Wenn es um die Zukunft der Weltraumforschung geht, lautet der Name des Spiels „Geld sparen“. Zu diesem Zweck investieren Weltraumagenturen und Luft- und Raumfahrtunternehmen auf der ganzen Welt in wiederverwendbare Raketen, SSTO-Raketen (Single Stage-to-Orbit) und wiederverwendbare Raumflugzeuge. Dieses letzte Konzept baut auf der Tradition des Raumschiffs Space Shuttle und Buran auf, zwei wiederverwendbaren Fahrzeugen, mit denen Weltraumstarts erschwinglicher gemacht werden sollen.
Der einzige Nachteil dieser Raumsonde war die Tatsache, dass noch zwei Raketen-Booster und ein riesiger externer Kraftstofftank erforderlich waren, um sie in die Umlaufbahn zu bringen. Hier kommt der Synergetic Air Breathing Rocket Engine (SABRE) ins Spiel. Mit Hilfe der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der britischen Weltraumorganisation (UKSA) hat dieser revolutionäre Hyperschallmotor kürzlich einen großen Schritt in Richtung Verwirklichung getan.
Die Idee hinter dem SABRE-Motor ist sowohl elegant als auch unkompliziert. Während des Starts und Aufstiegs nimmt der Motor die Atmosphäre auf und erzeugt daraus Schub (Erreichen von Geschwindigkeiten bis Mach 5,4). Nach Erreichen einer Höhe von etwa 25 km wechselt es in den Raketenmodus und beschleunigt auf Mach 25, um eine Umlaufbahn und einen Flug im Weltraum zu erreichen.
Der Motor stammt von dem in Großbritannien ansässigen Luft- und Raumfahrthersteller Reaction Engines, der ihn ursprünglich als Teil seines Skylon-Raumflugzeugkonzepts vorgeschlagen hatte. Das Unternehmen wurde 1989 mit dem Ziel gegründet, die Technologien zu entwickeln, die zur Schaffung eines Hyperschalltriebwerks erforderlich sind, das die Treibstoffeffizienz eines Jets mit der Leistung und Hochgeschwindigkeitsfähigkeit einer Rakete kombinieren kann.
Zusammen mit der UKSA hat die ESA kürzlich das vorläufige Design des Kerns des Motordemonstrators überprüft und damit den Vollmotor der Realisierung einen Schritt näher gebracht. Wie Mark Ford, Leiter der Abteilung für Antriebstechnik der ESA, in einer kürzlich veröffentlichten Pressemitteilung der ESA ausführte:
„Der positive Abschluss unserer vorläufigen Entwurfsprüfung markiert einen wichtigen Meilenstein in der SABRE-Entwicklung. Es bestätigt, dass die Testversion dieser revolutionären neuen Motorenklasse zur Implementierung bereit ist. “
Dies ist der jüngste Schritt in der gemeinsamen Anstrengung von ESA und Reaction Engines zur Entwicklung des SABRE-Motors. Bereits im Jahr 2010 wurde die ESA offiziell beteiligt, nachdem sie eine unabhängige Überprüfung der Lebensfähigkeit des Motors durchgeführt hatte, die der britischen Regierung die Tür öffnete, im Auftrag der UKSA zu investieren.
2012 folgten die ESA und Reaction Engines, die beim Testen des Motorvorkühlers zusammenarbeiteten. Dieses für SABRE wesentliche Element stellt sicher, dass der mit Überschallgeschwindigkeit eintretende Heißluftstrom auf konstanten Temperaturen gehalten wird. Diese Tests validierten den Vorkühler vollständig und zeigten, dass er bei Umgebungslufttemperaturen eine gute Leistung erbrachte.
Laut Richard Varvill, dem Chief Technology Officer von Reaction Engines, ist dieser schrittweise Validierungsprozess eines der Dinge, die den SABRE auszeichnen:
„Einer der großen Vorteile des SABRE-Antriebskonzepts besteht darin, dass es sowohl aus konstruktiver als auch aus betrieblicher Sicht vollständig modular aufgebaut ist. Daher ist es möglich, jede der Schlüsselkomponenten des Triebwerks strengen Bodentests zu unterziehen, die die Betriebsbedingungen des Triebwerks bis zum Mach 5-Flug in 25 km Höhe vollständig nachahmen. “
Die Entwicklung des Motorkerns begann im Oktober 2016, als das Unternehmen beschloss, das zentrale Element des SABRE zu schaffen. Nach dem Test werden Reaction Engines und die ESA versuchen, den Wärmeaustausch des Motors, die Turbomaschinenmodule und die Fähigkeit zu validieren, Luft und flüssigen Wasserstoff zu mischen, um eine Verbrennung zu erzeugen.
Die Tests des Kerndemonstrators finden in der speziellen Testanlage des Unternehmens im Westcott Venture Park in Buckinghamshire statt (die derzeit gebaut wird). Diese Seite hat eine reiche Geschichte, wenn es darum geht, britische Raketen zu testen, so wie es der historische Ort war Blauer Streifen und Schwarzer Pfeil Raketen wurden zuerst gestartet.
Chris Castelli, Programmdirektor der britischen Weltraumbehörde, sagte:
„Großbritannien ist die Heimat des Strahltriebwerks und verfügt über ein reiches Erbe in der Luft- und Raumfahrt sowie über weltbekannte Fähigkeiten und Fachkenntnisse. Dies ist ein aufregender Meilenstein für Reaktionsmotoren bei der Entwicklung ihres SABRE-Triebwerks, das sowohl den Zugang zum Weltraum als auch das internationale Reisen revolutionieren könnte, indem Flugzeuge mit der fünffachen Schallgeschwindigkeit angetrieben werden.
„Die moderne Industriestrategie der Regierung setzt Großbritannien an die Spitze der wegweisenden Luft- und Raumfahrttechnologien und stellt sicher, dass wir im neuen Zeitalter des kommerziellen Raums erfolgreich sind. Unsere Investition in Höhe von 60 Mio. GBP in SABRE ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie wir die Geschäfte von morgen unterstützen. “
Nach Aussagen von Vertretern der Reaction Engine öffnet diese jüngste Überprüfung die Tür zu mehreren Testmeilensteinen, die das Unternehmen in den nächsten 18 Monaten durchführen wird. Diese werden in einem ersten vollständigen Test des fertigen Triebwerks gipfeln, der (falls erfolgreich) die Raumfahrt, wie wir sie kennen, revolutionieren könnte.
Wie bei den Fortschritten beim Wiederauffinden und Neustarten von Raketen in den letzten Jahren bedeutet die Aussicht auf wiederverwendbare Weltraumflugzeuge, für die keine externen Raketenverstärker oder Treibstofftanks erforderlich sind, um in den Weltraum zu gelangen, eine drastische Reduzierung der Kosten für einzelne Starts. Es wird auch einen speziellen Startdienst anbieten, der den Einsatz von Satelliten, kleinen Nutzlasten und Besatzungen im Orbit erleichtern könnte.
Und das schließt nicht einmal die Art und Weise ein, wie dieser Motor die Entwicklungen in der Weltraumtourismusbranche vorantreiben könnte. Am Ende werden Raumflugzeuge, die in der Lage sind, ohne zusätzliche Hilfe zu starten, den Weltraum zu erreichen und zu landen, ein Allround-Game-Changer sein!
