LAMPOLDSHAUSEN / LONDON (IT BOLTWISE) – Das DLR hat das Prometheus-Triebwerk am modernisierten Prüfstand P5 in Lampoldshausen erstmals in einer zusammenhängenden Testsequenz mehrfach an einem Versuchstag gezündet. Dabei lief der Betrieb mit Flussigmethan und Flussigsauerstoff stabil über mehrere Schub- und Betriebszustände hinweg. Die Kampagne liefert Daten zu Wiederzündung, Durchfluss, Druck- und Temperaturverhalten sowie zur Belastung während längerer Heißläufe. Besonders relevant ist das Zusammenspiel der Prüfstandssysteme, weil nach jedem Heißlauf heruntergefahren, gespült und die Bedingungen für den nächsten Start neu eingestellt werden müssen.
Für wiederverwendbare Raketen ist nicht nur die Idee entscheidend, sondern vor allem die technische Wiederholung: Ein Antrieb muss während einer Mission nicht einmal funktionieren, sondern mehrfach. Genau an dieser Stelle setzt die aktuelle Erprobung in Lampoldshausen an. Das DLR hat dort am modernisierten Prüfstand P5 das Prometheus-Triebwerk erstmals innerhalb eines Versuchstags in mehreren aufeinanderfolgenden Triebwerksläufen erfolgreich betrieben. Die Tests nutzten Flussigmethan und Flussigsauerstoff und liefen in einer zusammenhängenden Testsequenz, was in der Praxis bedeutet, dass nicht nur einzelne Betriebszustände „eingefangen“, sondern Übergänge zwischen ihnen sauber reproduziert wurden.
Technisch betrachtet ist ein Prüfbetrieb mit mehreren Zündungen an einem Tag eine andere Hausnummer als ein einzelner Heißlauf. Während ein erstes Hochfahren die Stabilität im Startregime zeigt, entscheidet die nächste Zündung darüber, ob das Triebwerk und die Versorgungssysteme nach einem heißen Betriebsabschnitt wieder zuverlässig in den Zielzustand kommen. In der Beschreibung der Kampagne wird deshalb explizit betont, dass das Triebwerk mit mehreren Zündungen auf stabilen Betriebspunkten lief und damit die Grundlage für wiederholte Aktivierungsphasen im Flugprofil schafft. Das betrifft nicht nur die Verbrennung und die Regelung im Brennraum, sondern auch die Betriebslogik rund um Druck- und Temperaturbedingungen nach dem vorherigen Abschalten.
Der Prüfstand selbst spielt dabei eine zentrale Rolle, weil er den gesamten chemisch-thermischen und mechanischen Prozess energetisch „tragen“ muss. Der Prüfstand P5 versorgt das Triebwerk während der Versuche mit den benötigten Treibstoffen und Gasen und stellt die erforderlichen Druck- und Temperaturbedingungen bereit. Parallel erfasst ein umfangreiches Messsystem Schub, Treibstoffdurchfluss, Druckverhältnisse und Temperaturen. Genau diese Größen sind für die Auswertung wichtig, weil sie zeigen, wie stabil das System über mehrere Phasen hinweg bleibt und wie schnell es auf Schubänderungen reagiert. Damit können Entwickler nicht nur das Verhalten des Triebwerks bewerten, sondern auch die Abläufe am Prüfstand detailliert analysieren und in Modelle oder Regelstrategien zurückspielen.
Historisch betrachtet gehört das Thema Wiederzündung und mehrphasiges Brennen zu den klassischen Anforderungen an wiederverwendbare Stufen. Während bei heutigen Trägerkonzepten häufig ein klar begrenztes Brenn- oder Zündfenster vorgesehen ist, verlangen Konzepte mit Rückkehr und Landemanöver deutlich mehr Start-Stop-Dynamik. Im Quellenmaterial wird das konkrete Missionserfordernis benannt: Nach dem Start kann es erforderlich sein, den Antrieb abzuschalten und für ein Rückkehr- oder Landemanöver erneut zu zünden. Aus Sicht der Testinfrastruktur bedeutet das: Nach jedem Heißlauf müssen Triebwerk und Versorgungssysteme sicher heruntergefahren, Entleeren und Spülen durchgeführt und anschließend die Druck- und Temperaturbedingungen für den nächsten Start wieder eingestellt werden. Dass dies im Rahmen der Kampagne automatisiert, sicher und reproduzierbar abläuft, ist damit mindestens genauso relevant wie die Verbrennungsphysik.
Die Bedeutung der Anlage wird auch an der Aussage von Anja Frank, Direktorin der DLR-Einrichtung Raumfahrtantriebe, deutlich, die die Logik der Mehrphasen-Erprobung in den Mittelpunkt stellt: „Mit dem modernisierten P5 können wir schubstarke methanbetriebene Raketentriebwerke zuverlässig und umfassend testen. Dabei untersuchen wir nicht nur einzelne Betriebszustände, sondern auch das Zusammenspiel verschiedener Phasen – von längeren Heißläufen über große Schubänderungen bis hin zur erneuten Zündung des Triebwerks. Damit haben wir eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung zukünftiger wiederverwendbarer Raketenantriebe geschaffen.“ Ergänzend nennt sie eine weitere Messlatte: Bis zu fünf Zündungen an einem Versuchstag stellen hohe Anforderungen an das Zusammenspiel der Prüfteilsysteme, und genau dieses Zusammenspiel wird in der Kampagne erprobt.
In den breiteren Kontext der europäischen Triebwerksentwicklung gehört Prometheus außerdem zur 100-Tonnen-Schubklasse und nutzt als Treibstoffkombination Flussigmethan und Flussigsauerstoff. Eine zentrale Neuerung im Konzept ist die Wahl von Methan: Im Vergleich zu Flussigwasserstoff besitzt es eine höhere Dichte und kann bei höheren Temperaturen gelagert werden. Das erleichtert aus Herstellungs- und Anlagenperspektive die Auslegung sowie Handhabung von Tanks und Versorgungssystemen, was wiederum die Hürde für wiederholte Betriebsphasen reduziert. Gleichzeitig verfolgt das Projekt das Ziel, die Herstellungskosten gegenüber bisherigen Triebwerksgenerationen deutlich zu reduzieren; als Beitrag werden ein vereinfachtes Design und moderne Fertigungsverfahren wie additive Fertigung genannt. Entwickelt wird das Triebwerk von ArianeGroup mit Unterstützung der ESA, die Testkampagne knüpft zugleich an vorangegangene Versuche am Standort Vernon an.
Für den Markt und die Umsetzung in Flughardware ist die Kombination aus wiederholter Zündung und gezielter Schubregelung besonders anschlussfähig. Wiederverwendung verlangt ein abgestuftes Leistungsprofil: Beim Start ist hoher Schub erforderlich, später muss die Triebwerksleistung an unterschiedliche Flugphasen angepasst werden, insbesondere bei Rückkehr und Landung. Der modernisierte Prüfstand P5 ermöglicht dafür Untersuchungen unterschiedlicher Schubstufen und der Übergänge zwischen ihnen unter kontrollierten Bedingungen. Damit lässt sich ermitteln, wie stabil das Triebwerk bei verschiedenen Leistungsstufen arbeitet, wie es auf schnelle Schubänderungen reagiert und welchen thermischen sowie mechanischen Belastungen es ausgesetzt ist. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in die weitere Entwicklung und Erprobung des Prometheus-Triebwerks ein – und sie geben damit auch Investitionsentscheidungen für Folgekomponenten eine belastbare Datengrundlage.
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