Universität Tokio testet einen 'Magnetschild' für Raumschiffe

Forscher der Universität Tokio haben eine innovative Technologie getestet, die darauf abzielt, die thermische Belastung wiederverwendbarer Raumfahrzeuge beim Eintritt in die Atmosphäre drastisch zu reduzieren. Laut Ixbt.com haben die Wissenschaftler auf schwere Wärmeisolierungen verzichtet und einen speziellen Versuchsaufbau zur Untersuchung der magnetohydrodynamischen Bremsung entwickelt. In Labortests gelang es einem leistungsstarken elektromagnetischen Gerät, die Struktur der erhitzten Schicht um das Modell herum zu verändern. Dies berichtet Ixbt.com berichtet.

Es ist bekannt, dass beim Eintritt eines Raumfahrzeugs in die Atmosphäre mit Hyperschallgeschwindigkeit eine Stoßwelle vor dem Gerät entsteht. Das umgebende Gas erhitzt sich auf mehrere tausend Grad und verwandelt sich teilweise in Plasma. Derzeit werden zum Schutz vor diesen extremen Temperaturen spezielle hitzebeständige Kacheln oder ablative Materialien verwendet. Solche Schutzmaßnahmen erhöhen jedoch das Gewicht der Konstruktion erheblich und erfordern eine ständige Wartung.

Vorteile des magnetohydrodynamischen Ansatzes

Der vorgeschlagene neue Ansatz basiert auf der direkten Beeinflussung des ionisierten Gases. Ein starkes Magnetfeld soll die heiße Plasmaschicht ausdehnen und von der Oberfläche des Raumfahrzeugs wegdrücken. Theoretisch reduziert dies nicht nur die Erwärmung des Rumpfes, sondern erhöht auch den aerodynamischen Widerstand, was zu einer schnelleren Abbremsung beiträgt. Früher wurden solche Experimente hauptsächlich mit Permanentmagneten in kleinen Modellen durchgeführt.

Frühere Methoden schränkten jedoch die Möglichkeit ein, die Stärke und Konfiguration des Magnetfeldes zu verändern. Japanische Wissenschaftler verwendeten stattdessen einen kompakten gepulsten Elektromagneten mit einem System aus einstellbaren Spulen. Während der Tests wurde das Modell einer Stoßwelle mit Geschwindigkeiten von über 7 Kilometern pro Sekunde ausgesetzt.

Experimentelle Ergebnisse und Ausblick

Da die Stoßwelle nur wenige zehn Mikrosekunden dauerte, mussten die Forscher ihr Auftreten, den elektromagnetischen Impuls und die Hochgeschwindigkeitskameraaufnahmen extrem präzise synchronisieren. Im Experiment wurden Magnetfeldstärken von 1,24 und 1,58 Tesla erreicht. Dies ist ein doppelt so hohes Ergebnis wie bei den bisher verwendeten Neodym-Permanentmagneten.

Nach Aktivierung des Elektromagneten wurde eine Verdickung der lichtemittierenden Schicht des erhitzten Gases um 15 Prozent beobachtet. Dies zeigt, dass das Magnetfeld den Zustand und die Struktur der Plasmaschicht tatsächlich verändert hat. Obwohl es sich derzeit nur um ein Laborexperiment und nicht um einen fertigen Weltraumschild handelt, wird erwartet, dass die Technologie in Zukunft unter realen Bedingungen getestet wird.