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Vega beim DLR im Windkanal

Vega beim DLR im Windkanal

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Zweimal ist die europäische Trägerrakete Vega bereits ins All gestartet, um Satelliten zu ihrem Bestimmungsort zu befördern. Im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat sie solch einen Flug bereits über 50-mal absolviert - allerdings als Miniaturausgabe in einem Windkanal.

75 Zentimeter groß und aus Stahl und Titan geformt war das Modell, mit dem die DLR-Ingenieure im Hyperschallwindkanal Köln die Trennung von Unterstufe und Oberstufe simulierten. Hier beim Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik untersuchten die Ingenieure im Auftrag der europäischen Raumfahrtorganisation ESA, wie sich die Strömung um die Rakete durch die Stufentrennung verändert. Dabei belegten die Tests unter anderem, dass es zu diesem Zeitpunkt zu Strömungsablösungen am Flugkörper kommt, die teilweise große Auswirkungen auf die Stabilität der Raketen haben.

Trennt sich die Unterstufe von der Oberstufe, zünden während des Flugs Retro-Raketen, kleine Feststoffraketen, die den unteren Teil der Rakete wegstoßen und so eine saubere, möglichst schnelle Trennung ermöglichen. Die Trennung verursacht allerdings eine Ruckbewegung, die sich auf den restlichen Raketenkörper auswirkt. Im Windkanal ließen die Ingenieure mehr als 35 Sekunden lang Luft mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit über das Modell in eine 2000-Kubikmeter-Vakuumkugel strömen. Währenddessen strömte aus kleinen Düsen im Modell mit hohem Druck Luft aus, die die Zündung der Retro-Raketen simuliert. So entstanden Bedingungen, die dem Flug der Vega-Rakete in 50 Kilometern Höhe sehr nahe kommen.

Das wichtigste Ergebnis: Das Strömungsfeld um die Rakete wird bei der Trennung der verschiedenen Stufen enorm gestört. Unsymmetrische Wirbel entstehen und die Strömung löst sich ab. Abhängig vom Flugwinkel der Rakete fallen diese Störungen unterschiedlich stark aus. Mit den DLR-Messdaten kann nun der optimale Zeitpunkt für die Stufentrennung besser definiert werden.

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