Jules Verne lernt fliegen

Prüfstand P2 in Lampoldshausen
Prüfstand P2 in Lampoldshausen
17 Dezember 2002

Jules Verne, der Transportgigant der Europäischen Weltraumagentur ESA zur Versorgung der ISS, lernt fliegen. Mitte Dezember konnten in Lampoldshausen umfangreiche Tests am Qualifikationsmodell des ATV-Antriebssystems erfolgreich abgeschlossen werden. Ab 2004 soll die nahezu 21 t schwere "fliegende Tonne" pro Mission bis zu 7,6 t Versorgungsgüter und Treibstoff zur Raumstation bringen und Abfälle entsorgen.

Stille liegt über dem Prüfstand P2 des Raumfahrtunternehmens Astrium am Standort Lampoldshausen in Baden-Württemberg. Mitarbeiter und Besucher haben bereits das Gebiet verlassen. Aus sicherer Entfernung harren nun alle gespannt auf die bevorstehenden tosenden Dinge. Auf dem Prüfstand steht das Qualifikationsmodell des ATV-Antriebssystems. ATV ist der Transportfrachter der ESA zur Versorgung der Internationalen Raumstation ISS.

Motor für Hochtechnologie

Herbst 2004: Jungfernflug von
Herbst 2004: "Jules Vernes" Jungfernflug zur ISS

Das Automated Transfer Vehicle (ATV) stellt für Europa in mehrfacher Hinsicht ein äußerst lukratives Konzept dar. Mit dem ATV wird der europäische Schwerlastträger Ariane-5 in das Logistikkonzept der ISS-Versorgung einbezogen. Die anteiligen ISS-Operationskosten, die Europa der NASA für den Betrieb der Raumstation zahlen müsste, werden auf diese Weise durch eigene Transportleistungen mit eigenen Fahrzeugen kompensiert. Anstelle von Devisenzahlungen an die NASA bringt Europa Sachleistungen ein, die in Europa erdacht, entwickelt und umgesetzt werden. ATV ist somit Motor für europäische Wissenschaft und Hochtechnologie, stärkt den Standort Europa und ist ein hervorragender Auftrag für die europäische Wirtschaft.

Donnern für die ESA

Die letzten Vorbereitungen vor dem nächsten Test des ATV-Antriebssystems

Plötzlich durchdringt lautes Zischen die Stille. Der aufmerksame Beobachter entdeckt an einigen Triebwerken im Prüfstand für kurze Zeit einen weiß-gelblichen Abgasstrahl. Die oberen Teile der aktiven Brennkammern glühen rot auf. Wenige Sekunden später wiederholt sich das Ganze. Ein besonderes Highlight ist die Zündung der vier Haupttriebwerke zusammen mit einigen Steuerdüsen. Dann durchdringt ein wahrer Höllenlärm die Wälder rund um den Prüfstand.

Ausgelöst werden die Prozeduren in einem kleinen bunkerähnlichen Gebäude, 200 Meter vom Prüfstand P2 entfernt. Dort sitzen Prüfingenieure und Mechaniker vor Dutzenden von Bildschirmen und Konsolen. Elektronische Kameras zeichnen das Geschehen vor Ort auf. Sensoren, angebracht am Antriebssystem im Prüfstand, nehmen die Daten der Tests auf. Sie werden gespeichert, um sie später sorgfältig auswerten zu können. Derartige Prüfzyklen führten die Raumfahrt-Ingenieure mit den Triebwerken des ATV in Lampoldshausen über mehrere Monate durch. Zur Optimierung des Qualifikationsmodells wurden immer wieder Änderungen vorgenommen und Tests wiederholt. Mitte Dezember konnten diese Tests und Prüfzyklen erfolgreich abgeschlossen werden. Die Prüfergebnisse entsprechen den Anforderungen der ESA.

Das ATV-Hightech-Antriebssystem

Zündung von fünf Steuertriebwerken

Ein Raumflugkörper benötigt je nach Aufgabenstellung eine ganze Reihe verschiedener Triebwerke. Das ATV hat vier Haupttriebwerke mit je 490 Newton Schub, die die Bahnhöhe des Transporters anheben können oder am Ende der Mission den Satelliten so abbremsen, dass er in der Erdatmosphäre verglüht. An die ISS gekoppelt, kann ATV auch den gesamten Raumstationskomplex auf eine höhere Bahn bringen.
28 kleinere Antriebe mit je 220 Newton Schub sind über den gesamten tonnenförmigen Körper des ATV verteilt und dienen der Lageregelung des Frachters. Durch kurze impulsartige Zündungen dieser Triebwerke wird der Raumflugkörper im Raum gedreht oder gerollt.
Zum Antriebssystem gehören aber noch mehr Elemente: Ventile und Rohrleitungen unterschiedlichster Länge, Treibstofftanks und Druckbehälter mit Helium. Das Helium presst die Treibstoffkomponenten in die Brennkammern der Antriebe. Das gesamte System ist derart komplex, dass nicht alle dynamischen Reaktionen beim späteren Betrieb im Weltraum unter Schwerelosigkeitsbedingungen berechnet werden können. Deshalb wurden in den Prüfzyklen alle denkbaren Varianten des realen Betriebs durchgespielt und die Reaktionen getestet. Durch schrittweise Optimierung des Systems konnten schließlich die projektierten Werte erreicht werden. Dabei entsprachen bei den Tests alle Elemente dem späteren Einsatzsystem, einschliesslich der Länge der Rohrleitungen.

Produktpalette von Nano bis Mega

Test der Haupttriebwerke mit verschiedenen Steuertriebwerken

Der Standort Lampoldshausen des europäischen Raumfahrtkonzerns Astrium hat Tradition. Bereits Anfang der sechziger Jahre wurden hier von der Firma Bölkow die Triebwerke für die Trägerrakete Europa 1 der europäischen Organisation ELDO, einem Vorläufer der ESA, entwickelt und geprüft. Später folgten zahlreiche Antriebe unterschiedlichster Grösse für Satelliten und die Ariane-Trägerraketenfamilie. Weltneuheiten, wie Triebwerke mit Zweistoffsystem zur Lageregelung sowie für den Einschuß in die geostationäre Umlaufbahn stammen aus Lampoldshausen.
Heute werden hier Antriebe für alle Bereiche der Raumfahrt entwickelt und getestet. Winzlinge mit 0,015 Newton Schub, das entspricht etwa 0,5 PS, stehen am Anfang der Produktpalette, die vom derzeit leistungsfähigsten System, der gigantischen Vulcain-2-Schubkammer mit 1,35 Meganewton Schub für die Ariane-5 abgeschlossen wird.
Übrigens wird in Lampoldshausen nicht nur geforscht und getestet, sondern auch kräftig produziert. So werden die 180 Mitarbeiter von Astrium hier das komplette ATV-Antriebssystem fertigen und montieren. Zum ersten Flug in den Orbit wird Jules Verne am 27. September 2004 von Kourou aus aufbrechen.

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