XXL-CT: Die Me 163 offenbart ihre Geheimnisse

In ihrer weltweit einmaligen Hochenergie-Anlage durchleuchteten Fraunhofer-Forscher den rätselhaften Raketenjäger. Die Strahlungsenergie betrug rund 9000 Kiloelektronenvolt – damit lassen sich selbst 20 Zentimeter dicke Stahlwände durchdringen. In ihrer weltweit einmaligen Hochenergie-Anlage durchleuchteten Fraunhofer-Forscher den rätselhaften Raketenjäger Me 163. Die Me 163 wurde scheibchenweise aus unterschiedlichen Perspektiven gescannt. Das Ergebnis: hochauflösende, kontrastreiche 3D-Bilder in bisher ungekannter Qualität.

Hitlers Erlkönig - Röntgentechnik lüftet die Geheimnisse der Me 163

Die Röntgenstrahlung kann bis zu 20 Zentimeter dicke Stahlwände durchdringen. 1. Strahlungsquelle mit 9000 Kiloelektronenvolt (KeV) 2. Detektor (Breite) 4 m 3. Türme (Höhe) 5 m 4. Drehteller (Durchmesser) 3 m

Mit weltweit einzigartiger Röntgentechnik lüften Fraunhofer-Forscher die Geheimnisse des NS-Abfangjägers Me 163. Es war das erste in Serie gebaute Flugzeug mit Raketenantrieb und Anfang der 1940er-Jahre mit rund 1000 Stundenkilometern Spitzengeschwindigkeit das schnellste der Welt.

Der Flug mit einer Me 163 war selbstmörderisch: Der Kampfpilot saß zwischen zwei Tanks, randvoll mit hochexplosivem Treibstoff. Der Raketenantrieb war störanfällig und setzte kurz nach dem Start häufig aus. Die Landung mit vollbetanktem Flugzeug war fast unmöglich, die Explosionsgefahr enorm – zumal ein Fahrwerk fehlte. Das wurde 50 bis 100 Meter nach dem Abheben abgeworfen, um Gewicht und Platz zu sparen. Stattdessen sollten die Piloten auf einer rund 30 Zentimeter breiten Kufe auf einer Wiese landen. Der Aufprall bei rund 170 Stundenkilometern war so hart, dass sich immer wieder Piloten das Rückgrat brachen. Eine Bremse gab es nicht, das Flugzeug war nach Bodenkontakt quasi unkontrollierbar.

 

Wenigen erfahrenen Piloten gelang es trotzdem, diese Höllenmaschine zu fliegen und unversehrt durch den Zweiten Weltkrieg zu bringen. Weltweit sind zehn dieser bemerkenswerten Relikte der Luftfahrtgeschichte erhalten geblieben, eins davon im Deutschen Museum in München. In der Luftfahrthalle hing es mehr als 30 Jahre unbehelligt unter der Decke. Vieles spricht dafür, dass dieses Exemplar ein spezielles Testflugzeug war, ein Erlkönig, der helfen sollte, den Himmel über Deutschland von den Alliierten zurückzuerobern.

Geheimnisse? So startet die XXL-Suche

XXL-CT: Die Me 163 offenbart ihre Geheimnisse

Die Me 163 soll ihre Geheimnisse nicht mehr für sich behalten: Die weltweit einzigartige Hochenergie-Anlage des Entwicklungszentrums Röntgentechnik EZRT am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Fürth bringt sie per XXL-Computertomographie ans Licht. Die hochenergetische Röntgenstrahlung durchdringt massive, mehrere Tonnen schwere Großobjekte und erzeugt hochauflösende, kontrastreiche Bilder in bisher ungekannter Qualität. »Während medizinische CT-Geräte mit Energien im Bereich von 100 Kiloelektronenvolt bestrahlen, um beispielsweise einen Knochenbruch zu untersuchen, kommen wir mit unserer Strahlenquelle, einem Linearbeschleuniger, auf 9000«, erklärt Nils Reims, der zusammen mit seinen Kollegen Michael Salamon und Dr. Michael Böhnel 2018 den Fraunhofer-Preis für die innovative Entwicklung erhielt. Würde sich ein Mensch direkt davorstellen, wäre er in einer halben Minute tot. Aus Sicherheitsgründen lässt sich die Anlage nur von außen scharfstellen.  

»Im Prinzip ist es ganz einfach: Wir strahlen mit der Röntgenstrahlung durch das Objekt und nehmen den Schattenwurf im Detektor, also der Kamera, auf.« Linearbeschleuniger und Detektor sind an einander gegenüberliegenden Türmen montiert und fahren synchron langsam nach oben. Dabei scannen sie scheibchenweise das Objekt, das sich auf einem Teller vor dem Detektor dreht – bei der Me 163 in Winkelschritten von weniger als einem Grad. »Weil wir das Objekt aus verschiedenen Richtungen aufnehmen, können wir mithilfe eines Algorithmus später aus den Bildern ein 3D-Modell erstellen.« Der Scanvorgang dauert in der Regel mehrere Tage. Bei der Me 163 dauerte er einen Monat. Denn die Bildqualität sollte so hoch wie möglich sein. Außerdem mussten wegen der Größe der Me 163 Rumpf, Heck und Flügel einzeln gescannt werden.  Ergebnis des Aufwands: gestochen scharfe Bilder mit einer Auflösung von bis zu 350 Mikrometern. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von durchschnittlich 50 bis 80 Mikrometern. Reims erklärt: »Wir haben 2500 einzelne Bilder aus allen Richtungen gemacht. Die gesammelten Informationen sind so detailliert, dass wir beispielsweise Ersatzteile für die Me 163 mittels 3D-Druck anfertigen könnten.« Erste Bilder konnten Reims und sein Team den Wissenschaftlern des Deutschen Museums bereits zur Verfügung stellen. Die vollständige Auswertung wird noch einige Zeit dauern – kein Wunder bei einer Datenmenge von rund einem Terabyte. »Zurzeit machen wir die Datenauswertung überwiegend per Hand. Wir arbeiten aber an Algorithmen, die eine Automatisierung ermöglichen.« 

Der Geschichte auf der Spur: XXL-Computertomographie des Raketenjägers Me 163

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Der Vergleich der CT-Bilder mit historischen Konstruktionsplänen der Me 163 zeigt, dass das Exemplar des Deutschen Museums zahlreiche Abweichungen aufweist. Andreas Hempfer, Kurator für historische Luftfahrt, und seine Kollegen vermuten daher, dass es sich um einen Prototyp handelte. Diese Vermutung wird durch einen weiteren Fund bestärkt: Das typisch dreieckige  Werknummernschild der Luftwaffe, das Hempfer in der Spitze der Me 163 entdeckte, war leer. »Dass die Nummer fehlt, ist außergewöhnlich. So etwas hat es bisher noch nie gegeben.« Anhand der Werknummer lassen sich Flugzeuge eindeutig identifizieren und ihre Geschichte nachvollziehen. Daher hofft Hempfer, auf den CT-Bildern des unzugänglichen Hecks der Me 163 ein zweites Schild aufzuspüren. »Die Werknummern wurden normalerweise an mehreren Stellen angebracht, die eine große Überlebenswahrscheinlichkeit hatten. Explodierte das Heck, wäre es die gepanzerte Spitze gewesen, bei einem Absturz mit Spitze voran das Heck.« 

Eine weitere Besonderheit des »Krafteis«, wie die Me 163 wegen ihrer bauchigen Form genannt wurde: An der Flugzeugdecke hinter dem Cockpit war eine Vorrichtung, die es ermöglichte, eine Druckkabine einzuhängen. Damit konnte die Me 163 höher fliegen, ohne dass der Pilot eine Sauerstoffmaske benötigt hätte. »Wir wissen, dass es Bestrebungen gab, die Me 163 mit so einer luftdichten Haube auszurüsten. Es ist jedoch der einzige Fall, bei dem so etwas auch wirklich gebaut wurde«, so Hempfer. Ob es sich nur um oberflächliche Aufbauten für aerodynamische Messungen handelte oder um einen funktionsfähigen Mechanismus, untersuchen die Wissenschaftler ebenfalls anhand der CT-Bilder.

Die Scans legen die Weiterentwicklung offen

Was die Daten jetzt schon zeigen, ist, dass die Geometrie und  Struktur des Fußbodens im Cockpit neu gestaltet wurden. »Hier hat man offenbar aus ersten Unfällen gelernt. Die Neuerungen sollten den harten Aufprall bei der Landung mindern.« Deutlich sieht man auf den Bildern aus dem Fraunhofer EZRT, dass es sich auch bei der Schleppkupplung des Flugzeugs um eine Weiterentwicklung handelte. Im Unterschied zu früheren Modellen wurde sie zur besseren Kraftübertragung an der Fußbodenstruktur statt am Schalenblech befestigt. Damit konnte man die Me 163 wie einen Segelflieger in die Luft schleppen, eine ungefährlichere Alternative zum Direktstart vom Boden – allerdings nur für Überführungstransporte unbetankter Me 163. Der entscheidende Vorteil des »Krafteis« war, dass es reaktionsschnell senkrecht starten und in zwei bis drei Minuten eine Flughöhe von 10 000 Metern erreichen konnte, wo feindliche Bomber unterwegs waren. Der Nachteil war, dass die Treibstofftanks nach nur sieben Minuten leer waren und die Landung im Segelflug absolviert werden musste – deutlich zu kurz, um alliierte Bomber zu stellen und abzuschießen, zumal diese Ablenkungsmanöver flogen und die Flugroute unklar war. Hempfer erklärt: »Es gibt nur neun bestätigte Abschüsse mit einer Me 163. Das ist ungefähr die Tagesproduktion einer amerikanischen Bomber-Fabrik. Die Me 163 war also ganz sicher keine Wunderwaffe, sondern eher ein technologischer Rohrkrepierer. Vergleicht man ihre geringe Wirkung mit den immensen Entwicklungskosten, ganz zu schweigen von den vielen Menschen, die ihr Leben lassen mussten, ist das völlig irrwitzig. Es zeigt die menschenverachtende Rücksichtslosigkeit und gleichzeitig die wachsende Verzweiflung der Nazis angesichts der alliierten Übermacht.«