Brasilien im Zeitalter des Hyperschallantriebs: Projekt 14-X

Der auf der Fazenda Cabangu bei Palmira im brasilianischen Bundesstaat Minas Gerais geborene Alberto Santos Dumont verzauberte die Welt 1906 mit dem ersten öffentlichen Motorflug mit einem Flugzeug. Häufig wird Santos Dumont als „Vater der Luftfahrt“ bezeichnet. Ihm zu Ehren heißt der lokale Flughafen von Rio de Janeiro „Aeroporto Santos Dumont“. Es war der Beginn einer Ära in der Triebwerke und aerodynamische Flächen, die allgemein durch Flügel symbolisiert werden, den Flug in der Atmosphäre, wie wir ihn heute kennen, prägten. Im Laufe von mehr als einem Jahrhundert Luftfahrt hat sich der Erfindungsreichtum von Wissenschaftlern und Ingenieuren immer weiter gesteigert, je mehr Herausforderungen sich stellten. Von den ersten Kolbenmotoren (Verbrennungsmotoren) bis hin zu den modernen Düsenmotoren (oder Reaktionsmotoren) und den jüngsten Fortschritten bei den Elektromotoren wurde der Traum eines jeden Fliegers – schneller, weiter und höher zu fliegen – durch die Entwicklung neuer Motoren erfüllt.

Doch selbst für die unglaublichsten Maschinen hat die Natur stets unerbittlich ihre Grenzen gesetzt. Schneller zu werden bedeutete, die Widerstandsgrenze zu überschreiten; höher, die Grenze des Sauerstoffs, der für die Verbrennung des Treibstoffs unerlässlich ist; außerdem die Herausforderung, leichtere Flugzeuge zu bauen. Was wie eine Endstation aussah, wurde jedoch mit dem Aufkommen der „Aspirated Hypersonics“ in der Nachkriegszeit zu einem neuen Ausgangspunkt und zu einem Wissensgebiet, das für die Entwicklung von Triebwerken und Flugzeugen verantwortlich ist, die in der Lage sind, mit Geschwindigkeiten über Mach 5 jenseits der Grenze von 10 km Höhe und unter Verwendung von Luftsauerstoff zu operieren, ohne ihn (weiter) transportieren zu müssen. Und wie Santos-Dumont ist auch Brasilien wieder einer der Protagonisten dieser Geschichte, deren Handlung täglich auf den Seiten und Websites der nationalen und internationalen Medien verfolgt werden kann.

Seit Mitte der 1990er Jahre betreibt die brasilianische Luftwaffe „Força Aérea Brasileira“ (FAB) über das Institut für fortgeschrittene Studien „Instituto de Estudos Avançados“ (IEAv), eine militärische Organisation technisch-wissenschaftlicher Art, die zum „Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial“ (DCTA) mit Sitz in São José dos Campos (SP) gehört, aktive Forschung im Bereich der aspirierten Hyperschalltechnologien. Um die Bemühungen zu koordinieren und zu konsolidieren, wurde 2008 das Hypersonic Propulsion Project 14-X „PropHiper“ ins Leben gerufen, dessen Aufgabe es ist, eine Demonstrationsplattform für zwei kritische Technologien für den Bereich des Hyperschalls mit Luftstrom zu entwickeln: das Scramjet-Triebwerk und die aerodynamische Oberfläche des Waveriders. Damit wird das integrierte Scramjet-Waverider-Fahrzeug in der Lage sein, in 30 Kilometern Höhe die zehnfache Schallgeschwindigkeit, d. h. etwa 12.000 Kilometer pro Stunde, zu erreichen. Damit steht Brasilien in einer Reihe mit Ländern wie den Vereinigten Staaten, Japan, Australien, Russland, Frankreich und China, die ebenfalls Forschung und Entwicklung in diesem Bereich betreiben.

Um sein Ziel zu erreichen, wurde das PropHiper-Projekt in vier große Phasen unterteilt, die den Flugtests der wichtigsten Subsysteme des integrierten Fahrzeugs mit der Bezeichnung 14-X W entsprechen. Für jeden Test hat die Projektleitung den Einsatz von Technologiedemonstratoren festgelegt, Artefakte, die speziell für die Demonstration des Betriebs der Subsysteme während des Hyperschallflugs gebaut wurden. Die erste Lieferung entspricht dem Abschluss der „Operação Cruzeiro“, bei der die Demonstrationsplattform des Hyperschall-Saugtriebwerks mit dem Namen „14-X S“ von einem „Hypersonic Accelerator Vehicle“ (HCV), das auf der vom Institut für Luft- und Raumfahrt (IAE) gebauten Höhenforschungsrakete VSB-30 der 32. der Serie basiert, mit etwa 7.500 km/h in der Stratosphäre der Erde zum Start gebracht wird. Für den Bau der 14-X S wurde „Orbital Engenharia“, ein nationales Unternehmen mit großer Erfahrung in der Luft- und Raumfahrt, beauftragt. Die Inspektionen sowie die Qualifizierungs- und Abnahmetests für die Flugerprobung wurden in Zusammenarbeit mit der „IAE“ und dem Institut für Industrieförderung und Koordination „Instituto de Fomento e Coordenação Industrial“ (IFI) durchgeführt.

Die 14-X S wird vom „Centro de Lançamento de Alcântara“ (CLA) aus gestartet. Das „Centro de Lançamento de Alcântara“ ist ein brasilianischer Raketenstartplatz an der Atlantikküste bei Alcântara im Bundesstaat Maranhão. Es ist weltweit der am dichtesten am Äquator gelegene Startplatz. Zur Unterstützung der Operation wird auch das „Centro de Lançamento da Barreira do Inferno“ (CLBI) als Außenstation für die redundante Verfolgung der Flugbahn genutzt. Das Startzentrum „Barreira do Inferno“ ist eine Raketenstartbasis der brasilianischen Weltraumbehörde. Es wurde 1965 gegründet und befindet sich in der Nähe des Strandes Ponta Negra in der Nähe von Natal, der Hauptstadt des Bundesstaates Rio Grande do Norte. So schließt die Operation „Cruzeiro“ einen Zyklus von etwas mehr als einem Jahrzehnt systematischer Bemühungen um die Schaffung der Grundlagen für die Entwicklung von Hyperschalltechnologien, während sie gleichzeitig einen neuen, noch nie dagewesenen Zyklus von Hyperschallbestrebungen auf nationalem Boden einleitet.