Techniklexikon

Ablationskühlung

Ablation Technik, die bei Raumflugkörpern vor oder während ihres Eintritts in eine Atmosphäre zum Schutz gegen die dabei durch Reibungseffekte entstehenden hohen Temperaturen angewendet wird. Analog zum Leidenfrostschen Phänomen bildet sich auch an der exponierten Seite eines Raumflugkörpers aufgrund der Reibungshitze eine Schmelz- und Dampfschicht aus, welche das Raumfahrzeug schützt, bis Geschwindigkeit und Aussentemperatur auf ungefährliche Werte abgesunken sind. Um die Aussenhaut eines Raumschiffes selbst vor Schäden zu bewahren, bringt man sog. Ablationsmaterialien mit hohem Schmelzpunkt und hoher Verdampfungswärme aber geringer Wärmeleitfähigkeit an den beim Wiedereintritt besonders exponierten Stellen des Raumflugkörpers an. Eine darunterliegende metallische Bienenwabenstruktur erhöht die mechanische Festigkeit. Die Atmosphärenkapsel der Galileo-Raumsonde hatte beispielsweise bei ihrem Eintritt in die Jupiteratmosphäre eine Geschwindigkeit von 50-60km/s, wodurch die Schutzschicht auf 8500°C erhitzt wurde. Der für solche Temperaturen notwendige 10cm dicke, kohlenstoffverstärkte Hitzeschild machte dabei etwa die Hälfte des Gesamtgewichts des Eintrittskörpers aus. Der Hitzeschutz bei der amerikanischen Raumfähre Space Shuttle wird dagegen durch über 30000 Keramikkacheln gewährleistet, die aus einer Verbundstruktur von Kohlenstoffasern in einer Matrix aus Kohlenstoff und Siliciumcarbid bestehen und bei Bedarf leicht ausgetauscht werden können. Durch Optimierung der Wiedereintrittsbahnen betragen die Temperaturen hier nur etwa 1600°C.  [SF]