Wissenschafler der TU Dresden haben zusammen mit ArianeGroup und der Einrichtung Raumfahrtantriebe des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Rahmen des Forschungsprojekts "Numerical and Experimental Demonstration Study for Engines using Rotating Detonation" (NEDSERD) einen Meilenstein erreicht: zwei erfolgreiche Testkampagnen in Lampoldshausen mit der nach eigenen Angaben ersten wassergekühlten Umlauf-Detonationsraketenbrennkammer Deutschlands. Es handle sich gleichzeitig um die erste aktiv gekühlte Wasserstoff-Sauerstoff-Umlauf-Detonationsraketenbrennkammer Europas.
In solchen "Rotating Detonation Rocket Engines" (RDRE) läuft die Verbrennung mit Überschallgeschwindigkeit ab. Das nennt sich Detonation und unterscheidet sich von der kontinuierlichen Verbrennung bei gleichbleibendem Druck in herkömmlichen Raketentriebwerken. Durch die explosionsartige Verbrennung des Treibstoff-Oxidator-Gemischs in einer RDRE entstehen eine oder mehrere Stoßwellen, die fortwährend die Brennkammer umlaufen. Die Stoßwelle wiederum verdichtet das Gemisch, erhitzt und zündet es.
Nach Angaben der drei Partner haben klassische Raketentriebwerke ihr Effizienzpotenzial nahezu ausgeschöpft. RDREs ermöglichen theoretisch eine effizientere Nutzung der Treibstoffe. Gleichzeitig könnten diese Triebwerke leichter und kompakter gebaut werden. "Für die Raumfahrt bedeutet dies potenziell einen geringeren Treibstoffverbrauch, höhere Nutzlastkapazitäten für Satelliten oder Instrumente sowie reduzierte Startkosten", so die drei Projektpartner in einer Pressemitteilung.
Vergleich von ungekühlter und gekühlter RDRE
Im Rahmen des NEDSERD-Projekts fanden zwei Testkampagnen statt. In der ersten wurde eine ungekühlte RDRE des DLR untersucht. Die zweite setzte auf eine größere, 3D-gedruckte und wassergekühlte RDRE. Der Fokus lag dabei auf umfangreichen Temperaturmessungen, um die thermischen Belastungen der Brennkammer besser zu verstehen.
"Die zentrale Herausforderung bestand neben der Entwicklung der gekühlten Brennkammer selbst darin, die hohen Wärmebelastungen unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu analysieren", erklärt Dr.-Ing. Christian Bach, Leiter des Forschungsfelds Raumtransportsysteme. Dafür habe man drei verschiedene Verfahren zur Temperatur- und Wärmestrommessung eingesetzt. "Insgesamt haben wir die wassergekühlte Brennkammer in neun Testläufen mit einer Gesamtdauer von etwa 80 Sekunden getestet, wobei die einzelnen Brennphasen bis zu zehn Sekunden andauerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wasserkühlung durch den Kühlmantel eine effektive Lösung darstellt, um den längeren Betrieb zu ermöglichen und gleichzeitig eine Vielzahl an Daten aus dem stationären Betrieb zu gewinnen." Für die Treibstoffkombination Wasserstoff-Sauerstoff seien diese Daten, soweit bekannt, zuvor noch nicht erhoben worden.
Bisherige RDREs in Europa seien meistens ungekühlt und deshalb nur für wenige Sekunden getestet worden, so die TU Dresden. Genaue Aussagen über die Wärmeströme im stationären Betrieb seien daher schwierig. Die von der TU Dresden entwickelte, wassergekühlte RDRE, die mit der Treibstoffkombination Wasserstoff und Sauerstoff arbeitet, soll diese Wissenslücke schließen. Die Tests hätten gezeigt, dass mit einer Wasserkühlung eine additiv gefertigte RDRE über längere Zeit stabil betrieben werden kann. Das sei die Basis für eine detaillierte Untersuchung des Betriebsverhaltens sowie für einen Weg hin zu einer Anwendung dieser Art von Triebwerken.
Ein Team des Instituts für thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) hat in den vergangenen Jahren ebenfalls eine wassergekühlte Rotating Detonation Engine (RDE) entwickelt, die mit Wasserstoff und Sauerstoff betrieben wird. Dem Team gelang Anfang 2026 ein Laufzeitrekord über 303 Sekunden Brenndauer. Das KIT weist seine RDE aber nicht explizit als Raketentriebwerk aus.
