Rumänische ATD entwickelt einen wiederzündbaren 10-kN-Raketentriebwerk: Tests mit variablem Schub im Fokus des ESA-Programms für künftige Träger
Das rumänische Unternehmen ATD Aerospace RS SRL entwickelt ein Raketentriebwerk mit 10 Kilonewton (10 kN) Schub, das wiederzündbar ist und dessen Schub sich im Flug regeln lässt. Es handelt sich um eine Technologie, die zunehmend wichtiger wird, da Europa – und ebenso der globale Markt – sich der Wiederverwendung von Raketenstufen, komplexeren Manövermissionen im Weltraum sowie Fahrzeugen zuwendet, die nach längerer Treibstofflagerung zuverlässig funktionieren müssen.
Die Entwicklung stützt sich auf das frühere 1-kN-Triebwerk von ATD, das mit Unterstützung der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) entstand, und zuvor entwickelte das Unternehmen mehrere kleinere Triebwerke im Bereich von 0,5 bis 1 kN. Ein solcher „kleiner“ Schub ist in Raumfahrtsystemen oft entscheidend: Er wird für Lageregelung, präzise Manöver, Orbitkorrekturen oder feine Landephasen genutzt, in denen Stabilität und Wiederholbarkeit wichtiger sind als rohe Leistung.
Im Zentrum des neuen Projekts steht eine größere Skalierung – ein Triebwerk, das in der Praxis eine Nische zwischen Korrekturtriebwerken und Antrieben für Hauptstufen füllen könnte, insbesondere in Szenarien, in denen mehrere Zündungen, eine präzise „Dosierung“ der Kraft sowie ein zuverlässiges Abschalten und Wiederzünden in kurzen Zeitabständen erforderlich sind.
Test aus 2025: Wasserkühlung und Schubzyklen
Nach verfügbaren Informationen zum Projekt wurde 2025 in Rumänien eine Zündung eines Prototyps in einer wassergekühlten Variante durchgeführt. Während der Erprobung arbeitete das Triebwerk im Modus variablen Schubs: Von 100% Nennschub wechselte es auf 60% und kehrte auf 100% zurück, womit die Stabilität im Übergangsbetrieb überprüft wurde. Gerade solche „Übergänge“ gehören zu den empfindlichsten Teilen der Arbeit, da sie eine präzise Steuerung der Kraftstoff- und Oxidatorströme, die Druckkontrolle sowie die zuverlässige Aufrechterhaltung der Verbrennung ohne Instabilitäten erfordern, die zu einem Abbruch oder zu thermischen Spitzenbelastungen führen können.
Bei den Testzündungen wurde eine Reihe von Sensoren eingesetzt, um das Triebwerk detailliert zu charakterisieren: von Druck- und Temperaturmessungen über Durchfluss und Vibrationen bis hin zu Parametern, die das Flammenverhalten und die thermische Belastung kritischer Bauteile verfolgen. Ein solcher Datensatz ist gewöhnlich entscheidend für den nächsten Schritt – den Übergang von der Demonstration zu einer Konfiguration, die für längere Zündungen und strengere Zuverlässigkeitskriterien bereit ist.
Auch wenn Videos von Testzündungen in der Öffentlichkeit oft als „Feuerwerk“ wahrgenommen werden, ist der ingenieurtechnische Sinn solcher Kampagnen nüchtern und sehr konkret: Die gesammelten Daten dienen der Überprüfung von Rechenmodellen, dem Schließen von Design-Unbekannten sowie der Definition sicherer Betriebsgrenzen, bevor das Triebwerk in eine anspruchsvollere Entwicklungsphase eintritt.
Warum 10 kN eine wichtige Schwelle sind
Ein Schub von 10 kN liegt in einem Bereich, in dem das Triebwerk bereits als praktisches „Werkzeug“ für Operationen betrachtet werden kann, die bis vor kurzem größeren Systemen oder speziellen Antriebskonzepten vorbehalten waren. Dreht man das Triebwerk „auf den Kopf“, kann ein Schub dieser Größenordnung auf der Erde ungefähr eine Masse von rund 1000 Kilogramm tragen – vergleichbar mit dem Gewicht eines typischen Nilpferds. In der vorgesehenen Anwendung kann ein solches Triebwerk dazu dienen, den Abstieg einer Raketenstufe abzubremsen und eine kontrollierte, weiche Landung zu ermöglichen, insbesondere in der Endphase, in der eine feine Regelung von Geschwindigkeit und Höhe wichtig ist.
Für Wiederverwendbarkeit ist variabler Schub kein „Luxus“, sondern eine praktische Notwendigkeit. Eine Stufe, die durch die Atmosphäre zurückkehrt, durchläuft Phasen, in denen sie einen kurzen, starken Impuls benötigt, dann ein längeres „Halten“ geringeren Schubs und anschließend wieder eine Erhöhung. Im Weltraum hingegen ermöglicht dasselbe Prinzip äußerst präzise Manöver in Zielnähe – etwa beim Anflug auf ein Servicemodul, einen Satelliten oder eine Plattform, auf der ohne ruckartige Bewegungen gelandet werden muss.
In der Praxis unterscheidet gerade die Fähigkeit zum kontrollierten „Herunterregeln“ des Schubs (Throttling) sowie zum Wiederzünden nach dem Abschalten einen Demonstrator von einem Triebwerk, das in ein Landungsszenario oder in Operationen integriert werden kann, die mehrere Bahnkorrekturen erfordern.
Hypergole Treibstoffe: zuverlässiger Start, aber anspruchsvolle Logistik
Das Triebwerk nutzt hypergole Treibstoffe – Kombinationen aus Treibstoff und Oxidator, die sich beim Kontakt selbst entzünden, ohne ein externes Zündsystem. NASA beschreibt in ihren Materialien zu Treibstoffflüssigkeiten hypergole Treibstoffe als bei Kontakt der Komponenten „selbstentzündlich“, was sie besonders geeignet macht für Systeme, die einen zuverlässigen Start „auf Abruf“ benötigen. Gleichzeitig zählen viele hypergole Systeme zu sogenannten „lagerfähigen“ Antrieben: Die Flüssigkeiten können über längere Zeit bei Umgebungsbedingungen in Tanks gehalten werden, was für Fahrzeuge wichtig ist, die nach Monaten oder Jahren im Weltraum oder in der Missionsvorbereitung zündbereit sein müssen.
Doch hypergole Systeme haben auch ihren Preis. Traditionelle Kombinationen wie Hydrazin-Derivate und Distickstofftetroxid sind für hohe Toxizität und komplexe Sicherheitsprotokolle beim Handling, Lagern und Betanken bekannt. Deshalb werden in europäischen Programmen zunehmend Alternativen mit geringerer Toxizität untersucht, doch die hypergole Technologie bleibt in Teilen der Raumfahrtoperationen weiterhin Standard – gerade wegen Zuverlässigkeit, einfacher Wiederzündung und bewährtem Verhalten über ein breites Spektrum von Bedingungen.
Für Triebwerke, die auf mehrere Zündungen abzielen, reduziert der hypergole Ansatz die Komplexität des Zündsystems, erhöht aber die Anforderungen an die Sicherheit am Boden. Das ist ein Kompromiss, der je nach Zweck bewertet wird: Was für einen Antrieb akzeptabel ist, der in der späten Missionsphase oder auf einer Oberstufe arbeitet, ist nicht unbedingt dasselbe wie für einen Antrieb, der häufig befüllt und entleert wird oder in einem intensiveren Betriebskreislauf eingesetzt werden soll.
Drei Designs bis zum autonomen Kühlsystem
Der Entwicklungsplan sieht drei Ausführungen des Triebwerks vor. Die erste ist eine Demonstration ohne Kühlung, die als grundlegende Überprüfung von Konzept und Geometrie dient, aber auch als Testfeld für die Entwicklung von Ventilen, Injektoren und Schubregelung. Die zweite ist eine wassergekühlte Version – wie im Test verwendet – die längere Zündungen und eine sicherere Erprobung des Verhaltens bei Schubänderungen ermöglicht, ohne dass Kammer und Düse zu schnell überhitzen.
Der dritte Schritt ist ein eigenständiges, „geschlossenes“ Triebwerk, das seine eigene Kühlung integriert, also auf regenerative Kühlung umstellt, bei der Wärme durch den Fluss der Treibstoffflüssigkeit durch Kanäle in den Kammerwänden abgeführt wird. Regenerative Kühlung ist in der Praxis einer der anspruchsvollsten Teile des Designs von Flüssigkeitstriebwerken: Sie erfordert eine präzise Fertigung der Kanäle, eine sorgfältige Materialwahl, die Kontrolle thermischer Spannungen sowie eine stabile Hydraulik in allen Betriebszuständen.
Warum ist dieser Schritt entscheidend? Weil regenerative Kühlung dem Triebwerk einen „längeren Atem“ eröffnet: längere Zündungen, mehr Zyklen, ein stabileres thermisches Bild und ein geringeres Risiko lokaler Überhitzungen. In praktischen Anwendungen, besonders bei einem Triebwerk, das in der Landephase arbeiten soll, lässt sich die thermische Belastung nicht auf einen kurzen „Blitz“ reduzieren – das System muss kontinuierlichen Betrieb und mehrere Schubänderungen ohne Verlust der Zuverlässigkeit aushalten.
Zugleich bedeutet der Übergang zu einem autonomen Kühlsystem einen Schritt näher an der realen Integration: Das Triebwerk ist kein „Labor“-Aufbau mehr, der von externer Infrastruktur abhängt, sondern wird zu einem Subsystem, das in ein größeres System einer Raketenstufe, eines Moduls oder eines Demonstrators integriert werden kann.
Breiterer Kontext: ESA-Vorbereitung auf eine neue Ära des Startens
Das Projekt fügt sich in das ESA-Programm Future Launchers Preparatory Programme (FLPP) ein – ein Programm, das laut ESA-Beschreibungen der europäischen Industrie hilft, die Technologien, Systeme und Partnerschaften zu entwickeln, die für ein modulares, wiederverwendbares und kommerziell tragfähiges Ökosystem des Raumtransports benötigt werden. FLPP befasst sich genau mit der Entwicklungsphase, die für die Industrie am riskantesten ist: Technologien, die noch nicht reif genug sind, um ohne großes Risiko in operative Raketen integriert zu werden, aber einen großen Sprung bei Leistung, Kosten oder Missionsflexibilität bringen können.
In diesem Sinne haben Triebwerke mit Mehrfachzündung und variablem Schub einen doppelten Wert. Erstens ermöglichen sie neue Rückkehr- und Landeprofile, bei denen während der Rückkehr mehrere Triebwerksphasen abgearbeitet werden müssen – vom Abbremsen bis zum finalen „weichen“ Kontakt. Zweitens öffnet ähnliche Technologie die Tür zu Manövern im Weltraum: von „Tugs“, die Nutzlast zwischen Orbits bewegen, über Satellitenservice bis zu Missionen zur Entfernung von Weltraummüll, bei denen ein feiner und zuverlässiger Antriebsbetrieb oft wichtiger ist als maximaler Schub.
Für die europäische Industrie ist das auch eine Frage der Wettbewerbsfähigkeit. Im Segment Wiederverwendung und schneller Startzyklen wird das Innovationstempo oft von denen bestimmt, die Ideen am schnellsten in geprüfte Demonstratoren verwandeln. FLPP ist genau als Mechanismus konzipiert, der das technologische Risiko senkt und den Übergang vom Konzept zu getesteten, dokumentierten Ergebnissen beschleunigt.
Was TRL 5 bedeutet und warum Projekte daran oft scheitern
ESA nutzt in ihren technischen Leitlinien die Skala Technology Readiness Levels (TRL) von 1 bis 9 zur Bewertung der Technologiereife. Auf dieser Skala bezeichnet TRL 5 in der Regel die Validierung einer Komponente oder eines Demonstrators in einer relevanten Umgebung – ein Schritt, in dem vom Labor-Nachweis zu Tests übergegangen wird, die realen Betriebsbedingungen näherkommen. Es ist die Stufe, auf der häufig „verborgene“ Schwächen sichtbar werden: thermische Reserven, Fertigungstoleranzen, Verhalten in Transienten, Empfindlichkeit gegenüber Vibrationen sowie Grenzen der Steuerbarkeit bei schnellen Schubänderungen.
Nach verfügbaren Informationen zum Projekt finanziert ESA die Entwicklung bis zu einem erfolgreichen Test des finalen Triebwerks mit regenerativer Kühlung, mit einer kleineren Zünddemonstration, die die Technologie auf TRL-5-Niveau bringen soll. Ein solches Ziel bedeutet, dass vom Projekt mehr als eine einmalige Zündung erwartet wird: Wiederholbarkeit, Kontrolle, Verständnis der Betriebsgrenzen und dokumentierte Ergebnisse, die die nächste Phase ermöglichen – Integration in ein größeres System oder den Übergang zur Entwicklung eines größeren Demonstrators.
In der Raketentechnik ist TRL 5 oft die Schwelle, an der entschieden wird, ob ein Projekt zur Grundlage für eine neue Plattform wird oder als „Proof of Concept“ bleibt. Erfolg auf dieser Stufe bedeutet nicht, dass das Triebwerk flugbereit ist, aber er bedeutet, dass das Risiko deutlich sinkt und ein Weg zu TRL 6 und darüber hinaus geplant werden kann, wo Demonstrationen unter noch realistischeren Bedingungen folgen.
Rumänische Nische in der europäischen Lieferkette
ATD Aerospace RS SRL ist ein kleines und mittleres Unternehmen, das auf die Entwicklung von Antrieben und Autopiloten spezialisiert ist, einschließlich Hardware und Software, und hat laut Beschreibungen im rumänischen Katalog der Raumfahrtkapazitäten an der Entwicklung fester Raketentriebwerke, Flüssigkeitstriebwerke und spezialisierter Navigationspakete für Höhen-Drohnen und verwandte Systeme mitgewirkt. In der europäischen Trägerindustrie, die von großen Integratoren dominiert wird, sind gerade solche Unternehmen oft die Quelle spezialisierter Lösungen: von Ventilen und Injektoren bis zu Steuerungsalgorithmen und Diagnostik.
Für Länder wie Rumänien ist das auch eine strategische Chance. Die Teilnahme an ESA-Programmen kann Sichtbarkeit, Wissenstransfer und den Einstieg in Projekte bedeuten, die später in den Markt übergehen – sei es durch Kooperationen oder durch Exportverträge für einzelne Subsysteme. In der Praxis wachsen viele Raumfahrttechnologien nicht „auf einmal“, sondern über eine Reihe kleinerer Nachweise: vom 1-kN-Triebwerk über den Sprung auf 10 kN bis zur Integration in einen Rückkehr-Demonstrator oder das Antriebsmodul eines künftigen Fahrzeugs.
Für die europäische Lieferkette bedeutet das auch Diversifizierung. Je mehr fähige Zulieferer und Entwicklungsteams es gibt, desto größer ist die Widerstandsfähigkeit der Industrie gegenüber Verzögerungen, und die Möglichkeiten für parallele Entwicklungen – von „grüneren“ Treibstoffen bis zu neuen Kühltechnologien – werden realistischer.
Was als Nächstes kommt: von der Prototyp-Zündung zur operativen Anwendung
Bei der Entwicklung von Flüssigkeitstriebwerken ist die Strecke zwischen einem erfolgreichen „Hot-Fire“-Test und der realen Anwendung oft der längste und teuerste Teil des Weges. Es ist notwendig, Zyklen zu wiederholen, die Zünddauer zu verlängern, den Betriebsbereich zu erweitern, die Zuverlässigkeit der Wiederzündung nachzuweisen und zu zeigen, dass das Triebwerk Fertigungsvariationen und reale Integrationsbedingungen verkraften kann. Für ein Triebwerk, das für Landungen vorgesehen ist, umfasst das auch Tests der Regelungsdynamik: wie schnell und stabil das System auf einen Befehl zur Schubänderung reagieren kann, wie es sich in einer Vibrationsumgebung verhält und wie es sich thermisch zwischen den Zyklen „beruhigt“.
Wenn der geplante Übergang zur regenerativen Kühlung erfolgreich ist und wenn die Ergebnisse bestätigen, dass das Triebwerk über einen weiten Schubbereich und über mehrere Zündzyklen hinweg stabil bleibt, könnte ein solches System zu einem der „kleinen, aber entscheidenden“ Teile des europäischen Puzzles werden: eine Technologie, die man bei spektakulären Starts nicht sieht, die aber darüber entscheidet, ob eine Stufe sicher zurückkehrt und ob eine Mission genügend Manövrierreserve für präzise Bahnsteuerung und ein sanftes Ende des Fluges hat.
Quellen:- Europäische Weltraumorganisation (ESA) – offizielle Beschreibung des FLPP-Programms und der Ziele zur Entwicklung von Technologien für den künftigen europäischen Raumtransport (Link)
- Europäische Weltraumorganisation (ESA) – Überblick über die Aktivitäten „Future space transportation“ und Programme zur Entwicklung neuer Antriebs- und Systemlösungen (Link)
- Europäische Weltraumorganisation (ESA) – Erklärung der Skala Technology Readiness Levels (TRL) und der Kriterien zur Bewertung der Technologiereife (Link)
- NASA Kennedy Space Center – Überblick über hypergole Treibstoffe und ihre grundlegenden Eigenschaften (Link)
- Romanian Space Catalogue (Spring 2025) – Beschreibung des Unternehmens ATD Aerospace RS SRL und seiner Tätigkeitsfelder in Antrieb und Navigation (Link)
- Kompass Rumänien – Grunddaten zum Unternehmen ATD Aerospace RS SRL (Sitz und Forschungs- und Entwicklungsaktivität) (Link)
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Erstellungszeitpunkt: 3 Stunden zuvor