Per Taxi durch die Galaxis

Das US-amerikanische Unternehmen Sierra Nevada Corporation (SNC), ein für seine schnellen, innovativen und agilen Technologielösungen anerkannter Systemintegrator und Anbieter elektronischer Systeme, entwickelt derzeit den neuen Weltraumgleiter Dream Chaser (Traumjäger).

Oberstes Ziel ist der Bau eines multimissionsfähigen Raumgleiters. Zudem soll der gesamte Entwicklungsprozess verkürzt und die Kosten so niedrig wie möglich gehalten werden. Der Dream Chaser von SNC kann mehr als nur Astronauten und Fracht in die niedrige Erdumlaufbahn (Low-Earth Orbit, LEO) transportieren.

In einzigartiger Weise kann der Raumgleiter als unabhängige, wissenschaftliche Plattform fungieren, Logistikaufgaben übernehmen und als orbitales Service-Raumfahrzeug eingesetzt werden, mit dem Gegenstände im All gefunden, stationiert, repariert, ausgetauscht oder montiert werden können.

Der Dream Chaser ist das erste wiederverwendbare Raumfahrzeug, das fast überall auf der Welt landen kann. Zudem basiert er auf einem „Lifting Body“, der den Auftrieb vor allem durch einen speziell geformten Rumpf erzielt. Dabei garantiert er einen sicheren, kostengünstigen, flexiblen und verlässlichen Transport ins All.

SNC setzt bei der Entwicklung des Weltraumtaxis, das mit 31.000 Kilometern oder 19.500 Meilen pro Stunde durchs All gleiten soll, auf die Product Lifecycle Management (PLM)-Software von Siemens. Mit diesen leistungsstarken Softwaretools konnte die Projektzeit um 20 Prozent verkürzt werden.

Die Sierra Nevada Corporation, Eigentümer, Entwickler und Hauptbetreiber des neuen Weltraumgleiters Dream Chaser, arbeitet bei diesem Projekt mit einem „Dream Team“ zusammen, das sich aus vielen Weltklasse-Partnern der Luft- und Raumfahrtbranche, Universitäten und allen zehn Zentren der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA zusammensetzt. Mit im Dream Team sind beispielsweise die Europäische Weltraumorganisation (ESA), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die japanische Weltraumagentur JAXA. Die Zusammenarbeit zwischen SNC und dem „Dream Team“-Mitglied Siemens PLM Software erweitert zusätzlich die Internationalität des Dream Teams.

Die Strategie

Wegen der gigantischen Kosten in der Raumfahrtindustrie ist die Strategie des Raumfahrt- und Technologiepioniers SNC, auf vorhandene Erfahrungen aufzubauen und dadurch den Entwicklungsprozess zu beschleunigen und die Kosten einzudämmen. Ausgangsbasis war der NASA-Vorgänger HL-20-Raumgleiter, von dem SNC mit einer langjährigen Entwicklungshistorie, deutlichen Konstruktionsverbesserungen und zahlreichen Tests profitieren konnte.

HL-20 war von der NASA einst als Rettungsmodul für die Internationale Raumstation ISS vorgesehen, mit horizontaler Landung des Raumfahrzeugs auf herkömmlichen Landebahnen. SNC kombinierte das Konzept des Raumgleiters mit dem der Trägerrakete Atlas V der United Launch Alliance, bei deren Entwicklung ebenfalls PLM-Software von Siemens eingesetzt wurde. Damit konnte SNC sowohl den Zeitaufwand im Entwicklungsprozess des Dream Chasers verkürzen wie auch die Kosten senken.

Das Ergebnis: Der Dream Chaser, ein wiederverwendbares und optional von einem Piloten gesteuertes Raumfahrzeug, bringt bis zu sieben Astronauten wie auch Fracht in die niedrige Erdumlaufbahn (LEO). Zudem kann er Satelliten in die Erdumlaufbahn bringen und reparieren, frei fliegende Experimente in der Mikroschwerkraft durchführen sowie Weltraumschrott beseitigen.

Kürzere Entwicklungszeiten und niedrigere Kosten

Kürzere Entwicklungszeiten und niedrigere Kosten sind in der Luft- und Raumfahrtbranche ausschlaggebend für den Wettbewerbsvorteil von Unternehmen. Da diese Faktoren der Schlüssel zum weltweiten Erfolg sind, kamen für das Dream Team im Dream Chaser-Projekt nur Unternehmen mit den modernsten Technologien in Frage. Damit das gesamte Dream Team bei diesem komplexen Produkt in einer Multi-CAD-Umgebung erfolgreich arbeiten konnte, entschied sich SNC für die Product Lifecycle Management-Software (PLM) von Siemens. Diese hatte sich bereits bei der Entwicklung der Atlas-V-Rakete und des Mars-Rover Curiosity bewährt. Zudem konnten so unterschiedliche Ansätze des Computer Aided Designs (CAD) in ein System einfließen.

SNC entschied sich für die integrierte Produktdesign-, Entwicklungs- und Fertigungssoftware von Siemens PLM Software, mit der die Ingenieure komplexe Konstruktionsdatenmodelle 20 Prozent schneller laden und bearbeiten konnten und sich so die Entwicklungszeit des Dream Chaser-Programms verkürzte. John Curry, ehemaliger Direktor für das Space Shuttle und Raumstationsflüge, der heute das integrierte Systemdesign-, Entwicklungs-, Prüf- und Evaluierungsprogramm für den Dream Chaser leitet, ist der Meinung, dass die simulationsgestützte Konstruktion für höhere Sicherheit sorgt. „Wir wollen Menschen zehn Mal sicherer und zu einem Zwanzigstel der bisherigen Kosten ins Weltall bringen“, sagt er. „Und Rapid Prototyping mithilfe von Simulationen bringt uns hier schneller ans Ziel.“

Sierra Nevada Corporation

SNC’s Space Systems, mit Hauptsitz in Louisville, Colorado, entwickelt und fertigt hochmoderne Raumfahrzeuge, Raumfahrttechnologien und Antriebssysteme für zivile und kommerzielle Weltraummissionen sowie die nationale Sicherheit. Aufgrund der Erfahrung aus 25 Jahren in der Raumfahrt und der Mitwirkung bei über 400 Weltraummissionen wurde SNC damit betraut, Raumfahrzeuge für die modernsten und wichtigsten Raumfahrtsysteme der USA bereitzustellen. SNC hat außerdem bei über 70 Weltraummissionen mit der NASA zusammengearbeitet – darunter zwölf Missionen zum Mars – und hat bei der jüngsten Mission des Marsforschungslabors (Mars Science Laboratory, MSL) den kritischen Sinkflugbremsenmechanismus geliefert, mit dem der Curiosity Rover sanft auf der Oberfläche des Planeten landen konnte. SNC Space Systems bringt durchschnittlich alle drei Wochen ein Raumfahrzeug in die Umlaufbahn. Der Dream Chaser basiert auf dem Konzept des HL-20-Raumgleiters, bei dem der„Lifting Body“ mit einem speziell geformten Rumpf den Auftrieb erzielt. Er hat einen sicheren, schadstofffreien Hybridantrieb an Bord und kann wiederverwendet werden. Er soll mindestens 25 Mal einsetzbar sein und auf einer konventionellen Landebahn horizontal landen können.

Entwickelt wird der Dream Chaser mit der PLM-Software von Siemens (Design, Entwicklung, Fertigung). 

Product Lifecycle Management

Product Lifecycle Management (PLM)-Software, ein wesentliches Element der Industriesoftware, besteht aus einer Reihe durchgängiger Lösungen, die während des gesamten Lebenszyklus eines Produkts – von seinem Entwurf bis hin zu seiner Abkündigung – verwendet werden. Mit PLM-Software werden Produkte vor der Fertigung digital entworfen, analysiert, simuliert und getestet, um sicherzustellen, dass sie die gewünschte Leistung erbringen. Anschließend wird die Software während des gesamten digitalen Fertigungsprozesses in einer automatisierten digitalen Fabrik genutzt. PLM-Software verwaltet alle mit der Entwicklung, Lieferung und Einstellung eines Produkts verbundenen Daten und stellt diese jeweils der richtigen Person, zur richtigen Zeit und an der richtigen Stelle zur Verfügung. 

Historie

Von Anfang an war die internationale Raumstation ISS ein gemeinsames Projekt der NASA und der russischen, europäischen, kanadischen und japanischen Weltraumbehörden. Trotz des derzeitigen politischen Klimas setzt sie ihre unabhängige Mission mit den fünf Partner- und den 16 Mitgliedsstaaten fort. 1998 brachte eine russische Proton-Rakete das erste ISS-Modul in die Umlaufbahn. Als die USA ihr Space-Shuttle-Programm 2011 beendeten, startete die NASA das Commercial Crew Programm, das privaten Unternehmen wie SNC Anreize zur Entwicklung eigener Raumfahrzeuge bieten sollte. Am 14. Oktober 2013 startete das Systemhaus OHB System AG, dessen Hauptgeschäftsfeld die Entwicklung und Nutzung erdnaher und geostationärer Satelliten ist, eine bilaterale Kooperation für die kommerzielle Nachversorgung der ISS. OHB System und das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) vereinbarten, dass eine Untersuchung der Nutzungsmöglichkeiten des SNC Dream Chaser mit Mitteln aus dem nationalen Raumfahrtprogramm gefördert wird.

Das Projekt mit dem Namen DC4EU (Dream Chaser for European Utilization, Dream Chaser für die europäische Nutzung) soll untersuchen, wie der Dream Chaser zur Abdeckung des deutschen und europäischen Bedarfs zur Versorgung der Internationalen Raumstation ISS mit Gütern und Astronauten beitragen und als unbemanntes Raumfahrzeug deutschen und europäischen Wissenschaftlern Forschung unter Schwere­losigkeit über längere Zeiträume ermöglichen kann. 

PLM-Software Luft- und Raumfahrt

www.plm.automation.siemens.com/de_de/aerospace-defense/index.cfm

PLM-Software NX

www.plm.automation.siemens.com/de_de/products/nx/index.shtml

Hintergrundinformation: Siemens PLM Software

www.siemens.com/press/pool/de/events/2015/corporate/2015-01-ula-rocket/fact-sheet-plm-d.pdf

Dream Chaser Highlight Video (englisch)

www.youtube.com/watch?v=NPSJLqwljKA

Dream Chaser: Erster Anflug- und Lande-Test (englisch)

www.youtube.com/watch?v=QgdFotAkUEU

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