Die nächste Generation von Raumfahrzeugen, die ab dem Jahr 2030 ins Weltall steigt, wird wahrscheinlich von einem Raketenantrieb mit bahnbrechender Technologie in den Orbit befördert. Der hierzu wahrscheinlich verwendete Prometheus-Motor wurde vor Kurzem vorgestellt. Auch der Metall-3D-Druck spielt eine bedeutende Rolle.

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Bei dem Prometheus-Motor handelt es sich um einen flüssigen Sauerstoff (LOx)-Methan-Motor. Dieser ist wiederverwendbar, kostengünstiger als Wasserstoff-Alternativen und günstiger in der Entwicklung. So lassen sich die Kosten für die Raketenproduktion erheblich senken.

Vulcain 2 Raketenmotor
Teilansicht des Vulcain 2 Motors. (Bild: © Philippe Stroppa/Snecma/Safran)

Im Jahr 2015 begann man mit dem Prototyping des Motors und setzte dafür das Metall-3D-Druckverfahren ein. Sein Vorgänger ist der Vulcain 2.1, der seit 2014 von Snecma entwickelt wurde. Snecma firmiert heute unter der Bezeichnung Safran.

Auch der Vulcain 2.1 enthielt bereits Bauteile aus dem 3D-Drucker. Die Raketendüse des Vulcain 2.1 wurde von. Sie ist die erste ihrer Art, die mit Laserschweißen und Lasermetallabscheidung gefertigt wird. Der Durchmesser dieser Düse liegt bei 2,5 Metern. GKN Aerospace hatte erst letzte Woche die erfolgreiche Flugprüfung einer 3D-gedruckten Eisdetektorsonde bekannt gegeben.

In der letzten Woche wurde die Ariane 6 SWAN Düse an Airbus Safran Launchers ausgeliefert. Für das nächste Jahr plant GKN, eine Fertigungsstätte in Trollhättan (Schweden) zu eröffnen. Der Prometheus wird auf der Technologie der Vulcain-Motoren aufbauen und dabei die Designkomplexität des 3D-Drucks voll ausschöpfen.

Vertragsunterzeichnung im Pariser ESA-Hauptquartier zur Entwicklung der Ariane 6 Rakete.
Vertragsunterzweichnung zwischen der European Space Agency
(ESA) und Airbus Safran Launchers am 12 August 2015 in Paris zur Entwicklung der Ariane 6 Rakete. (Bild: © ESA–N. Imbert-Vier, 2015)

Partnerschaft mit der ESA

Die ArianeGroup, zu der viele Raketenbauer gehören, ist im Besitz von Aribus Safran Launchers. Sie hat auf der Pariser Flugschau 2017 mit der Europäische Weltraumorganisation (ESA) einen Vertrag abgeschlossen, der die Entwicklung des Prometheus-Motors zum Inhalt hat. Das Budget dieses Projektes liegt bei 80 Millionen Euro. Ziel ist es, die Produktionskosten auf 1 Million Euro zu senken, bisher lagen diese bei etwa 10 Millionen Euro. Die ArianeGroup ist eine strategische Partnerschaft mit den Luft- und Raumfahrtunternehmen Avio und GKN Aerospace eingegangen.

Die jüngste Ariane 5-Rakete wurde wiederum von einem Vulcain 2.1 Motor angetrieben, bislang gab es in diesem Jahr vom Guiana Space Center sechs Raketenstarts. Bereits im Jahr 2016 schlug Alain Charmeau, CEO der ArianeGroup, vor, dass der Prometheus Motor eines Tages in die neue Ariane 6-Rakete eingebaut werden soll, deren Start ins Weltall im Jahr 2020 vorgesehen ist.

Illustration eines Ariane 64 Starts
Illustration eines Ariane 64 Starts. (Bild: © ESA–David Ducros, 2016)

Mit der Vertragsunterzeichnung zeigt sich nun die Entschlossenheit der ArianeGroup sowie der ESA, in die Zukunft der europäischen Trägerraketen, die über das Jahr 2030 hinaus betrieben werden sollen, zu investieren. Diese Ansätze zielen auf eine kontinuierliche Wettbewerbsfähigkeit und Innovation.

Weitere Details der verwendeten Methoden werden noch unter Verschluss gehalten. Mehrere Luft- und Raumfahrtunternehmen nutzen allerdings bereits hochbelastbare 3D-gedruckte Metallkomponenten für den Einbau in Raketentriebwerken. So wurden beispielsweise die SpaceX SuperDraco-Motoren, die bei SpaceX’s erstem Passagierflug 2018 zum Einsatz kommen sollen, ebenfalls 3D-gedruckt wie die Rutherford-Motoren von Rocket Labs Electron. Die RL10-Rakete von Aerojet Rocketdyne ist mit 3D-gedruckten Schubkammern ausgestattet.

Schon allein aufgrund der Kompetenz der ArianeGroup-Mitglieder ist es sehr wahrscheinlich, dass der 3D-Druck bei der Entwicklung des Prometheus-Motors eine besonders wichtige Rolle spielen wird. Über die weitere Entwicklung in dem Bereich berichten wir wie gewohnt in unserem 3D-Druck-Newsletter (hier anmelden).

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