Aufklärung zum Aprilscherz

Wie die meisten bemerkt haben war der gestrige Eintrag zum Thema SpaceX ein Aprilscherz. Ein guter Aprilscherz ist ja einer der zumindest möglich sein könnte, so habe ich mir Mühe gegeben und ich hoffe es ist ein guter geworden. Daher heute mal eine kleine Aufklärung:

  • Höherer spezifischer Impuls durch andere Kohlenwasserstoffe – das ist möglich und wurde auch schon so gemacht. Das die Sojus U2 nicht mehr fliegt hat vor allem wirtschaftliche Gründe – das synthetische Benzin war erheblich teurer als normales. Ersetzt man RP-1 durch N-Pentan, den ersten bei Zimmertemperatur flüssigen Kohlenwasserstoff, so steigt bei dem Merlin z.b. der Vakuumimpuls um 70 m/s und nähert sich langsam den SpaceX Angaben….
  • Katalysator: Katalysatoren sind bei Raketen nicht ungewöhnlich: Feststofftriebwerke setzen Katalysatoren (Eisenoxid) ein. Sie sind jedoch nicht verbreitet bei flüssigen Antrieben und zwar aufgrund der geschilderten Problematik: Die besten Katalysatoren sind Metalle (Palladium ist übrigens ein solcher wirklich in der chemischen Industrie eingesetzter Katalysator, es ginge wahrscheinlich aber auch das preiswertere Silber oder Nickel) und sie lösen sich im Treibstoff nicht auf. Tatsächlich würden Katalysatoren, wenn sie praktisch eingesetzt werden könnten, viel helfen: Ein Raketentriebwerk erreicht keine vollständige Umsetzung und es ist kaum möglich die Gleichgewichtslage zu verschieben um z.B. weniger Kohlendioxid und mehr Kohlenmonoxid entstehen zu lassen. Sie hängt nur von der Temperatur ab. Spätestens wenn die Gase den Düsenhals passieren, wird es eingefroren, weil nun die Gase rapide abkühlen (Ein Fehler den viele bei der Simulation mit dem NASA Programm FCEA machen, ist hier bei der Simulation den falschen Haken zu setzen und so unrealistisch hohe Impulse zu bekommen). Nur es geht eben nicht in der Form und ein Metallgitter in der Brennkammer würde schnell bei den Temperaturen verdampfen.
  • Staustrahleffekt: Er wurde von Lutz Kayser postuliert und soll durch die ringförmige Anordnung der Stufen zustande kommen. Im Innenraum soll danach eine Nachverbrennung zustande kommen und damit mehr Schub – doch er war auch der einzige der dies postulierte und andere OTRAG Mitarbeiter, mit denen die ich sprach glaubten nicht dran. Sonst hat niemand dies beobachtet, geschweige den berechnet und eine Aerospike Düse, die nach dem Prinzip einer Ringverbrennung arbeitet hat auch keinen höheren spezifischen Impuls.
  • OZON: Seit langem als Treibstoff postuliert. Es ist noch reaktiver als Sauerstoff. Vor allem wird weniger Energie benötigt um die Bindung aufzubrechen, wodurch die nutzbare Energieausbeute höher ist. Die Reaktion ist aber diesselbe woie bei normalen Sauerstoff. (Es ist nur eine andere Form von Sauerstoff so wie sich Graphit zu Diamant verhält). Anders als allgemein angenommen, ist es aber kein Wundertreibstoff. Bei LOX/RP-1 bringt das Verbrennen mit 100 % Ozon (technisch im Großmasstab unmöglich) lediglich 180 m/s spezifischer Impuls mehr. Dafür hat man einen Stoff, der spontan unter Energieabgabe zerfällt und damit den weiteren Zerfall anderer Moleküle induziert – Sprengstoff ist dagegen sicher. Denn er entzündet sich nicht spontan. Vielleicht noch vergleichbar mit Nitroglyzerin, das ja auch schon durch Stoße explodiert.
  • Tatsächlich reagiert Ozon mit Fluor zum OF Radikal – aber wenn dann gleich vollständig unter Energieabgabe – und dann hat man das was Michel Van andeutete – einen Riesenkrater…..
  • Was geht, was aber nur berechenbar wäre mit den von SpaceX leider nicht veröffentlichten Stufenmassen wäre die Verwendung von unterkühlten Treibstoffen: Unterkühlter Sauerstoff wiegt 8 % mehr als normaler – entsprechend mehr Treibstoff geht in die Tanks rein. Bei der Ariane 5 wo der Effekt berechenbar ist bringen unterkühlte Treibstoffe etwa 10 % mehr Nutzlast. Bei der Falcon 9 ist es schwer zu sagen, da man RP-1 kaum unterkühlen kann, verglichen mit dem Wasserstoff so verändert sich das Mischungsverhältnis.
  • Und leider gibt es kein SpaceX Presseprogramm (oder vielleicht doch, ich habe mich zumindest nicht daran erkundigt).

One thought on “Aufklärung zum Aprilscherz

  1. Flussig Ozon hatte bis in 1950er als Brennstoff versucht
    aber die Test enden immer in KRAAABOOOOOOOOM

    zu RP-1 es friert erst bei -73° Celsius
    Sowjets betankten die N-1 Rakete mit Kerosin das ne Temperatur von -15°C hatte.

    zu Metallzusatz in Treibstoffe
    Eugen Sänger experimentierte in 1930er mit Kerosol
    ein Gemisch von feinen Aluminiumpulver und Kerosin
    Aerojet entwickelt in 1960er das Alumizine für USAF
    ein Gemisch von 48% feinen Aluminiumpulver und Aerozine 50
    stabilisiert durch Geliermittel Carbopol 904
    Idee dahinter ist die Brenntemperatur zu erhöhen und durch Aluoxid den Schub.
    Nachteil bei Nachlässig Lagerung explodiert es.
    und hatte einen lausig ISP 260 sec am Boden 280 sec in Vakuum

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