SKF spielt wegweisende Rolle im All: Das muss klappen!

Ein heisser Ritt

| Redakteur: Luca Meister

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.
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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. (Bild: Neri)

Im November will die Europäische Weltraumbehörde ESA ihr «Intermediate eXperimental Vehicle» ins All schiessen. Wenn die Raumfähre wieder in die Atmosphäre eintritt, erwarten sie Temperaturen von weit über 1000 Grad. In diesem flammenden Inferno sollen zwei Steuerklappen den Gleiter sicher zur Erde zurücklenken: ein wahrhaft «heisser Ritt» für spezielle Rollengewindetriebe von SKF.

mei. Die ESA hat Historieträchtiges vor: Ihr «Intermediate eXperimental Vehicle» (IXV) soll den Europäern den Weg zu einer wiederverwendbaren Raumfähre ebnen. Damit diese ebenso bedeutsame wie schwierige Mission im wahrsten Sinne des Wortes klappt, verfügt die unbemannte Drohne an wegweisender Stelle über spezielle Rollengewindetriebe von SKF.

Im November soll das IXV von einer Vega-Trägerrakete auf eine suborbitale Reise katapultiert werden. 320 Kilometer oberhalb des Weltraumbahnhofs Kourou in Französisch-Guayana wird sich das mit Sensoren vollgestopfte Raumschiff von der Rakete lösen und weiter steigen – bis auf eine Höhe von rund 450 Kilometer. Von diesem Scheitelpunkt aus stürzt der rund zwei Tonnen schwere Flugkörper von der Grösse eines Kleinwagens wieder zur Erde zurück. Dabei beschleunigt er auf ein Tempo von gut 27 000 Kilometern pro Stunde.

1600 Grad bei 27 000 km/h

Sobald IXV mit dieser Geschwindigkeit auf die obersten Schichten der Atmosphäre trifft, bricht die Hölle los: Mehr als 20 Minuten lang muss der Hitzeschild Temperaturen von über 1600 Grad standhalten, um zu verhindern, dass sich der ESA-Hoffnungsträger in einen «Meteoritenregen» auflöst. Ebenso wichtig ist es, dass in diesem Inferno aus Hitze und Vibrationen die Steuerung des Raumfahrzeugs einwandfrei funktioniert: Lassen sich die erforderlichen Manöver nicht wie berechnet ausführen, drohen dem Gleiter die gleichen Konsequenzen wie bei einem unzureichenden Hitzeschutz.

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 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 für die Wiedereintrittsphase geplanten Versuche und die aus den Flügen gewonnenen Erkenntnisse werden uns dabei helfen, unsere Position als bedeutender Player in diesem strategisch wichtigen Bereich zu stärken», ist D. Verhoeven überzeugt.

70 Kilonewton zum Lenken

In ihrer Fabrik in Haren unweit von Brüssel haben Verhoeven & Co. unter anderem die Aktuatoren gebaut, die die Steuerung der Klappen am Heck des IXV sicherstellen sollen. Diese Klappen müssen nicht nur schnell und hochpräzise, sondern auch extrem robust und zuverlässig sein. 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 rast.

Die von Sabca entwickelten Aktuatoren werden mit Hilfe von Computern und Elektromotoren gesteuert bzw. angetrieben. «Die von uns für das IXV gebauten Aktuatoren haben ihre Wurzeln in einer Sonderkonstruktion», so D. 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.»

Hintergrund dieses Ansatzes war ursprünglich der begrenzte Etat: Aus Kostengründen galt es, möglichst viele vorhandene Komponenten wiederzuverwenden. Inzwischen setzen sich mechatronische Lösungen in der Raumfahrttechnik aber ohnehin immer mehr durch. «In der Zeit, als wir an der Ariane-5-Trägerrakete gearbeitet haben, waren noch die hydraulischen Stellantriebe das Mittel der Wahl», erinnert sich D. Verhoeven. «Heute lässt sich in der Luft- und Raumfahrtindustrie jedoch ein deutlicher Trend hin zu elektromechanischen Aktuatoren beobachten. Ergo haben wir diese Lösung nicht nur für die Vega-Rakete, sondern auch für das IXV gewählt.»

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