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Wissenschaft und Forschung

Frank Wunderlich-Pfeiffer
piqer: Frank Wunderlich-Pfeiffer
Samstag, 26.01.2019

In Raumschiffen kann Stahl besser als Kohlefaser sein

Raumfahrt, das heißt Leichtbau. Jede Tonne mehr Gewicht im Raumschiff ist eine Tonne weniger Nutzlast. Um so überraschender mag es erscheinen, dass Elon Musk angekündigt hat, das neue Starship nicht aus Aluminium oder Kohlefaser zu bauen, sondern aus Stahl. Es soll Menschen um den Mond fliegen und letztlich auch zum Mars bringen, wenn die ehrgeizigen Pläne von SpaceX aufgehen.

Ryan d'Agostino interviewte Musk zu diesen Plänen, die nicht ganz so ungewöhnlich sind, wie sie zunächst erscheinen. Tatsächlich wird die Centaur Oberstufe, eine der effizientesten der Welt, bis heute aus Stahl gebaut und ist dabei viel leichter als alle vergleichenbaren Raketenstufen. Der Trick besteht darin, den Innenraum der Stahltanks unter hohen Druck zu setzen. Die nach außen wirkende Kraft kann millimeterdünne Stahlwände stabilisieren. Das ist ähnlich wie eine unter Druck stehende Coladose, die sich leicht verformen lässt, aber erst nachdem sie geöffnet wurde und der Innendruck entwichen ist. Einige Stähle werden bei tiefen Temperaturen sogar noch stärker, während Kohlefaser und Aluminium eher schwächer und spröde werden. Im Resultat kann Stahl die bessere Wahl sein.

Vor allem hält der Stahl auch höhere Temperaturen von fast 1000 Grad aus. Schon in den 1960er Jahren rechneten Forscher aus, dass damit ein Raumschiff ohne schweres Hitzeschutzschild gebaut werden könnte. Der Trick ist, einen Teil des Treibstoffs in den Tanks über Poren in den Wänden nach außen zu leiten. Ähnlich wie bei einem schwitzenden Menschen bleibt die Außenhaut dadurch kühler. Dazu sind die Tanks doppelwandig gebaut, so dass nur eine kleine Menge des kalten Treibstoffs zwischen den Tankwänden zur Kühlung benötigt wird. Gleichzeitig hilft die doppelte Wand dabei, den Tank zu stabilisieren, damit er nicht ganz so leicht wie eine Coladose zerdrückt werden kann.

Ob Elon Musk, wie er im Interview behauptet, tatsächlich noch nie von dieser Idee gehört hat, ist durchaus zweifelhaft. Selbst Film ein Film mit Werner von Braun, aus dem Jahr 1955, erwähnt bereits die Möglichkeit, ein Raumschiff auf ähnliche Weise zu kühlen. Andererseits passierte es schon häufig, dass Ingenieure unabhängig voneinander Dinge mehrfach erfunden haben. Unzweifelhaft ist, dass diese Ideen bisher noch nie praktisch in einem Raumschiff umgesetzt wurden.

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