Eine neue Studie legt nahe, dass für den Bau von Hyperschallflugzeugen keine völlig neuen Konstruktionsmethoden erforderlich sind. Sollten Hyperschallflugzeuge Realität werden, würde sich die Flugzeit von Sydney nach Los Angeles von 15 Stunden auf 1 Stunde reduzieren, was den globalen Reiseverkehr grundlegend verändern würde.

Hyperschallflüge stellten lange Zeit aufgrund der Auswirkungen von Hochgeschwindigkeitsturbulenzen und Hitze auf die Konstruktion eine Herausforderung dar. Luft- und Raumfahrtingenieure stellten fest, dass Luftströmungen bei niedrigen Geschwindigkeiten inkompressibel sind, sich aber bei hohen Geschwindigkeiten in kompressible Strömungen umwandeln. Diese Veränderung beeinflusst wichtige Parameter wie Auftrieb, Widerstand und Schub eines Flugzeugs. Eine Mitte des 20. Jahrhunderts von Mark Molkwin aufgestellte Hypothese besagt jedoch, dass sich das turbulente Verhalten von Luft bei Mach 5 oder Mach 6 im Vergleich zu niedrigen Geschwindigkeiten kaum verändert.

Professor Nicolas Parziale, der für seine Forschung zur Strömungsdynamik im Hochgeschwindigkeitsflug mit dem Presidential Early Career Award for Scientists and Engineers ausgezeichnet wurde, erklärte: „Die grundlegende Schlussfolgerung der Molkovan-Hypothese ist, dass sich die Bewegung turbulenter Luft bei niedrigen und hohen Geschwindigkeiten kaum unterscheidet.“ Sollte sich diese Hypothese bestätigen, bedeutet dies, dass Hyperschallflugzeuge keine völlig neue Konstruktion benötigen und auf Konstruktionskonzepte aus dem Bereich der Niedriggeschwindigkeitsströmung zurückgreifen können.

Um diese Hypothese zu überprüfen, ionisierte Parziales Team Krypton mithilfe von Lasern und leitete es in einen Windkanal. Anschließend zeichneten sie mit einer hochauflösenden Kamera die Flugbahn fluoreszierender Kryptonlinien im Windkanal auf. Die Studie ergab, dass das turbulente Verhalten bei Mach 6 stark dem einer inkompressiblen Strömung ähnelte und lieferte damit experimentelle Belege für die Mohrkoven-Hypothese.

Obwohl diese Hypothese noch nicht vollständig bestätigt ist, hat die Forschung den Hyperschallflug einen Schritt näher gebracht. Parziale hebt hervor, dass die Molkovan-Hypothese die Rechenanforderungen für die Entwicklung von Hyperschallfahrzeugen vereinfacht und deren Konstruktion somit realisierbarer macht. Darüber hinaus birgt diese Errungenschaft das Potenzial, den Weltraumtransport zu revolutionieren und Reisen in und aus dem erdnahen Orbit deutlich komfortabler zu gestalten.

Weitere Informationen: Überschall-Turbulenzströmungsraten, die die Mohrcowen-Hypothese stützen, Nature Communications (2025).