Új űrhajó koncepciót tesztel a DLR

Az űrrepülés egyik legkritikusabb pillanata a visszatérés, azon belül is a légkörbe történő belépés. A Német Űrrepülési Központ (DLR) egy kísérleti űrhajóval igyekszik bemutatni az űrutazás egy biztonságosabb, olcsóbb és rugalmasabb módját.

A Shefex II projekt olyan újításokat vonultat fel, mint az űrhajó éles, mondhatni szögletes kialakítása, valamint a hőpajzs aktív hűtése. Az űrhajó teljes egészében német tervezés, képes lesz a teljesen automatikus visszatérésre. A tudósok első próbaként egy szélcsatornába vitték űrjárművüket, 2011 első felében azonban tényleges felszállást és visszatérést is végrehajtanak vele az ausztráliai Woomera kísérleti területről.

A Shefex - teljes nevén SHarp Edge Flight EXperiment (éles belépő élű repülési kísérlet) II - sok tekintetben számít egyedinek. A 2005-ös Shefex I repülés sikerére alapozva a gép külsejét nem lekerekített idomok, hanem éles belépő élek és szélek jellemzik. Emellett a Shefex II egy aktív hűtési rendszert is tesztelni fog, amihez hasonlóval még nem próbálkoztak a hőpajzsok esetében. A DLR egy modellel szimulálja az űrhajó visszatérését, leellenőrizendő a számítógépes kalkulációk helyességét a tényleges repülés előtt. A szélcsatorna teszteket a DLR göttingeni intézetében végzik el; ez Európa egyik elsőszámú hiperszonikus kutatási létesítménye.


Az űrhajó modellje a DLR speciális áramlási csatornájában
Az intézet 62 méteres szélcsatornájában egy dugattyú először hajtóanyag gázt sűrít, majd egy fém membránnal egy erőteljes lökéshullámot produkálnak, ami összesűrűsíti és felhevíti a teszt gázt, végül pedig a hangsebesség tízszeresére gyorsítja. Ez több mint 12 000 km/h sebességnek felel meg. A gáz ezután elkezd a Shefex II modell körül áramlani, egy nagyjából 35 kilométeres magasságban végbemenő légköri visszatérést szimulálva. "Ezen a ponton a teszt eszköz körülbelül 5000 Celsius fokos hőmérsékletnek van kitéve" - magyarázta dr. Klaus Hannemann, a DLR göttingeni Aerodinamikai és Áramlástechnológiai Intézetének vezetője.

A Shefex két fontos ígéretet hordoz magában, az első a hőpajzs kialakítás egyszerűbbé és biztonságosabbá tétele. "Egy űrsiklónak több mint 25 000 különböző alakú csempéje van. A Shefex csempéinek egyszerű alakja lecsökkenti a hővédőrendszer karbantartási költségét, megvalósíthatóvá téve a csempék űrbeli kicserélést is" - tette hozzá dr. Hannemann.

Ezen felül a "fazettált" alak az aerodinamikai tulajdonságokat is fokozza. "A kapszula szinte ugyanazokat az aerodinamikai tulajdonságokat éri el, mint az űrsikló, de kisebb és nincs szüksége szárnyakra" - magyarázta a projekt vezetője, Henrik Weihs, a DLS stuttgarti Szerkezeti és Tervezési Intézetének munkatársa. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a Shefex ne rendelkezne a manőverezéshez szükséges elemekkel, nagy siklószárnyak helyett azonban csak kis kacsaszárnyakkal szerelték fel, ami az aktív hűtési rendszerrel kiegészítve teljesen új távlatokat nyithat az európai űrutazás előtt. "Létrehozhatnánk Németországban egy leszállóhelyet, ahova a kapszula hajszálpontosan visszatérhetne" - mondta Weihs.


Az aktív hűtés lényege, hogy a hővédő csempék pórusain gáz áramlik ki, egyfajta hűtő védőréteget képezve a pajzs teljes felületén, ami meggátolja a légköri gázok közvetlen kapcsolatba lépését az űrhajóval. Ezt a megoldást effúziós hűtésnek nevezik, melyet sikeresen használnak a rakéták égéskamráinak hűtésére.

Az ausztráliai teszt során a Shefex II 200 kilométeres magasságból fog visszatérni a légkörbe.