Hardware

30 Jahre Space Shuttle

Die Nasa hat nach dem Flug des Space Shuttles Atlantis im Juli die Flüge mit den Raumfähren eingestellt. Bei aller denkbaren Kritik bleibt festzuhalten, dass die fünf Shuttles Atlantis, Challenger, Columbia, Discovery und Endeavour über 30 Jahre hinweg die Raumfahrt dominierten. Ob heutige PLM-Lösungen einen Teil der aufgetretenen Probleme verhindert hätten, kann man nur vermuten. Fast jeder CAD-Anwender hält aber heute ein Überbleibsel aus der Raumfahrtforschung in Händen: die 3D-Maus.
36 Mal legte ein Space Shuttle an der Internationalen Raumstation (International Space Station – ISS) an. Im Mai gelangen dem ESA-Astronauten Paolo Nespoli beim Rückflug zur Erde mit einer Sojus-Kapsel aus knapp 200 m Entfernung erstmals solche Aufnahmen der ISS mit einem angedockten Shuttle, hier die Endeavour.(Bild: Nasa)

Mit der Landung der Raumfähre Atlantis am 21. Juli dieses Jahres ist die Ära der Space-Shuttle-Flüge zu Ende gegangen – sofern nicht zumindest ein Shuttle angesichts der Sojus-Pannen doch noch reaktiviert wird. Seit dem Erstflug vor etwas mehr als 30 Jahren (die Columbia startete am 12. April 1981 zum ersten erfolgreichen Flug) starteten laut offizieller Statistik 847 Crew-Mitglieder (355 Menschen) mit den Shuttles in den Weltraum. Bis auf 14 kamen alle gesund zur Erde zurück; sieben Astronauten verloren ihr Leben, als die Challenger 1986 kurz nach dem Start verunglückte, die anderen sieben beim missglückten Wiedereintritt der Columbia 2003. Beide Unfälle verdeutlichen zugleich die enormen Belastungen, denen ein Raumfahrzeug beim Start und beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre ausgesetzt ist.

Allein die drei, über 4 m langen Haupttriebwerke waren während des Starts und Aufstiegs rund 8,5 min in Betrieb – dabei wurden rund 1.900 m³ Flüssigtreibstoff (ein Gemisch aus flüssigem Wasserstoff und flüssigem Sauerstoff) verbrannt. Und während der flüssige Wasserstoff zunächst auf unter - 250 °C gekühlt werden musste, erreichte die Temperatur in der Brennkammer über 3.000 °C. Lassen sich solche extremen Temperaturen innerhalb der Brennkammer noch ‚relativ‘ einfach beherrschen, sind die über 1.500 °C an den hochbelasteten Stellen der Struktur (Nase, Flügelvorderkanten und Unterseite) beim Wiedereintritt deutlich schwieriger zu handhaben. Das beweisen die vielen Probleme, die mit den verwendeten Hitzeschutzkacheln auftraten. Dass sowohl die Triebwerke wie auch die Shuttles selbst für den mehrmaligen Einsatz gedacht waren, machte die Auslegung nicht einfacher.

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Dass ein System wie das Space Shuttle nicht nur bei seiner eigenen Auslegung, sondern auch bei seinem Einsatz zahlreiche Innovationen mit sich bringt, lässt sich auch aus deutscher Sicht an zwei interessanten Beispielen belegen. Einerseits sind da die so genannten Leichtbauroboter, die der Roboterspezialist Kuka in langjähriger Partnerschaft mit dem Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) entwickelte. Seine Vorfahren wurden einst für die D2-Mission entwickelt. Anlässlich dieses Fluges mit der Columbia, an dem auch die beiden deutschen Astronauten Hans Schlegel und Ulrich Walter teilnahmen, gelang es erstmals, mit ‚Rotex‘ einen Roboter im Weltraum von der Erde aus fernzusteuern. Damals ließ sich damit sogar ein frei schwebender Gegenstand einfangen.

Das zweite Beispiel hängt eng mit dem Rotex-Experiment zusammen: Um den Roboterarm zu steuern, benötigte man eine entsprechende ‚Schnittstelle‘, um die Bewegungen der Hand in solche des Roboters umzusetzen. Auch hier fanden die Spezialisten des DLR zusammen mit Industriepartnern eine Lösung, die heute in Form der 3D-Maus fast jeder CAD-Anwender täglich in Gebrauch hat. Der CAD-CAM REPORT wird anlässlich des Endes der Space-Shuttle-Flüge über die Entwicklung der 3D-Maus in einer der kommenden Ausgabe ausführlicher berichten.


Michael Corban, CAD-CAM REPORT

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