Hitzeschild

Ein Hitzeschild (Thermal Protection System, TPS) schützt ein Raumfahrzeug beim Wiedereintritt in eine Atmosphäre vor der extremen Reibungshitze. Bei der Rückkehr aus einer Erdumlaufbahn (etwa 7,8 km/s) entstehen Temperaturen von über 1.600 °C; bei Rückkehr vom Mond (11 km/s) sogar über 2.500 °C.

Es gibt zwei Haupttypen: Ablative Hitzeschilde verdampfen kontrolliert und tragen dabei Wärme ab, wie ein schmelzendes Eisbonbon im heißen Wind. Das Apollo-Kommandomodul, die Stardust-Kapsel und Orion verwenden dieses Prinzip mit Materialien wie PICA (Phenolic Impregnated Carbon Ablator) oder AVCOAT. Wiederverwendbare Hitzeschilde wie die Keramikkacheln des Space Shuttle isolieren durch geringe Wärmeleitfähigkeit, sie können bis 1.260 °C an der Oberfläche glühen, während die Rückseite handwarm bleibt.

SpaceX entwickelte für Starship einen neuartigen Ansatz: hexagonale Hitzeschutzkacheln aus keramischem Material, ergänzt durch transpiratives Kühlen (Film Cooling) an besonders belasteten Stellen. Die Kacheln sollen wiederverwendbar sein.

Ein Hitzeschild-Versagen ist katastrophal: Der Verlust der Columbia am 1. Februar 2003 wurde durch ein beim Start beschädigtes Hitzeschild-Panel an der Vorderkante des linken Flügels verursacht. Heißes Plasma drang beim Wiedereintritt ein und zerstörte die innere Struktur.