NASA-Plan: Hitzeschild aus außerirdischem Gestein

NASA-Forscher werden kommende Woche testen, ob Gestein von Mond, Mars oder Asteroiden zur Herstellung von Hitzeschilden für Raumschiffe geeignet ist. Das würde kosteneffizientere Weltraummissionen ermöglichen.

Denn derzeit müssen Raumfahrzeuge, die sicher auf die Erde zurückkehren sollen, schon beim Start einen schweren Hitzeschild mitführen und brauchen dadurch stärkere Raketen, um den blauen Planeten überhaupt einmal verlassen zu können. Hier ergeben sich Einsparungspotenziale, falls sich Hitzeschilde aus Regolith, lockerem Oberflächenmaterial anderer Himmelskörper also, als gangbare Alternative erweisen.

Nötiger Ballast

Beim Wiedereintritt eines Raumschiffs in die Erdatmosphäre kommt es zu großer Hitzeentwicklung, die ein Schiff ohne geeigneten Hitzeschutz zerstören würde. Welch verheerende Folgen selbst kleine Schäden am Hitzeschild haben können, hat die Columbia-Katastrophe im Jahr 2003 gezeigt. Ein Hitzeschild ist unverzichtbar, aber eigentlich störender Ballast: Durch die schwere Konstruktion brauchen Raumschiffe viel mehr Schub, um von der Erde überhaupt abzuheben. Müsste der Hitzeschild nicht mitgeführt werden, könnte man entweder Treibstoff einsparen oder mehr Nutzlast befördern – jedenfalls wäre der Start kosteneffizienter.

Genau hier setzt die Idee von Michael Hogue, einem Forscher am Kennedy Space Center http://www.nasa.gov/centers/kennedy , an. „Andere haben darüber gesprochen, dass Regolith verwendet werden kann, um Ziegel oder Landeplattformen zu fertigen. Ich sagte: 'Wenn es dafür gut ist, warum kann man es nicht für Hitzeschilde für den atmosphärischen Eintritt nutzen?'“ Seither hat sein Team in ersten Tests mit kleinen Ziegeln aus verschiedenen Materialmischungen gezeigt, dass diese der Hitze eines Schweißbrenners widerstehen können. „Ich hatte erwartet, dass manche durchfallen würden“, so der Forscher. Doch zumindest diesen Test haben alle Mischungen bestanden – ein vielversprechendes Zeichen.

Zukunftsmusik

Kommende Woche folgt nun ein wirklich entscheidender Härtetest: Die Ziegel werden im Ames Research Center http://www.nasa.gov/centers/ames einem Plasmastrom ausgesetzt, dessen Hitzewirkung vergleichbar mit den Bedingungen beim atmosphärischen Wiedereintritt ist. „Das wird letztlich zeigen, ob die Idee gangbar ist oder nicht“, sagt Hogue. Jedenfalls ist es noch ein weiter Weg vom vielversprechenden Konzept bis zur einsatztauglichen Technologie, der weitere Tests ebenso erfordern wird wie zusätzliche technologische Lösungen.

Denkbar ist beispielsweise, dass Testziegel an einem von der International Space Station (ISS) zurückkehrenden Frachtschiff montiert werden, um sie bei einem echten Wiedereintritt zu testen. Außerdem müsste ein vermutlich robotisches System entwickelt werden, das während einer Mission vor Ort einen Regolith-Hitzeschild beispielsweise aus Mond- oder Marsmaterial zu fertigen. Damit sind solche Lösungen noch ferne Zukunftsmusik, doch betont Hogue, dass die potenziellen Kosteneinsparungen durch ein verringertes Startgewicht einfach zu groß sind, als dass man sie ignorieren könn