Autor: Bernd Leitenberger

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Raumfahrtgrundlagen für Dummys – Treibstoffe

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Eine – wie ich finde – der besten Sektionen auf meiner Website sind die „Grundlagen der Raumfahrt“, die ich jedem empfehlen kann. In dem Bestreben, dass ich dort mein Wissen unterbringe, ist sie aber auch recht umfangreich und komplex geworden. Daher starte ich ab jetzt mit einer lockeren Reihe von Beiträgen in einer neuen Kategorie mit (hoffentlich) deutlich kleinerem Einstiegsniveau. Ich fange an mit dem Thema, wo ich von Berufs wegen am meisten verstehe und das auch mein größtes Interesse hat: Raketentreibstoffe.

Da fange ich schon mal mit den Begriffen an. Als Chemiker unterscheide ich zwischen Oxidatoren und Verbrennungsträgern, aber im allgemeinen Sprachgebrauch wird beides als Treibstoff bezeichnet, auch wenn das eigentlich nur eine der beiden Komponenten (der Verbrennungsträger) ist. So wollen wir es auch hier halten. (mehr …)

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Der Traum vom Raketenabwehrschild

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Die USA zündeten am 6. August 1945 über Hiroshima die erste Atombombe, die als Waffe eingesetzt wurde, wenige Tage später folgte die zweite, die über Nagasaki abgeworfen wurde. Danach waren die USA die militärisch stärkste Macht weltweit, was sie auch bis heute sind. Es begann eine Periode, in der die USA massiv abrüsteten. Wozu braucht man eine große Armee, wenn man mit einer Atombombe eine Großstadt auslöschen oder auf dem Schlachtfeld eine Division auslöschen kann.

Das änderte sich, als die Sowjetunion 1949 ihre erste Atombombe zündete. Nun musste man mit einem Gegenschlag ebenfalls mit Atombomben, später Wasserstoffbomben, rechnen. Das hat seitdem auch vor dem Einsatz von Atombomben geschützt. General McArthur forderte von Präsident Truman im Koreakrieg den Einsatz von Atombomben, als die UN‑Streitkräfte unter der Führung der USA nach dem Kriegseintritt der chinesischen Armee stark zurückgedrängt wurden. Truman befürchtete, dass dann auch die Sowjetunion, die ja schon Nordkorea militärisch unterstützte, Atombomben einsetzen würde, und entließ McArthur. (mehr …)

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Der „Big Dumb Booster“ – heute

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Bei meiner Recherche zu der Sea Dragon stieß ich auch darauf, dass man dort vorhatte die erste Stufe zu bergen. Das war 1963, also vor mehr als 60 Jahren, 50 Jahren bevor SpaceX damit begann. Als ich dann mehr lies und auf das Voll- / Brennschlussmasseverhältnis stieß, dachte ich mir „Da sind die bei SpaceX ja schön blöd“. Denn dieses Verhältnis ist besser als bei einer Falcon 9 Erststufe oder einer SuperHeavy bei der Landung. Beide Raketen sind bei dem Voll- / Leermasseverhältnis erheblich besser, aber so landen sie ja nicht, das ist die „Expendable“ Konfiguration. Real brauchen sie noch Treibstoff zum Landen. Die Falcon 9, weil sie aus Aluminium besteht zum Abbremsen, sonst würde sie den Wiedereintritt thermisch nicht aushalten, die SuperHeavy um zum Startort zurückzufliegen und beide noch zur Landung. Bei beiden Trägern wiegt dieser Treibstoff erheblich mehr als die leeren Stufen, mit der Folge, dass das Voll-/Brennschlussmasseverhältnis schlechter als bei der Sea Dragon ist. (mehr …)

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Die Sea Dragon (3)

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Heute geht es weiter mit dem letzten Teil zur Sea Dragon. Teil 1 mit grundlegenden Antworten zu dem Konzept auf eine Frage von Vineyard erschien schon vor einigen Tagen. Der zweite Teil beschäftigte sich mit dem Konzept und heute kommt der abschluss – die Diskussion. Teil 2 und dieser findet ihr auch mit Abbildungen auf der Website.

Diskussion

Was ich mich zuerst fragte, war, warum diese Rakete so riesig ist – doppelter Durchmesser der Saturn V, sechsfache Masse, vierfache Nutzlast. Bei Aerojet denkt man groß, wie folgender Ausschnitt über den LOX-Tank der ersten Stufe zeigt:

„The cylindrical wall is ported with a number of small diameter holes (1O tubes of 2.75 ft dia) to which lines are attached to pass the flow outside of the RP-1 tank.“

Also sind 2,75 Fuß (84 cm) Durchmesser ein „kleines Loch“. Aerojet – in den Sechzigern ein bekannter Triebwerkshersteller in den USA, sie produzierten z.B. die Haupttriebwerke der Titan oder Delta-Oberstufe – entwickelten auch den bis heute größten Feststoffbooster AJ260 (6,7 m Durchmesser, 831 t schwer). Sie dachten also „groß“. (mehr …)

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Die Sea-Dragon (2)

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Im heutigen Teil will ich auf die Rakete eingehen und das Konzept (reine Druckförderung auf heute) transferieren. Das meiste basiert auf dem Dokument Contract NAS8‑2599 von Aerojet, die das Konzept ausarbeiteten. Es empfiehlt sich, das zu lesen; es ist 550 Seiten lang und sehr detailliert, allerdings auch etwas widersprüchlich, so z. B. was Brennzeiten angeht. Der Artikel schließt an den ersten Beitrag mit Antworten auf eine Frage von Vineyard an, in dem ihr auch erfahrt, was die Sea-Dragon war, wenn ihr wie ich vorher noch nie von ihr gehört habt.

Ich habe mich mit dem Konzept nun detaillierter beschäftigt und das ist ziemlich lang geworden. Noch bin ich nicht fertig, aber es werden mindestens drei sein. In einem ersten Teil geht es um eine Beschreibung der Sea Dragon. In einem zweiten dann eine Beurteilung des Konzepts und da es mich auf eine Idee gebracht hat in einem dritten um eine Übertragung des „Big Dumb Booster“ Konzepts wie diese Konzepte von rein druckgeförderten Raketen in den USA heißen auf heute, aber skaliert auf 4 m Durchmesser und dann in der Region wo es auch Nutzlasten und einen Markt gibt. (mehr …)

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