DLR: Forschung in Millisekunden

Weltweit einzigartiger Windkanal in Göttingen

DLR-Abteilungsleiter Professor Klaus Hannemann an der Messstrecke des 62 Meter langen Windkanals. Hierin befindet sich bei den Versuchen das jeweilige Modell eines Raumfahrzeugs oder anderen Flugobjekts. Foto: Niemann/pid

Göttingen. Wissenschaftler am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen haben jetzt ein besonderes Jubiläum begangen. Vor 25 Jahren ging dort ein weltweit einzigartiger Windkanal in Betrieb.

In dem sogenannten „Hochenthalpie-Kanal“ (HEG) können Forscher die extremen Druck- und Temperaturverhältnisse simulieren, wie sie beim Eintritt von Raumfahrzeugen oder anderen Flugobjekten in die Erdatmosphäre auftreten. Jedes Jahr finden hier durchschnittlich 70 Versuche statt.

Das Besondere dabei: Die Messzeiten sind extrem kurz, jeder Versuch dauert wenige Millisekunden (eine Millisekunde ist eine tausendstel Sekunde). In den vergangenen 25 Jahren sind zusammengerechnet gerade einmal rund zwei Messsekunden zusammengekommen. Aus diesen zwei Sekunden haben sowohl die Wissenschaft als auch die Luft- und Raumfahrtindustrie jede Menge Daten und Erkenntnissen gewinnen können.

Aus Anlass des 25-jährigen Bestehens trafen sich jetzt Wissenschaftler aus aller Welt in Göttingen. Der Hochenthalpie-Kanal sei immer noch eine der weltweit größten und bedeutendsten Forschungsanlagen dieser Art, sagt Professor Klaus Hannemann, Leiter der Abteilung Raumfahrzeuge beim Göttinger DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik. „In ganz Europa gibt es nichts Vergleichbares.“

Die Wissenschaftler untersuchen an Modellen, was passiert, wenn ein Raumfahrzeug wieder in die Erdatmosphäre eintaucht. Dieser Moment ist deshalb so problematisch, weil das Raumfahrzeug extremen Belastungen ausgesetzt ist.

Bis 1400 Grad 

Das Flugobjekt schiebt die Luft zusammen und dann wie eine Bugwelle vor sich her. Kurzzeitig entstehen Temperaturen von bis zu 1400 Grad Celsius sowie ein Druck von 2000 Bar. Durch die enorme Hitze und den gewaltigen Druck werden die Gas-Moleküle in ihre atomaren Bestandteile zerrissen und anschließend mit anderen Teilchen wieder rekombiniert.

62 Meter lange Anlage 

Die Forscher untersuchen in der 62 Meter langen und 280 Tonnen schweren Anlage, wie die chemischen und physikalischen Prozesse ablaufen und wie sich dies auf die Aerodynamik und Manövrierfähigkeit des jeweiligen Flugobjekts auswirkt. Der erste Teil der Anlage funktioniert ähnlich wie eine riesige Luftpumpe: Zunächst verdichtet ein Kolben in einem Kompressionsrohr ein Treibgas.

Der Kolben rast mit der Geschwindigkeit einer Gewehrkugel durch das Rohr und bringt eine Stahlmembran zum Platzen. Die dabei entstehende Stoßwelle komprimiert und heizt das in dem Anschlussrohr befindliche Testgas. Dieses wird in einer Windkanaldüse auf bis zu 22.000 km/h beschleunigt und umströmt dann das Flugmodell in der Messtrecke des Windkanals. (pid)

Versuchsteam muss in den Schutzraum 

Da alles in Hyperschall-Geschwindigkeit abläuft, ist der Versuch zwar in Nullkommanichts vorbei, dafür aber auch sehr laut. „Es gibt immer einen gewaltigen Knall“, sagt Prof. Klaus Hannemann.

Der Rückstoß ist so gewaltig, dass die auf einem Schienensystem gelagerte Anlage immer um mehrere Meter zurückspringt. Aus Sicherheitsgründen muss sich das Versuchsteam während der Tests in einem Schutzraum aufhalten. Da die Messung nur winzigste Bruchteile einer Sekunde dauert, muss der Test genauestens vorbereitet sein. Auch die Auswertung der Daten ist sehr aufwändig, die wissenschaftliche Ausbeute aber riesig. Hannemann hat nach eigenen Schätzungen allein 400 Publikationen veröffentlicht.

Die Göttinger DLR-Wissenschaftler haben in den vergangenen 25 Jahren an vielen Forschungsprojekten für die Luft- und Raumfahrt mitgewirkt, unter anderem bei den Konzeptstudien für die einst geplante, dann jedoch nicht realisierte europäische Raumfähre „Hermes“ sowie bei der Entwicklung neuartiger Antriebe für Ariane-Raketen. Aktuelle Projekte drehen sich insbesondere um die Grenze zwischen Luft- und Raumfahrt, sagt DLR-Abteilungsleiter Hannemann. Die Forscher wollen beispielsweise erkunden, ob Transportflüge bei vier- bis achtfacher Schallgeschwindigkeit machbar und vertretbar sind. (pid)

Das könnte Sie auch interessieren

Kommentare

Unsere Kommentarfunktion wird über den Anbieter DISQUS gesteuert. Nutzer, die diesen Dienst nicht verwenden, können sich hier über das alte HNA-Login anmelden.

Hinweise zum Kommentieren:
In der Zeit zwischen 17 und 9 Uhr werden keine neuen Beiträge freigeschaltet.

Auf HNA.de können Sie Ihre Meinung zu einem Artikel äußern. Im Interesse aller Nutzer behält sich die Redaktion vor, Beiträge zu prüfen und gegebenenfalls abzulehnen. Halten Sie sich beim Kommentieren bitte an unsere Richtlinien: Bleiben Sie fair und sachlich - keine Beleidigungen, keine rassistischen, rufschädigenden und gegen die guten Sitten verstoßenden Beiträge. Kommentare, die gegen diese Regeln verstoßen, werden von der Redaktion kommentarlos gelöscht. Bitte halten Sie sich bei Ihren Beiträgen an das Thema des Artikels. Lesen Sie hier unsere kompletten Nutzungsbedingungen.

Die Kommentarfunktion unter einem Artikel wird automatisch nach drei Tagen geschlossen.