Brenntests bestanden 22.02.2017, 09:12 Uhr

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.

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. 

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. 

Prüfstand P8 des DLR-Instituts für Raumfahrtantriebe: Hier untersuchen die DLR-Wissenschaftler das Verhalten hochenergetischer Treibstoffe. Dabei sollen insbesondere die hochkomplexen Verbrennungs- und Treibstofftransportvorgänge in der Brennkammer verbessert und die entsprechenden Technologien weiterentwickelt werden. Im Frühjahr 2016 wurde der Teststand erweitert, so dass hier nun auch Ethanol als Treibstoff erprobt werden kann. 

Prüfstand P8 des DLR-Instituts für Raumfahrtantriebe: Hier untersuchen die DLR-Wissenschaftler das Verhalten hochenergetischer Treibstoffe. Dabei sollen insbesondere die hochkomplexen Verbrennungs- und Treibstofftransportvorgänge in der Brennkammer verbessert und die entsprechenden Technologien weiterentwickelt werden. Im Frühjahr 2016 wurde der Teststand erweitert, so dass hier nun auch Ethanol als Treibstoff erprobt werden kann. 

Foto: DLR

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.“

Grüne Rakete: das Hybridtriebwerk im Test. Bremer Studenten haben Paraffin genutzt, um eine 80 kg schwere und 3,8 m lange Forschungsrakete in eine Höhe von 4.000 m zu schießen. 

Grüne Rakete: das Hybridtriebwerk im Test. Bremer Studenten haben Paraffin genutzt, um eine 80 kg schwere und 3,8 m lange Forschungsrakete in eine Höhe von 4.000 m zu schießen. 

Foto: ZARM

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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