösen.
Ab 2020 soll die europäische Trägerrakete Ariane 6 ihre Vorgängerin nach und nach ablösen.
15:30 Uhr Ortszeit am Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana. Routinierte Aufregung während den letzten Vorbereitungen für den Start der Ariane 5, die zwei Kommunikationssatelliten in die Umlaufbahn bringen wird. Mehr als 250 Starts hat die Rakete in den letzten 40 Jahren erfolgreich absolviert – ein europäisches Vorzeigeprojekt. Und die Erfolgsgeschichte geht weiter: Ab 2020 wird die Ariane 6 ihre Vorgängerin nach und nach ablösen. Das wesentliche Ziel: Die Rakete günstiger und schneller zu produzieren. Das Unternehmen ArianeGroup in Bremen stellt das etwa beim Thema Isolierung sicher.

180 Tonnen Treibstoff braucht es, um eine Ariane 6-Rakete ins Weltall zu befördern. Der kryogene Treibstoff besteht aus hochenergetischem Flüssigsauerstoff und Flüssigwasserstoff. Diese Stoffe halten ihren Aggregatzustand nur tiefkalt – bei minus 200 beziehungsweise minus 253 Grad. Die Herausforderung besteht darin, diese Temperaturen während des Aufstiegs und der Mission der Rakete konstant zu halten – andernfalls werden sie wieder zu Gas und gefährden die Mission. Diese Tiefsttemperaturen im Inneren zu halten, ist umso schwieriger, da beim Flug in der Erdatmosphäre mitunter eine extreme Hitze von mehreren Hundert Grad Celsius an der Raketenoberfläche entstehen kann.

Zwei neue Verfahren in der Entwicklung

ArianeGroup in Bremen hat neue Isolierungstechnologien entwickelt, die optimalen Thermalschutz bieten und gleichzeitig umweltfreundlicher, schneller und damit kostengünstiger auf die Tanks aufgebracht werden können. Für die Ariane 6 sind aktuell zwei komplett neue Verfahren geplant. Erstens das Laser Surface Treatment (LSI): Dabei reinigen und glätten Laser zuerst die Oberfläche der Raketentanks in ungeahnter Qualität, so dass später aufgetragenes Isolationsmaterial auch unter den extremen Bedingungen im All perfekt auf den Tanks haftet. Bislang werden dafür Lösungsmittel in einem chemischen Verfahren verwendet.

Zweitens wird ein ebenfalls neu entwickelter Thermalschutz namens External Thermal Insulation (ETI) aufgebracht. Roboter sprühen den speziellen PU-Schaum vollautomatisch auf die Oberflächen der Tanks, gefolgt von Fräsarbeiten, die die Begehbarkeit für spätere Arbeiten im inneren des Tanks gewährleisten.

Zukunft der europäischen Trägerrakete

Die neuen Isolierungstechnologien tragen ihren Teil dazu bei, dass die Ariane 6 deutlich kostengünstiger und schneller gebaut werden kann. So ersetzt ETI mehrere bislang verwendete Isolationsstoffe, wodurch sich die Zahl der nötigen Arbeitsschritte erheblich reduziert. Sowohl der verwendete Schaum als auch das Verfahren LSI sind umweltfreundlich und erzeugen so gut wie keinen Industrieabfall mehr – eine teure Entsorgung entfällt. Insgesamt sinken die Kosten im Bereich der Isolierung um rund die Hälfte im Vergleich zur Ariane 5. Und die neuen, deutlich effizienteren Technologien tragen außerdem dazu bei, dass künftig 12 Ariane 6-Raketen pro Jahr gebaut werden können – von der Ariane 5 können jährlich bis zu sieben Träger ausgeliefert werden.

Die innovativen Isolationsverfahren sind zudem für andere Bereiche hochinteressant. So etwa für die Schifffahrt: Erste Kreuzfahrtschiffe nutzen einen umweltfreundlichen Flüssiggas-Antrieb (LNG), der wie die Ariane 6 eine perfekte, kostengünstige und in Serie herstellbare Isolation ihrer Tanks braucht. Ganz nebenbei unterstützen die Entwickler der ArianeGroup so die grüne Revolution auf den Weltmeeren.

Aktuell steht die Entwicklung der neuen Technologien kurz vor dem Abschluss. Ein erster Ariane 6-Tank ist bereits mit dem Verfahren verarbeitet worden. Demnächst werden weitere Pilotanwendungen folgen, bevor die Verfahren bei der Produktion der ersten Ariane 6 tatsächlich zum Einsatz kommen.