RLV

Ein wiederverwendbares Trägersystem ist ein Raumfahrzeug oder Flugzeug, das Orbitalgeschwindigkeit erreichen und zur Erde zurückkehren kann, um erneut zu fliegen, anstatt nach einer einzigen Mission verschlissen zu werden. Der wesentliche Unterschied zu Einweg-Trägersystemen ist die Fähigkeit, intakt zu landen, überprüft und instandgesetzt zu werden und innerhalb eines definierten Wartungszyklus wieder eingesetzt zu werden. Moderne RLVs erreichen dies entweder durch atmungsaktiven Aufstieg in die Höhe gefolgt von Raketenantrieb oder durch vollständig raketenbetriebenen vertikalen Start mit kontrolliertem Abstieg und Landung.

Die wirtschaftliche Logik von RLVs hängt ganz davon ab, schnelle Umläufe und niedrige Kosten pro Flug zu erreichen. Ein einzelnes RLV-Fahrzeug könnte fünf bis zehn Flüge pro Jahr absolvieren, wenn die Landungsbergungszeiten, Strukturprüfungen, Triebwerksüberholungen und Nutzlastintegration kurz gehalten werden können. Das steht in scharfem Gegensatz zu Einweg-Raketen, bei denen jeder Start das gesamte Fahrzeug verbraucht; der Kompromiss besteht darin, dass RLVs schwerere Strukturen und Landesysteme mitführen, was die Entwicklungskosten erhöht und manchmal die Nutzlastkapazität pro Flug verringert.

Die Designherausforderungen für RLVs konzentrieren sich auf den Hitzeschutz beim Wiedereintritt, Fahrwerk, das wiederholte Stoßbelastungen aufnehmen kann, sowie Triebwerke oder Wärmetauscher, die häufig gestartet und gestoppt werden können. Werkstoffkunde wird kritisch: ablative Beschichtungen funktionieren einmal und müssen ersetzt werden, während wiederverwendbare Fliesen oder metallische Wärmeschutzvorrichtungen exakte Positionierung erfordern und durch thermische Wechselbelastung verschleißen können. Hydrauliksysteme, Avionik und Haupttriebwerke unterliegen alle Inspektions- und Austauschintervallen, die in Flugstunden gemessen werden, nicht in Einweg-Einsätzen.

Der Begriff RLV gewann in den 1990er Jahren an Bedeutung, als Raumfahrtagenturen Alternativen zum Space-Shuttle-Programm erkundeten und kommerzielle Startdienstleister mit der Entwicklung vollständig autonomer Fracht- und bemannter Systeme begannen. Einige RLVs landen vertikal unter Triebwerkskraft; andere nutzen horizontale Landebahnen oder Fallschirmsysteme. Der Treibstofftyp variiert: Kerosin und flüssiger Sauerstoff bleiben häufige Wahlmöglichkeiten, obwohl einige Konzepte Methan oder Wasserstoff verwenden. Der russische Buran, das amerikanische Space Shuttle und zeitgenössische kommerzielle Fahrzeuge wie die erste Stufe der SpaceX Falcon 9 gelten alle als RLV-Hardware, unterscheiden sich aber dramatisch in Größe, Zweck und Betriebstempo.

Wartungstechniker, die mit RLVs arbeiten, müssen Schadenstoleranzanalysen, zerstörungsfreie Inspektionsmethoden speziell für Wiedereintrittsbelastete Materialien und die Planung von Überholungen verstehen, die viel detaillierter sind als die Bodenbearbeitung von Einweg-Fahrzeugen. Ein einzelner Flug kann hunderte von Inspektionspunkten offenbaren, von Fliesenlücken bis zum Verschleiß von Triebwerksturbopumpenschaufeln, von denen jeder in die Entscheidung einfließt, ob wieder zu fliegen oder zur Reparatur zu unterbrechen ist.