Die Europäische Weltraumbehörde ESA träumt von einer wiederverwendbaren Raumfähre. Dieser Traum könnte jetzt Wirklichkeit werden: Eine unbemannte Drohne, das Intermediate Experimental Vehicle, hat den Weg zurück zur Erde heil überstanden. Die kritische Phase war der Wiedereintritt in die Erd-Atmosphäre, robuste Rollengewindetriebe bewegten dabei die Lenk-Klappen.

Architekt des Intermediate Experimental Vehicle (IXV) ist die Thales Alenia Space - Italy, die wiederum 20 Subunternehmen unter Vertrag genommen hat. Sie alle entwickelten gemeinsam an der unbemannten Drohne, dem Hoffnungsträger der europäischen Raumfahrt. Am 11. Februar 2015 war dann soweit: Das Gefährt musste seinen Jungfernflug bestehen. Dazu katapultierte eine Vega-Trägerrakete das IXV auf seine suborbitale Reise. 320 Kilometer oberhalb von Französisch-Guayana hat sich das mit Sensoren vollgepackte Raumschiff von der Rakete gelöst und ist weiter gestiegen - bis auf eine Höhe von rund 450 Kilometern. Von diesem Scheitelpunkt aus stürzte der rund zwei Tonnen schwere Gleiter von der Größe eines Kleinwagens zurück zur Erde. Dabei beschleunigte er auf ein Tempo von gut 27.000 Kilometern pro Stunde.

Höllenritt durch die Atmosphäre
Kritisch wird es, wenn das IXV auf die oberste Schicht der Atmosphäre trifft. Dann muss der Hitzeschild mehr als 20 Minuten lang Temperaturen von über 1.600 °C standhalten. Ebenso wichtig ist es, dass in diesem Inferno aus Hitze und Vibrationen die Steuerung des Raumfahrzeugs einwandfrei funktioniert: Lassen sich die erforderlichen Manöver nicht ausführen, wird das Raumschiff beim Wiedereintritt unwiederbringlich zerstört.
Aus diesem Grund hat Verhoeven und sein Team ein besonderes Augenmerk auf die Aktuatoren geworfen, die die Steuerung der Lenk-Klappen am Heck des IXV sicherstellen. Die Klappen müssen nicht nur schnell und präzise, sondern auch robust und zuverlässig funktionieren: Beide Klappen müssen mit einer Kraft von rund 35 Kilonewton ihre definierten Positionen halten, damit die Drohne in jeder Phase des Wiedereintritts auf der gewünschten Bahn durch die Atmosphäre rasen kann.

Sabca, ein belgischer Luft- und Raumfahrtspezialist, entwickelte die Aktuatoren. Sie werden mit Hilfe von Computern gesteuert und per Elektromotor angetrieben. „Die von uns für das IXV gebauten Aktuatoren haben ihre Wurzeln in einer Sonderkonstruktion", so Projektleiter Didier Verhoeven: „Im Prinzip entstammen sie der Schubvektorsteuerung, die wir bereits für den Antrieb der Zefiro-Düsen in der Vega-Trägerrakete entwickelt hatten. Diese Steuerung haben wir nun an die Erfordernisse des IXV angepasst." Hintergrund dieses Ansatzes war ursprünglich der begrenzte Etat: Aus Kostengründen galt es, möglichst viele vorhandene Komponenten wiederzuverwenden. Inzwischen setzen sich mechatronische Lösungen in der Raumfahrttechnik aber ohnehin immer mehr durch.

Multitalent von SKF
Kern dieser elektromechanischen Aktuatoren sind hochleistungsfähige Rollengewindetriebe. Dass Sabca und Verhoeven dabei auf ein Produkt aus dem Hause SKF vertrauen, ist das Ergebnis einer maßgeschneiderten Entwicklung: „Die Ingenieure von SKF haben den Rollengewindetrieb so ausgelegt, dass er genau unseren Anforderungen entspricht. Wir waren daher ziemlich sicher, dass er den enormen Vibrationen standhält", so Verhoeven. „Denn Robustheit, Kraft, Schnelligkeit und Präzision sind von entscheidender Bedeutung, um während der Wiedereintrittsphase durch Verstellung der Klappen für den richtigen Neigungs- beziehungsweise Rollwinkel des IXV zu sorgen."

Am „Flugtag" hat Didier Verhoeven natürlich trotzdem mit erhöhtem Puls gen Himmel geblickt und sämtliche verfügbaren Infos aus dem Kontrollzentrum gespannt verfolgt. Rund 100 Minuten lang hatten die Experten der Europäischen Weltraumbehörde so viele Daten wie möglich gesammelt, bevor das IXV im pazifischen Ozean aufsetzte. „Wir sind stolz, an diesem Projekt beteiligt zu sein. Es ist der erste Schritt auf einem langen Weg, an dessen Ende hoffentlich eine europäische bemannte Weltraummission und deren sichere Rückkehr zur Erde steht", so Verhoeven abschließend.