50 Jahre Raumfahrt: Teil 2: Stufenentwicklung
In der kleinen Serie über die Entwicklung der Raumfahrt anlässlich des Starts von Sputnik 1 am 4.10.1957 will ich mich heute mit der Entwicklung von Stufen beschäftigen, nachdem es letztes Mail nur um die Triebwerke ging. wir finden hier eine Parallelentwicklung zu den Triebwerken – In den ersten 10 Jahren tat sich am meisten, später war die Entwicklung mehr evolutionär – mit kleinen Ausnahmen.
Vor 50 Jahren beherrschte man viele dinge noch nicht, die heute selbstverständlich sind: So die Zündung einer stufe im Vakuum unter Schwerelosigkeit. Das Wiederzünden im Weltraum nach längerer Inaktivität, die Verwendung kryogener Triebstoffe und moderner Feststofftreibstoffe. Regelungen des Schubvektors erfolgten meist durch kleinere zusätzliche Triebwerke.
Die ersten interkontinentalen Raketen hatten auch andere Anforderungen: Sie sollten nur Geschosse beschleunigen, aber keinen Orbit erreichen. So kam man auf Lösungsansätze die eine mehrstufige Rakete (die man eigentlich für die hohen Geschwindigkeiten die eine Interkontinentalrakete erreichen muss) vermieden: Die Atlas besaß 3 Triebwerke, die gemeinsam gezündet wurden. Zwei schubkräftige für den Betrieb am Boden, eines mit weniger Schub für den Vakuumbetrieb. Nachdem 80 % des Treibstoffs verbraucht waren wurden die ersten beiden abgesprengt, wodurch die Rakete um etwa ein Drittel leichter wurde. Die Sojus verfolgte ein anderes Konzept: Rund um einen zylindrischen Zentralblock sind 4 Außenblöcke von Kegelform angebracht. an jedem Block sitzen 4 Triebwerke von geringem Schub. (Mit Steuertriebwerken insgesamt 32 Stück9. Auch hier werden alle Treibwerke gemeinsam gezündet. Da in einen Kegel weniger Treibstoff hineingeht als in einen Zylinder ist er leer, wenn der Zylinder noch etwa die Hälfte seines Treibstoffs hat. Dann werden die Außenblöcke abgeworfen und die Zentralstufe beschleunigt alleine weiter. Dies vermindert die Leermasse weit stärker.
