Experteninterview zu den Raketenantrieben der Zukunft

Im Gespräch mit einem Entwickler von Antriebslösungen innovativer Trägerraketen

Dr. Sebastian Soller hat sich während seiner Promotion mit experimenteller Forschung an Einspritzköpfen für Flüssigkeitsraketentriebwerke befasst. Seit 2007 arbeitete er als Testingenieur für ArianeGroup (Astrium). Nach seiner Weiterbildung zum Systemingenieur übernahm er nach 2012 Aufgaben als Projektleiter und Systemingenieur im Bereich der Forschung und Entwicklung flüssiger Raketenantriebe.

Mit welchen Raketenantrieben beschäftigen Sie sich?

Mein Aufgabengebiet sind Forschungs- und Entwicklungsprojekte. Wir beurteilen, inwiefern zukunftsweisende Technologien in unsere Flüssigkeitstriebwerke Vulcain®2.1, Vinci, Prometheus® und Berta integriert werden können. Unter anderem arbeiten wir an einer für alle Antriebssysteme konfigurierbaren Laserzündung und untersuchen den Einfluss verschiedener Kupferlegierungen auf die Lebensdauer unserer Brennkammern.

Wann genau im Verlauf des Triebwerksbaus werden Sie aktiv?

Technologieforschung beginnt schon vor der konzeptionellen Auslegung eines Produkts. Unsere Ergebnisse beeinflussen Entwurf und Herstellung der Triebwerke. Anhand unserer Daten werden die im Zuge der Konzeption verwendeten Simulationsmodelle weiterentwickelt, und unsere Beobachtungen in Sachen additiver Fertigung fließen in die Produktion mit ein.

Welche Anforderungen muss ein von Ihnen entwickeltes Triebwerk erfüllen?

Am Anfang gilt es, einige Fragen in Bezug auf die Aufgabe der Trägerrakete, die erforderliche Nutzlast, die Umlaufbahn und die Notwendigkeit von Mehrfachzündungen zu klären. Anhand dieser Angaben wählt man dann das optimale Antriebssystem und legt die Anforderungen an das Triebwerk fest (Betriebsdauer, Schub, auf die Rakete abgestimmte Idealmaße etc.).

Welche Rolle spielt die additive Fertigung für unsere Triebwerke und andere Raketenbauteile?

Auch komplexere Designs sind dank 3D-Druck bzw. additiver Fertigung ohne Zusatzkosten und mit viel geringerem Zeitaufwand realisierbar. Da es sich um ein sehr neues Produktionsverfahren handelt, müssen sowohl Konstrukteure als auch Werkstoffentwickler und Produktionsbeauftragte Lösungen für zahlreiche Problemstellungen finden, was das Ganze ziemlich spannend macht.

Worin unterscheiden sich die additive Fertigung mit Metall und der 3D-Druck mit Kunststoff?

Der 3D-Kunststoffdruck wird derzeit für die Prototyperstellung oder für Bauteile verwendet, die keinen thermischen oder hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Die Metallfertigung erfordert ein viel umfassenderes Verständnis, wenn es um die Zusammensetzung des Legierungspulvers, die Druckstrategie, die abschließenden Wärmebehandlungs- und Reinigungsschritte und dergleichen geht.

Worauf legt man bei der Entwicklung künftiger Triebwerke besonderen Wert?

Mit Prometheus® will man beweisen, dass eine deutliche Produktionskostensenkung möglich ist und die Komponenten dennoch mehrfach verwendet werden können. Alles wird auf längere Betriebszeit und Lebensdauer ausgerichtet und die Zündsysteme müssen sich während des Hin- und Rückflugs unter vielfältigen Umgebungsbedingungen behaupten.

Ist die additive Fertigung demnach ein zentrales Element dieser Entwicklung?

Mit ihrer Hilfe kann man die Kosten senken. Gleichzeitig muss man aber die Komplexität der einzelnen Teile im Auge behalten und darauf achten, dass man durch die Integration zu vieler Funktionen in ein Bauteil nicht die Stabilität des Herstellprozesses und Zuverlässigkeit im Betrieb einbüßt. Außerdem sollte man das Triebwerk ständig überwachen und kontrollieren, um auf jeglichen Leistungsabfall in den Teilsystemen entsprechend reagieren zu können.

Vor einigen Monaten haben Sie am Wissenschaftsfestival „Pint of Science“ teilgenommen. Was verspricht man sich bei ArianeGroup von der Teilnahme an solchen Veranstaltungen?

Im Rahmen dieser Art von Events können wir unsere Arbeit anders als bei Fachtagungen einem breiteren Publikum präsentieren. Mir persönlich liegt viel daran, die Menschen für Technik und Forschung zu begeistern. Bei „Pint of Science“ können wir den Wissenschafts- und Techniknachwuchs ansprechen und den jungen Leuten zeigen, wie attraktiv unsere Sparte ist.

Wir danken Sebastian für seine Ausführungen.

Gerne könnt Ihr unserem Experten unter dem Hashtag #AskAnEngineer auch weiterhin Fragen stellen. Über welches Berufsbild möchtet Ihr beim nächsten Mal mehr erfahren?