Skylon (Raumfähre)

Skylon ist ein Entwurf für eine unbemannte Raumfähre der britischen Firma Reaction Engines.[1]

Skylon
Skylon
Skylon ist eine Mischung aus Flugzeug und Space Shuttle
TypWiederverwendbare Raumfähre
Entwurfsland

Vereinigtes Konigreich Vereinigtes Königreich

Hersteller Reaction Engines
Indienststellung Forschung und Entwicklung

Missionsprofil

Für den Vortrieb nutzt es ein Triebwerk, das es ermöglicht, eine Umlaufbahn mit einer einzigen Stufe zu erreichen. Dieses Verfahren wird als SSTO (Single Stage to Orbit) bezeichnet. Die Firma plant eine ganze Flotte dieser Gefährte, das Design ist auf bis zu 200-fache Wiederverwendbarkeit ausgelegt. In Studien wurde berechnet, dass die Kosten pro Kilogramm Nutzlast von den bisherigen 18.000 €/kg auf 800 €/kg sinken könnten (Stand 2011). Dies beinhaltet die Kosten für Forschung und Entwicklung. Es wird erwartet, dass die Kosten noch viel weiter fallen werden, wenn sich die Anfangskosten erst amortisiert haben.[2] Die Gesamtkosten des Programms werden vom Entwickler auf etwa 12 Milliarden US-Dollar geschätzt.[3] Es werden Stückkosten von 190 Millionen US-Dollar anvisiert.[3]

Das mit Wasserstoff angetriebene Fluggerät würde von einer normalen Startbahn abheben und bis zu einer Höhe von 26 km auf etwa Mach 5,4 beschleunigen. Bis zu dieser Höhe würde wie bei konventionellen Flugzeugtriebwerken Luftsauerstoff genutzt, um danach, zum Erreichen der Umlaufbahn, auf den internen Tank mit Flüssigsauerstoff (LOX) umzuschalten.[4] Dort könnte die bis zu 12 Tonnen schwere Nutzlast ausgeklinkt werden, anschließend würde die Raumfähre wieder auf der Erde landen. Die Nutzlast könnte in einem genormten Nutzlastcontainer transportiert werden.

Der Wiedereintritt liefe ähnlich wie beim Space Shuttle ab. Das Fluggerät muss ebenso mit einer Keramikaußenhaut vor der entstehenden Wiedereintrittshitze geschützt werden. Geht der Plan der Entwickler auf, wäre Skylon nach zwei Tagen Inspektion und notwendiger Wartung wieder startbereit. 2010 war nur ein kleiner Teil der notwendigen Mittel gesichert, die für die Entwicklung und den Bau eines Skylon-Prototyps nötig sind. Die Forschungsarbeiten am SABRE-Triebwerk gehen mit Unterstützung der ESA weiter. Im Januar 2011 erbat REL weitere Mittel der britischen Regierung und erhielt daraufhin 350 Millionen US-Dollar. Die Erprobung der Schlüsseltechnologien (v. a. der Vorkühler) wurde im November 2012 erfolgreich abgeschlossen; es folgt die finale Phase des Projekts.[5][6]

Forschung und Entwicklung

Hintergrund

Skylon basiert auf dem früheren Projekt HOTOL von Alan Bond, dessen Entwicklung 1982 begann. Zu dieser Zeit konzentrierte sich die Raumfahrttechnik speziell auf wiederverwendbare Startsysteme, wie z. B. das amerikanische Space Shuttle. In Zusammenarbeit mit British Aerospace und Rolls-Royce zeichnete sich ein Design ab, das sich als derart vielversprechend herausstellte, dass die britische Regierung 3,2 Millionen US-Dollar in die Förderung des Projektes investierte.

Skylon entwickelte sich aus dem HOTOL-Projekt.

Finanzierung und Triebwerksentwicklung

Nach Gesprächen mit dem British National Space Center (der späteren UK Space Agency) wurden rund eine Million Euro seitens des British National Space Centres, der European Space Agency (ESA) und Reaction Engines Limited (REL) zur Herstellung einer Demonstrationsmaschine von Skylon bereitgestellt.[7][8][9]

Dieses Technologiedemonstrationsprogramm dauerte etwa 2,5 Jahre und wird in mit einer weiteren Million von der ESA gefördert werden. Durch dieses Programm steigt Reaction Engines Ltd in der Technology-Readiness-Level-Skala von 2 bis 3 zu einem Wert von 4 bis 5 auf.[10] Der ehemalige britische Minister for Science and Innovation Paul Drayson äußerte sich 2009 zu Skylon in einer Rede: „This is an example of a British company developing world-beating technology with exciting consequences for the future of space.“[11]

Ab 2010 konzentrierte man sich ausschließlich auf die Entwicklung der Triebwerke unter Zuhilfenahme einer weiteren Million Euro von der ESA.[12] Im Januar 2011 bat REL die britische Regierung um weitere Mittel für das Projekt Skylon.[11] Am 13. April 2011 verkündete REL, das Skylon-Design habe mehrere rigorose Testläufe bestanden. Am 24. Mai 2011 erklärte die ESA offiziell, dass das Design realisierbar wäre, da keine Mängel zu erkennen seien.[13]

Der größte Erfolg der statischen Tests der SABRE-Triebwerke wurde im Juni 2011 erreicht, was den Start der Phase 3 in dem Skylon Entwicklungsprogramm markierte.[11] Ein REL-Sprecher gab bekannt, dass rund 350 Millionen Euro in das Projekt investiert würden, was allerdings abhängig vom erfolgreichen Abschluss der Tests mit einem vollständigen Triebwerk im Juni 2011 ist.[14]

Am 9. Mai 2011 gab REL an, ein Prototyp von Skylon könnte bereits 2016 seinen ersten Suborbitalflug absolvieren. Eine mögliche Route wäre vom ESA-Weltraumbahnhof in Französisch-Guayana über den Atlantik zum Raketenstartplatz Esrange im Norden Schwedens.[15] Alan Bond verkündete am 8. Dezember auf der Appleton Space Conference, dass sich die Indienststellung Skylons vom bisher angepeilten Jahr 2020 auf 2021–2022 verzögern wird.[16]

Im April 2012 bestätigte REL den erfolgreichen Abschluss der ersten Testphase der Vorkühler des Triebwerks.[17] REL gab am 10. Juli bekannt, dass zwei Drittel einer Reihe von Tests erfolgreich verlaufen waren.[18] Am 13. Juli erklärte ESA-Generaldirektor Jean-Jacques Dordain gegenüber Space News, die ESA werde Gespräche mit REL zwecks „technischer Verständigung“ führen.[19]

Ende 2016 entfernte Reaction Engines das Skylon-Projekt von seiner Website.[20]

Technologie und Design

Übersicht
Das Raumflugzeug Skylon ist konzipiert als ein zweimotoriges, „schwanzloses“ Flugzeug, mit verstellbaren Entenflügeln

Skylon ist eine einstufige Raumfähre (SSTO=single stage to orbit), sie erreicht den Erdorbit also ohne weitere Hilfsmittel (wie z. B. Booster oder zusätzliche Treibstofftanks).[21] Befürworter von SSTO behaupten, aufgrund ihrer Komplexität können in mehrstufigen Systemen schneller Probleme und Fehler auftreten. Es sei außerdem äußerst schwierig, teilweise sogar unmöglich, manche Teile wiederzuverwenden, was große Kosten verursache. Von SSTO-Entwürfen versprechen sie sich deshalb eine enorme Kostenreduzierung für Raumflüge.[21] Es ist geplant, dass Skylon von einer speziell verstärkten Startbahn startet, in eine niedrige Erdumlaufbahn vordringt und nach dem Wiedereintritt wie ein normales Flugzeug auf einer Landebahn landet.[4]

Der Entwurf Skylon C2 zeichnet sich durch eine große zylindrische Nutzlastkammer aus, welche 13 m lang ist und einen Durchmesser von 4,8 m hat.

Technische Daten
3D-Skizze von Skylon
3D-Skizze von Skylon
Kenngröße Daten
Besatzungkeine, ferngesteuert (Passagiermodul geplant für 24 Menschen)
Passagierebis zu 30[22]
Länge83,3 m
Spannweite25,4 m
Nutzlast15.000 kg
Leermasse55.000 kg
max. Startmasse275.000 kg
ReisegeschwindigkeitKreisbahngeschwindigkeit 7,91 km/s (28476 km/h)
HöchstgeschwindigkeitLuftsauerstoff: Mach 5,5; Flüssigsauerstoff: > 7,7 km/s
Dienstgipfelhöhe26.000 m mit Luftsauerstoff; > 200 km mit Flüssigsauerstoff
ReichweiteNiedriger Erdorbit (LEO)
Triebwerke2 × SABRE-Kombitriebwerk

Siehe auch
Commons: Skylon – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise
  1. SABRE. The engine that changes everything. Reactionengines Ltd., 13. März 2022, archiviert vom Original am 8. Mai 2022; abgerufen am 11. Mai 2022 (Die Sabre-Seite wird seit 13. März 2022 archiviert.): „Testing of the core engine components and preburner have taken place during 2020 and 2021.“
  2. Frequently Asked Questions. Reactionengines Ltd., 17. November 2009, archiviert vom Original am 25. Juni 2012; abgerufen am 11. Mai 2022 (Die FAQ-Webseite wurde am 17. November 2009 erstmalig archiviert. Nach dem 25. Juni 2012 zeigen Archivierungen ebenso wie Original der FAQ keine Inhalte mehr.).
  3. Alan Bond: Video of Alan Bond Lecture. In: Travelling at the edge of space: Reaction Engines and Skylon in the next 20 years. Reaction Engines Ltd., 2010, abgerufen am 9. März 2011.
  4. Hempsell and Longstaff: Skylon User Manual. 2009, S. 5.
  5. Skylon spaceplane engine concept achieves key milestone. BBC, 28. November 2012, abgerufen am 12. Januar 2013 (englisch).
  6. Hypersonic Flight ‘Breakthrough’ Could Have Us in Tokyo by Lunch. In: Wired. 30. November 2012, abgerufen am 12. Januar 2013 (englisch).
  7. Rob Coppinger: Skylon spaceplane engine technology gets European funding. Flight International, 2009, abgerufen am 1. Juli 2009.
  8. Jonathan Amos: Skylon spaceplane gets cash boost, BBC News, 19. Februar 2009. Abgerufen am 1. Juli 2009
  9. Jeremy Hsu: British Space Plane Concept Gets Boost. space.com, 2009, abgerufen am 1. Juli 2009.
  10. Reaction Engines Celebrates 20 Years, Looks Forward to Success with Skylon. Parabolic Arc, 2009, abgerufen am 25. September 2010.
  11. Skylon Test Date. UK Parliament, 2011, ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 27. Januar 2011.@1@2Vorlage:Toter Link/www.publications.parliament.uk (Seite nicht mehr abrufbar. Suche in Webarchiven)
  12. The rocket that thinks it’s a jet. UK Space Agency, 2009, ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 8. August 2010.@1@2Vorlage:Toter Link/www.ukspaceagency.bis.gov.uk (Seite nicht mehr abrufbar. Suche in Webarchiven)  Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
  13. Lewis Page: ESA: British Skylon spaceplane seems perfectly possible. The Register, 24. Mai 2011, abgerufen am 26. September 2012 (englisch).
  14. Big Test Looms for British Space Plane Concept. space.com, 2011, abgerufen am 18. April 2011.
  15. Skylon Phase 3 Development: Q&A. rocketeers.co.uk, 9. Mai 2011, abgerufen am 26. September 2012 (englisch).
  16. http://web.archive.org/web/20120703161934/http://www.stfc.ac.uk/RALSpace/resources/PDF/Presentation_13.pdf
  17. Pre-cooler testing at B9 Phase 1 successfully completed (Memento vom 7. Juli 2012 im Internet Archive) (archivierter Link)
  18. Archivlink (Memento vom 13. August 2012 im Internet Archive)
  19. http://spacenews.com/europes-next-gen-rocket-design-competition-included-surprise-finalist/
  20. Siehe Snapshots von www.reactionengines.co.uk auf web.archive.org.
  21. Varvill and Bond: A comparison of propulsion concepts for SSTO reusable launchers. 2003, S. 108.
  22. Archivlink (Memento vom 17. Dezember 2015 im Internet Archive), Beziehe mich auf Skylon D1
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