Kapsel

Eine Kapsel ist eine versiegelte, druckdichte Kabine in der Nase oder im vorderen Bereich eines Raumfahrzeugs oder einer Trägerrakete, die dazu ausgelegt ist, Besatzungsmitglieder und wichtige Lebenserhaltungssysteme während des Flugs aufzunehmen. Anders als ein Rumpf, der Bestandteil der Flugzeugstruktur ist, wird eine Kapsel als eigenständiges, wiedergewinnbares Modul entwickelt. Sie muss extreme Temperaturen beim Aufstieg und Wiedereintritt aushalten, Innendruck in der Höhe halten und Insassen vor Strahlung und Mikrometeoriten schützen.

Das Kapseldesign variiert je nach Missionsanforderung. Die Mercury- und Gemini-Kapseln waren kegelförmig, etwa 2,4 bis 3,9 Meter im Durchmesser, mit einem stumpfen Wärmeschild auf der Unterseite, um Wiedereintrittstemperaturen über 3000 Grad Fahrenheit zu dissipieren. Apollo-Kommando- und Servicemodul verwendeten eine ähnliche konische Geometrie. Moderne Sojus-Kapseln nutzen ein vergleichbares Layout mit einem angebrachten und vor dem Abstieg abgestoßenen Servicemodul. SpaceX's Crew Dragon verwendet eine Kapselarchitektur, die vom Dragon-Frachtfahrzeug abgeleitet ist, mit acht SuperDraco-Triebwerken für Notabbruch und Landebeinen für kontrollierten Abstieg.

Bei Wartung und Inspektion müssen Kapselstrukturen auf die Befestigung des Wärmeschildes überprüft werden, typischerweise gelötet oder geklebt, sowie auf Druckbehälterschweißnähte, Lukenabdichtungen und Fensterintegrität. Mikrorissse in Aluminium-Legierungen der Druckschale können sich unter thermischen Wechselbeanspruchungen entwickeln und müssen durch Wirbelstromprüfung oder radiographische Inspektion gefunden werden. Alle Durchführungen, einschließlich Andockstutzen und Triebwerksleitungen, sind kritische Punkte, an denen Lecks oder Spannungskonzentrationen auftreten können.

Der Begriff 'Kapsel' leitet sich von ihrer Rolle als Schutzschale ab, wobei das Wort auch die Ähnlichkeit früher Raumfahrzeuge mit pharmazeutischen Kapseln widerspiegelt: ein kompakter Behälter, der von einem größeren Fahrzeug aufgenommen und intakt ausgestoßen wird. Das unterscheidet sich von älteren Designs mit Flügeln, die beim Wiedereintritt auf aerodynamischen Auftrieb angewiesen sind, statt eines ballistischen Abstiegs unter Fallschirmen.

Die Kapselarchitektur bleibt Standard für bemannte Missionen, weil sie Wiedereintrittsysteme vereinfacht, schnelle Besatzungsvakuumierung durch Abbruchmotoren ermöglicht und die Bergung und Überholung nach dem Flug unkompliziert macht. Der modulare Ansatz trennt auch Besatzungssicherheitssysteme von Antrieb und Ladefunktionen, eine kritische Redundanz in der bemannten Raumfahrt.