Mach-5-Test liefert seltene Flugdaten für Hyperschallantriebe

Hyperschallflug gilt als einer der anspruchsvollsten Bereiche der Luft- und Raumfahrttechnik. Geschwindigkeiten von mehr als Mach 5 erzeugen extreme Temperaturen, starke Stoßwellen und enorme mechanische Belastungen. Gleichzeitig fehlen Forschenden häufig reale Flugdaten, um neue Konzepte zu überprüfen.

Ein Testflug der Mission Cassowary Vex sollte genau hier ansetzen. Am 27. Februar 2026 startete vom Wallops Flight Facility der NASA in Virginia eine suborbitale Testplattform, die einen luftatmenden Hyperschallantrieb im realen Flug untersuchen sollte.

Der Flug erreichte Geschwindigkeiten von mehr als Mach 5 und sammelte Telemetriedaten zu Antrieb, Struktur und Flugverhalten eines neuen Demonstrators.

Hyperschalltests sind ein Engpass

Weltweit investieren Staaten stark in Hyperschalltechnologien. Die Entwicklung gilt als strategisch relevant, weil Flugkörper bei diesen Geschwindigkeiten schwer zu verfolgen und abzufangen sind. Das US-Verteidigungsministerium verfolgt derzeit rund 70 Programme in diesem Bereich. Ein Problem bleibt jedoch die Testinfrastruktur.

Windkanäle liefern wichtige aerodynamische Daten, doch sie können reale Flugbedingungen nur begrenzt simulieren. Besonders komplex sind Effekte wie Stoßwellen, extreme Hitze oder chemische Veränderungen der Luft bei Hyperschallgeschwindigkeit.

Genau hier setzt das Programm HyCAT (High-Cadence Airborne Testing Capabilities) der Defense Innovation Unit an. Ziel ist es, Flugtests häufiger und günstiger durchzuführen. Neue Technologien sollen schneller unter realen Bedingungen erprobt werden.

„Der Zugang zum kommerziellen und nicht-traditionellen Ökosystem ist ein wichtiger Faktor für die Beschleunigung des Fortschritts in der Hypersonik-Community, insbesondere für die Verkürzung der Missionszeitpläne und die Steigerung der Massenproduktionsfähigkeit und Erschwinglichkeit“, sagte Oberstleutnant Nicholas Estep, Direktor für neue Technologien bei der Defense Innovation Unit.

Rakete bringt Demonstrator auf Hyperschallgeschwindigkeit

Der Testflug kombinierte mehrere Technologien. Zunächst brachte eine Trägerrakete die Nutzlast auf Geschwindigkeit und Höhe. Danach wurde der Hyperschall-Demonstrator freigesetzt, um seinen luftatmenden Antrieb zu testen.

Zum Einsatz kam die HASTE-Rakete von Rocket Lab. Der Name steht für Hypersonic Accelerator Suborbital Test Electron. Die Rakete basiert auf der bekannten Electron-Trägerrakete, wurde jedoch speziell für Hyperschalltests angepasst.

Für die Mission erhielt sie eine verlängerte Nutzlastverkleidung. Diese reduziert den Luftwiderstand und ermöglicht es, Testfahrzeuge in relativ niedrigen Höhen freizusetzen. Das ist entscheidend für luftatmende Antriebe, die Sauerstoff aus der Umgebungsluft nutzen.

Suborbitale Flugbahnen erlauben es außerdem, Testprofile im Hyperschallbereich zu erreichen, ohne eine vollständige Umlaufbahn zu fliegen.

Scramjet: Luftatmender Antrieb für extreme Geschwindigkeiten

Im Mittelpunkt der Mission stand der DART AE-Demonstrator des Unternehmens Hypersonix Launch Systems. Das rund 3 m lange Testfahrzeug nutzt einen Scramjet-Antrieb namens SPARTAN, der mit gasförmigem Wasserstoff betrieben wird.

Scramjet steht für Supersonic Combustion Ramjet. Anders als bei klassischen Strahltriebwerken wird die Luft im Motor nicht stark abgebremst. Sie strömt weiterhin mit Überschallgeschwindigkeit durch die Brennkammer. Dadurch kann der Antrieb bei sehr hohen Fluggeschwindigkeiten effizient arbeiten.

Allerdings hat diese Technologie eine wichtige Einschränkung: Scramjets funktionieren erst bei sehr hohen Geschwindigkeiten. Typischerweise benötigen sie Mach 4 bis Mach 5, um stabil zu arbeiten. Deshalb müssen sie zunächst von Raketen oder anderen Trägersystemen beschleunigt werden. Genau diese Rolle übernahm die HASTE-Rakete im Cassowary-Vex-Test.

Additive Fertigung beschleunigt Entwicklung

Der Demonstrator nutzt in vielen Strukturteilen additive Fertigung, also 3D-Druck. Dabei werden Bauteile aus Hochtemperaturlegierungen schichtweise aufgebaut. Diese Materialien müssen Temperaturen von mehr als 1000 °C standhalten, die bei Hyperschallflug durch Luftreibung entstehen.

Additive Fertigung bietet mehrere Vorteile. Konstruktionen lassen sich schneller anpassen und Bauteile schneller produzieren. Dadurch können Testfahrzeuge in kürzerer Zeit gebaut werden.

Wasserstoff als Treibstoff

Der SPARTAN-Scramjet nutzt gasförmigen Wasserstoff. Dieser Treibstoff eignet sich besonders für Hyperschallantriebe. Wasserstoff besitzt eine hohe Flammgeschwindigkeit und ermöglicht stabile Verbrennung auch bei extrem kurzen Aufenthaltszeiten der Luft im Brennraum.

Außerdem kann Wasserstoff zur Kühlung der Triebwerksstruktur genutzt werden. Die kryogene Temperatur des Treibstoffs hilft dabei, Bauteile vor Überhitzung zu schützen. Ein zusätzlicher Nebeneffekt: Bei der Verbrennung entsteht vor allem Wasserdampf statt CO₂.

Telemetrie aus realen Flugbedingungen

Während des Flugs sammelte das Testsystem umfangreiche Telemetriedaten.

Dazu gehörten Informationen über

• das Verhalten des Scramjet-Antriebs
• aerodynamische Kräfte auf das Flugfahrzeug
• Temperaturbelastungen der Struktur
• reale Flugbahndaten

Diese Messwerte sind wichtig, um Simulationen zu überprüfen. Gerade im Hyperschallbereich weichen reale Flugbedingungen häufig von Modellrechnungen ab. Der Test sollte deshalb vor allem Daten liefern, die zukünftige Entwicklungsprogramme nutzen können. Cassowary Vex war bereits die vierte Hyperschallmission des Unternehmens innerhalb von sechs Monaten.

Hyperschall als strategischer Technologiebereich

Hyperschalltechnologie hat längst eine geopolitische Dimension. Mehrere Staaten investieren massiv in entsprechende Systeme. Neben den USA entwickeln auch China und Russland Hyperschallflugkörper und entsprechende Abwehrtechnologien.

Diese Flugkörper erreichen Geschwindigkeiten von mehr als Mach 5 und können gleichzeitig manövrieren. Das erschwert ihre Abwehr durch klassische Raketenabwehrsysteme.

Vor diesem Hintergrund hat das US-Verteidigungsministerium Hyperschalltechnologie als kritischen Technologiebereich eingestuft.

Ein weiterer Schritt für häufigere Flugtests

Die Mission Cassowary Vex baut auf früheren Programmen auf, darunter der Test Prometheus Run, bei dem ebenfalls eine HASTE-Rakete eingesetzt wurde. Langfristig verfolgen Programme wie HyCAT ein klares Ziel: Hyperschalltests sollen deutlich häufiger stattfinden als bisher.

Mehr reale Flugdaten könnten die Entwicklung neuer Antriebe und Flugkörper beschleunigen. Der Name der Mission ist übrigens eine Anspielung auf den Kasuar, einen großen australischen Vogel. Obwohl er nicht fliegen kann, gilt er als kraftvoll und schnell – ein ironischer Bezug zu einem Projekt, das sich mit extrem schnellen Flugtechnologien beschäftigt.