Strukturen für wiederverwend-
bare Trägersysteme

Zukünftige Trägersysteme werden in der Regel aus zwei Stufen bestehen – einer Unterstufe und einer Oberstufe. Je nach Konzept soll entweder nur die Unterstufe oder sogar beide Stufen rückführbar und wiederverwendbar sein. Die Ansätze unterscheiden sich dabei hinsichtlich aerodynamischer Anforderungen und Landeprinzipien: CALLISTO steht für eine vertikal landende Unterstufe, während REFEX eine geflügelte, horizontal landende Stufe repräsentiert. Im Fokus steht die Entwicklung von Schlüsseltechnologien, die für alle Konzepte relevant sind, ohne eine einzelne Herangehensweise zu bevorzugen.

Raketenstrukturen bestehen aus Tanks, die meist mit tiefgekühlten Medien befüllt werden. Neben dem extremen Leichtbau stellen insbesondere die Temperaturbeständigkeit bei kryogenen Temperaturen (bis zu −250 °C bei flüssigem Wasserstoff) sowie die Belastung durch hohe Temperaturen bei wiederverwendbaren Stufen besondere Herausforderungen an Materialien und Strukturkonzepte.

Das DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie entwickelt faserbasierte Tanksysteme, deren Thermalschutz sowie passende Fertigungstechnologien. Das Leistungsspektrum reicht von der Materialauswahl und dem Strukturdesign bis hin zur Demonstration automatisierter Fertigung im Full-Scale-Maßstab. Für landefähige Stufen entstehen zudem klappbare Landebeine und aerodynamische Steuerelemente (z. B. im Projekt CALLISTO). Die Rückführungsfähigkeit erfordert im Vergleich zu klassischen Einweg-Trägern neue Lösungen – unter anderem beim Thermalschutz, bei den Dichtigkeitsanforderungen von Faserverbund-Tankstrukturen sowie bei deren Zustandsüberwachung und Reparierbarkeit.