Aufgedeckt: Warum beträgt die Dicke der Raketenhülle nur wenige Millimeter?

Beim Anblick des mehrere zehn Meter hohen Giganten „Langer Marsch 5“ kann es leicht zu Missverständnissen kommen: Die Außenhülle dieser riesigen Rakete muss extrem dick und schwer sein, um ausreichend stabil zu sein. Tatsächlich beträgt die Dicke der üblicherweise verwendeten Raketenhülle lediglich 1,2–2 mm, und der dünnste Teil der Verkleidungshülle ist nur 0,3 mm dick. Um ein Beispiel zu geben: Vergleicht man die Rakete mit einem erwachsenen Tier und die Schale mit der Außenhaut des erwachsenen Tiers, dann kann diese Außenhaut als „so dünn wie der Flügel einer Zikade“ beschrieben werden.

Warum also ist diese sogenannte „Haut“ so dünn?

Das Hauptmaterial der „Haut“ ist eine Aluminiumlegierung, die eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist, leicht ist und niedrige Kosten verursacht. Es weist die beste Gesamtleistung während des Fluges der Raketen der Serien Langer Marsch 3A, Langer Marsch 2F und anderer auf und ist somit die beste Wahl für die „Haut“. Noch wichtiger ist, dass Aluminiumlegierungen leicht sind und das Gewicht von Raketen reduzieren können. Man beschreibt Raketen als „dünne Haut und große Füllung“. Wenn die „Haut“ dünn ist, kann mehr Treibstoff geladen und schwerere Satelliten „angehoben“ werden.

Die Raketenhülle ist vor allem deshalb so dünn, um das Gewicht der Rakete zu reduzieren und die Nutzlast zu erhöhen. Reduziert man das Gewicht der Rakete um ein Kilogramm, kann die Nutzlast um ein Kilogramm erhöht werden. Auch das Gewicht von Satelliten und Raumfahrzeugen kann um ein Kilogramm erhöht werden, um Astronauten und Raumfahrzeugen auf ihrem Weg ins All mehr Schutz zu bieten. Im Allgemeinen werden Raketen als Raketen mit „dünner Schale und großer Füllung“ beschrieben, wobei der Großteil des Gewichts vom Treibstoff im Inneren der Rakete ausgeht. Doch Treibstoff ist „totes Gewicht“ und kann nicht beliebig erhöht oder verringert werden. Daher konzentrierten die Raketenkonstrukteure ihre Aufmerksamkeit auf die Außenhülle der Rakete und machten sie dünner, um das Gewicht der Rakete zu reduzieren.

Kann es die Robustheit der Rakete gewährleisten?

Die Außenhülle einer Rakete besteht eigentlich aus mehreren Teilen. Inklusive Haut, Stringer und Rahmenringe. Die Spantringe und Stringer bilden einen zylindrischen Spant, der durch Nieten mit der Außenhaut verbunden wird. Die Hauptaufgabe der Außenhaut besteht in der Formerhaltung, der Übertragung von Scherkräften und der Installation von Instrumentenkabeln, während die Fachwerke die Hauptrolle der Längsstützkraft spielen. Die Beziehung zwischen Stringern, Rahmenringen und Haut ist wie die der Bambusstreifen in einer Laterne und der Gazeabdeckung außen. Die „Hülle“ einer Rakete, die wir normalerweise sehen, ist eigentlich nur ihre „Haut“.

Die „Haut“ der Rakete ist sehr dünn und weich, aber nach wissenschaftlichen Berechnungen und einer Strukturoptimierung auf Grundlage einer Kraftanalyse werden die „Haut“ und der Rahmen mit Nieten befestigt. Jedes Schalensegment verfügt über Tausende von Nieten, die die Festigkeit und Steifigkeit der Gesamtstruktur gewährleisten. Während des Startvorgangs hat die äußere Kraft, egal aus welcher Richtung sie ausgeübt wird, keinen Einfluss auf den Flug der Rakete. Wenn die „Haut“ jedoch zu dünn ist und der innere Rahmen kontinuierlich verdichtet wird, um seine Festigkeit zu gewährleisten, erhöht sich das Gewicht der Schale und der gewünschte Effekt wird nicht erzielt. Daher müssen die Konstrukteure das optimale Verhältnis von „Haut“, Rahmenringen und Stringern berechnen, um sicherzustellen, dass die minimale Materialmenge verwendet wird und gleichzeitig die Festigkeit und Zuverlässigkeit des Raketenkörpers gewährleistet ist.

Die „Haut“-Platte der Verkleidung der großen Rakete „Langer Marsch 5“ ist nur 0,3 mm dick. Bei gleicher Steifigkeit wird das Gewicht des Raketengehäuseteils um mehr als 10 % reduziert. Laut Li Cao, dem Konstrukteur der Raketenstruktur, kann die Rakete auf diese Weise mit mehr Treibstoff beladen werden und die Nutzlast erfolgreich in die Umlaufbahn befördern, während gleichzeitig ihre Stabilität gewährleistet bleibt. Obwohl die Außenhülle der Rakete so dünn wie eine Eierschale ist, kann sie dafür sorgen, dass die Rakete während des Fluges ausreichend stabil ist.

Darüber hinaus sind die Raketentanks der neuen Generation aus China auch sehr dünn, mit einer Wandstärke von nur 1 mm !

Yi Long, Chefdesigner der Trägerrakete Langer Marsch 2F der First Academy of China Aerospace Science and Technology Corporation, zog eine intuitivere Analogie: Die Coca-Cola-Dosen, die wir in unserem täglichen Leben trinken, müssen sehr dünn erscheinen. Wenn wir die gleiche Tragfähigkeit wie unser Raketentank erreichen wollen, kann die Coca-Cola-Dose um zwei Drittel dünner gemacht werden. Das chinesische Volk strebt nach Exzellenz und Perfektion und hinter der Herstellung von Raketen steht der „Einfallsreichtum der Handwerkskunst“. Es ist die harte Arbeit unzähliger herausragender Talente in der Luft- und Raumfahrt, die zu den erstaunlichen Errungenschaften in der Entwicklung der Luft- und Raumfahrtwissenschaft und -technologie geführt hat. Die Weisheit und der Mut der Astronauten haben Chinas Raumfahrtindustrie zu Ruhm verholfen und eine solide Grundlage für den Traum der Menschheit gelegt, das Universum zu erforschen und den Sternen nachzujagen.