22.02.2017, 09:12 Uhr | 2 |

Brenntests bestanden Bald fliegt die erste Rakete mit Alkohol ins All

Fliegen demnächst Raketen mit Alkohol ins All? Zumindest arbeiten deutsche und brasilianische Ingenieure daran, eine Rakete zu entwickeln, die mit Ethanol als Treibstoff fliegt. Und melden erste Erfolge. Aus Lampoldshausen.

Einspritzköpfe im Brenntest
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Bei der ersten Brenntestkampagne des Projekts Salsa wurden zwei verschiedene Einspritzköpfe erprobt. Links sieht man das von Airbus Safran Launchers entwickelte System. Bei dem Test wird mit Hilfe des Einspritzkopfes Treibstoff  in die Brennkammer gesprüht, der dort gezündet wird. Rechts ist das in Brasilien konzipierte System des Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) zu erkennen. 

Foto: Airbus Safran Launchers

Aus Lampoldshausen? Ja genau. Denn in diesem kleinen Ort im Osten des Landkreises Heilbronn wurde 1959 ein Versuchsgelände zum Testen von Flüssigkeitsraketentriebwerken durch den Raumfahrtpionier Professor Eugen Sänger gegründet. Heute gehört es zu den Standorten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Und das DLR arbeitet gemeinsam mit der brasilianischen Raumfahrtagentur Agência Espacial Brasileira (AEB) sowie dem Raumfahrtunternehmen Airbus Safran Launchers an einem Raketentriebwerk mit 75 Kilonewton Schub, das mit Flüssigsauerstoff und Ethanol angetrieben werden soll. Das Projekt macht Fortschritte: Die erste Brenntest-Kampagne für Triebwerke, die für künftige brasilianische Trägerraketen für kleinere Nutzlasten gedacht sind, verlief erfolgreich.

42 Zündungen erfolgreich durchgeführt

„Um die optimale Technik für den Antrieb einer zukünftigen deutsch-brasilianischen Rakete zu finden, wurden parallel zwei Einspritzköpfe entwickelt, die auf unterschiedlichen Konzepten beruhen“, so Projektleiterin Lysan Pfützenreuter vom DLR Raumfahrtmanagement.  Der Einspritzkopf soll einmal das Herzstück des neuen L75-Triebwerks werden.

„Bei dieser ersten Kampagne haben wir alle wichtigen Testziele erreicht: So wurden an 20 Tagen insgesamt 42 Zündungen erfolgreich durchgeführt. Dabei konnten wir unter anderem das Zündverhalten und die Stabilität des Systems während Zündung und Anfahren der Schubkammer genau analysieren“, erklärt Pfützenreuter. „Hierdurch haben wir wichtige Erkenntnisse für die weitere Triebwerksentwicklung gewonnen. 

Die beiden Einspritzköpfe unterscheiden sich vor allem in der Art und Weise, wie der Treibstoff in die Brennkammer eingesprüht und vermischt wird. Ein System stammt vom Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) in Brasilien, das auch das L75-Triebwerk gebaut hat. Das andere Einspritzsystem wurde in Deutschland von Airbus Safran Launchers entwickelt und gebaut, im Rahmen des Projekts Salsa (Systemauslegung eines Alkohol-LOX-Antriebs als Substitut für lagerfähige Antriebsstoffe). 

Verleiht Alkohol der Forschung Flügel?

Warum die Forscher überhaupt mit Alkohol ins All wollen? Erstens weil Ethanol genauso wie Methan zu den so genannten grünen Treibstoffen zählt, also umweltfreundlicher und weniger gesundheitsbelastend ist, als die in der Raumfahrt verwendeten Hydrazin-Verbindungen. Zudem könnten die Kosten in der Raumfahrt durch den neuen Treibstoff deutlich reduziert werden.

Er lässt sich deutlich weniger aufwendig sicher lagern und handhaben. Angetrieben werden die Forscher in Europa von der REACH-Verordnung, die seit 2007 die Zulassung und Verwendung chemischer Stoffe regelt. Seitdem ist Hydrazin, eine anorganische chemische Verbindung aus Stickstoff und Wasserstoff , ins Trudeln geraten: Es ist fraglich, wie lange die farblose, ölige, ähnlich wie Ammoniak riechende, an Luft rauchende Flüssigkeit noch als Treibstoff zugelassen sein wird.

Teststand P8 einzigartig in Europa

Noch ein Schlusswort zu Lampoldshausen: In ganz Europa gibt es nur diese eine Möglichkeit den Treibstoff Ethanol mit Raketen zu testen, die eine Nutzlast in einen Orbit transportieren können. Erst im Frühjahr 2016 wurde der Teststand P8 um eine Hochdruck-Ethanolversorgung erweitert. „Damit steht am P8 neben den bisherigen Treibstoffen Sauerstoff, Wasserstoff und Methan ein weiterer grüner Treibstoff zur Verfügung" so Jan Alting, Salsa-Projektleiter bei Airbus Safran Launchers. „Für Europa deckt der P8 damit fast das gesamte Spektrum der aktuell interessanten Treibstoffkombinationen zur Technologieentwicklung und -erprobung von Schubkammern für Trägerraketen ab."

Auch Kerzenwachs kann als Raketentreibstoff dienen: Studenten der Bremer Universität haben eine Rakete entwickelt und erfolgreich getestet, die mit Paraffin und flüssigem Sauerstoff beschleunigt wird.

Und auch das US-amerikanische Unternehmen Escape Dynamics hat einen alternativen Raumschiffantrieb entwickelt: Als Treibstoff dient Wasserstoff, der von der Erde aus mit Mikrowellen-Antennen erhitzt wird. Das System kommt ohne chemische Verbrennung aus und soll sicherer, preiswerter und effizienter sein.

Aufgrund eines Leserhinweises möchten wir den Artikel noch um folgende Informationen ergänzen: Schon am 20. Juni 1944 durchstieß eine deutsche Rakete mit Flüssigkeitstriebwerk die Grenze zum Weltraum. Sie wurde mit einem Gemisch aus 75-prozentigem Ethanol und Flüssigsauerstoff angetrieben. Bei der Aggregat 4 (A4) genannten Rakete handelt es sich allerdings um eine ballistische Rakete. Sie fliegt im Unterschied zum aerodynamischen Flug eine ballistische Kurve. Die Rakete wird nur in der Antriebsphase direkt nach dem Start beschleunigt und fliegt dann antriebslos wie ein Geschoss weiter. Von der NS-Propaganda wurde die A4 zur „Wunderwaffe“ erklärt. Bei der Überschrift „Bald fliegt die erste Rakete mit Alkohol ins All“ wurde diese ballistische Boden-Boden-Rakete nicht berücksichtigt. Gemeint sind zivile Raketen.

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Von Martina Kefer
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kommentare
23.02.2017, 14:04 Uhr Raumfahrer
Sehr geehrte Frau Kefer,
Ihr Artikel am 22.2. über die "neuen" Entwicklungen von mit Alkohol und Sauerstoff arbeitenden Raketentriebwerken kann man nur als sowas von peinlich vermerken, das es schmerzt, weil:
Vor 75 Jahren am 3.Okt.1942 flog unter der Leitung von Wernher von Braun die erste mit Ethanol und Sauerstoff angetriebene Großrakete der Welt, das Aggregat-4, von Peenemünde in Deutschland aus mit einem Schub von 250 kNewton bis in 85 km Höhe an den Rand des Weltalls. Im September 1944 wurde mit einem Senkrechtschuß eine Höhe von 179 km, also das Weltall erreicht. Dieses Raketensystem wurde nach dem 2.WK zur "Mutter aller Raketen" der UdSSR, der USA, Frankreichs und Englands. Das Aggregat-4 ermöglichte
den Großmächten UdSSR und USA in kürzester Zeit eigene Weiterentwicklungen hin zu dem, was wir heute Raumfahrttechnik nennen.
Bei den Versuchen des DLR und der Brasilianer mit 75 KNewton handelt sich also um eine Uralt-Technologie, die nicht die geringste Erwähnung benötigt. Schnee von gestern.
Es wundert mich, daß so eine Fehleinschätzung auf dieser Web-Seite "Ingenieur.de" überhaupt passieren konnte.
Mit freundlichen Grüßen
Axel Kopsch, Dipl.-Ing. i.R.
(im Vorstand des Förderverein TECHNIKMUSEUM Wernher von Braun e.V.)

02.03.2017, 20:16 Uhr Progetti
Wasserstoff kann als Element bei entsprechender Energiezufuhr eine sehr hohe Düsen- Austrittsgeschwindigkeit erreichen und erinnert insofern an den Ionen- Antrieb, besitzt aber als Raketenantrieb für kurze Zeit eine wesentlich grössere Schubkraft.
Man braucht dazu als Primär- Energie die sogenannten Maser- Strahlen (kohärente Mikrowellen), die vom Erd- Orbit oder vom Mond her ausgesendet werden und für den Empfang eine riesige Parabolspiegel- Empfangsantenne (aus dem 3D- Drucker) als Mikrowellen- Konzentrator am Raumschiff. Im Brennpunkt des Parabolspiegels befindet sich der Energie- Konverter für die Wasserstoff- Beschleunigung.
Mit einer einem Spiegel- Teleskop ähnlichen Spiegelkombination könnte man auch breite Weitstrecken- Laserstrahlen neu konzentrieren, um Raumschiffe mit Licht- Druck zu beschleunigen oder die Raumfahrzeuge mit Energie zu versorgen oder um Asteroiden zu beschießen, um sie auf eine andere Umlaufbahn um die Sonne zu bringen!

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