{"id":11534,"date":"2016-03-06T19:09:42","date_gmt":"2016-03-06T18:09:42","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=11534"},"modified":"2019-07-26T16:22:54","modified_gmt":"2019-07-26T14:22:54","slug":"die-loesung-fuer-ein-ueberfluessiges-problem-die-sprengkraft-der-saturn-v","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2016\/03\/06\/die-loesung-fuer-ein-ueberfluessiges-problem-die-sprengkraft-der-saturn-v\/","title":{"rendered":"Die L&ouml;sung f&uuml;r ein &uuml;berfl&uuml;ssiges Problem: Die &#8222;Sprengkraft&#8220; der Saturn V"},"content":{"rendered":"<p class=\"tm5 Normal\">Auf das heutige Problem bin ich gekommen, als ich mir mal bei Amazon &#8222;hochgeladene&#8220; Bilder eines Buchs von Eugen Reichl angeschaut habe. Nach den bisherigen K&auml;ufen stehe ich dessen Publikationen sehr kritisch gegen&uuml;ber. Sie enthalten viele Fehler, vor allem bei technischen Daten und er hat sich in unversch&auml;mter Weise bei meinen Publikationen bedient aber damit man Plagiate nicht direkt erkennt die S&auml;tze leicht umgeschrieben. (Unverst&auml;ndlich warum er dann noch eigene Fehler hinzuf&uuml;gt, aber wahrscheinlich merkt er das nicht mal).<\/p>\n<p class=\"tm5 Normal\">Vor dem Kauf will ich daher wissen ob es sich &uuml;berhaupt lohnt ein Buch des Autors zu kaufen.<!--more--><\/p>\n<p class=\"tm5 Normal\">Es gibt keine Volltextsuche, aber einige Seiten kann man sich als Bild ansehen. Sie best&auml;tigen schon den ersten Eindruck. Auf <a href=\"http:\/\/www.amazon.de\/Projekt-\u00bbApollo\u00ab-Die-Mondlandungen-Raumfahrt-Bibliothek\/dp\/361303722X\/ref=pd_sim_14_5?ie=UTF8&amp;dpID=518Iwhk2IZL&amp;dpSrc=sims&amp;preST=_AC_UL160_SR109%2C160_&amp;refRID=1JYHKKZPDK49R89P64MF\"> S.8<\/a> &uuml;berl&auml;sst er es den Lesern die Druckangabe von 4 N pro Quadratzentimeter selbst umzurechnen (400 hPa). Worauf ich aber mein Augenmerk richtete ist dieser Satz: &#8222;Er sah dieses Monster mit der Sprengkraft einer taktischen Nuklearwaffe schon auf seine Anlagen herunterst&uuml;rzen oder &#8211; noch schlimmer auf die Orte Port Canaveral, Cocoa Beach und Titusville&#8220;.<\/p>\n<p class=\"tm5 Normal\">Die Saturn startet Richtung Osten, Titusville im Westen w&auml;re also nicht betroffen gewesen, was mich aber mehr st&ouml;rt, ist die laxe Sprache und der Vergleich. Okay, Kernwaffen sind sehr klein bau bar. Doch dass die Saturn V die Sprengkraft von einigen Kilotonnen TNT hat?<\/p>\n<p class=\"tm5 Normal\">Zeit dem Nachzugehen. Die Sprengkraft wird allgemein in Kilogramm oder Tonnen TNT-&Auml;quivalent angegeben. Man kann eine Raketenexplosion nicht mit eine Sprengung vergleichen, das ergibt sich daraus, dass selbst bei v&ouml;lliger Durchmischung die Treibstoffe viel l&auml;nger brauchen um zu Verbrennen als bei einer Explosion, bei der das zerst&ouml;rendes die Schockwelle ist, die sich durch die in kurzer Zeit bildenden Gasmenge ergibt. So haben Sprengstoffe die noch mehr Zerst&ouml;rungskraft als TNT entwickeln nicht unbedingt so viel mehr freigesetzte Energie, sie &#8222;verbrennen&#8220; nur schneller. Das zeigte sich auch bei der Sprengung der Antares 2014 in wenigen Metern H&ouml;he &uuml;ber dem Boden: W&uuml;rde man TNT, Treibstoffmenge dort z&uuml;nden, die Zerst&ouml;rung w&auml;re viel st&auml;rker. Man muss nur mal die Zerst&ouml;rungen durch Bomben im zweiten Weltkrieg mit den angerichteten Zerst&ouml;rungen vergleichen mit der Sprengstoffemenge die in den Bomben war und der Treibstoffmenge von &uuml;ber 200 t bei einer antares.<\/p>\n<p class=\"tm5 Normal\">Also Sprengkraft kann man nicht vergleichen, aber man kann zumindest die Energie vergleichen und das will ich tun.<\/p>\n<p class=\"tm5 Normal\">Die Saturn V verbrannte in der ersten Stufe Kerosin mit Sauerstoff, in den oberen beiden Stufen Wasserstoff mit Sauerstoff und im Apolloraumschiff NTO mit MMH.<\/p>\n<p class=\"tm5 Normal\">Man kann f&uuml;r alle drei Stoffe Reaktionsgleichungen aufstellen. Kerosin hat eine unbekannte Zusammensetzung, es ist ein Gemisch. Wikipedia gibt als Brennwert 42,6 bis 43,5 MJ\/kg. Unbekannt ist das Mischungsverh&auml;ltnis zum Sauerstoff. das h&auml;ngt vom Wasserstoffgehalt ab. ich habe als Referenz zum Vergleich Oktan angesetzt. F&uuml;r MMH habe ich nicht die Reaktionsenergie, jedoch f&uuml;r das einfache Hydrazin, das mit Sauerstoff noch mehr Energie liefert. Angesichts der kleinen Menge kann man den Fehler vernachl&auml;ssigen.<\/p>\n<p class=\"tm5 Normal\">2 C<sub>8<\/sub>H<sub>18<\/sub> + 25 O<sub>2<\/sub> \u2192 8 CO<sub>2<\/sub> + 18 H<sub>2<\/sub>O + 2 x 5330 kJ<\/p>\n<p class=\"tm5 Normal\">2H<sub>2<\/sub> + O<sub>2<\/sub> \u2192 2 H<sub>2<\/sub>O + 2 x 268,8 kJ<\/p>\n<p class=\"tm5 Normal\">N<sub>2<\/sub>H<sub>4<\/sub> + O<sub>2<\/sub> \u2192 N<sub>2<\/sub> + 2 H<sub>2<\/sub>O + 622,7 kJ<\/p>\n<p class=\"tm5 Normal\">Die Stufen enthalten die Verbrennungstr&auml;ger im &Uuml;berschuss, das hei&szlig;t nicht der gesamte Wasserstoff und Sauerstoff verbrennt. Wir k&ouml;nnen also nur die verbrannten Mengen nehmen. In einem ersten Schritt berechnen wir daher das Massenverh&auml;ltnis. Dazu addiert man die atomaren Massen der Atome oder wenn man faul ist, schaut man in Wikipedia nach. Man erh&auml;lt:<\/p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<th class=\"auto-style3\">Treibstoff<\/th>\n<th class=\"auto-style3\">Masse Verbrennungstr&auml;ger<\/th>\n<th class=\"auto-style3\">Masse Sauerstoff<\/th>\n<th class=\"auto-style3\">Gesamtmasse<\/th>\n<th class=\"auto-style3\">Verh&auml;ltnis Verbrennungstr&auml;ger\/Sauerstoff<\/th>\n<th class=\"auto-style3\">Rekationsenergie<\/th>\n<th class=\"auto-style3\">Reaktionsenergie pro g<\/th>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">Kerosin<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">228 g<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">800<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">1028 g<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">3,51<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">10660 kJ<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">10,37 kJ<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">Wasserstoff<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">4<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">32<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">36<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">8<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">537,6<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">14,93 kJ<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"auto-style3\">Hydrazin<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">32 g<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">64 g<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">96 g<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">2<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">622,,7 kJ<\/td>\n<td class=\"auto-style3\">6,48 kJ<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Die erste Stufe fasste 1.503.496 kg Sauerstoff, das reicht aus um beim Verh&auml;ltnis 3,51 genau 428.346 kg Kerosin zu verbrennen, zusammen also 1.931.842 kg Treibstoffe die dann 20,033 x 10<sup>12<\/sup> J Energie aufweisen.<\/p>\n<p>Die zweite und dritte Stufe fassten zusammen 471.623 kg LOX, die ausreichten 58.953 kg LH2 zu verbrennen, zusammen also 530.576 kg Treibstoffe, die einen Energiegehalt von 7,9214 x 10<sup>12<\/sup> J haben.<\/p>\n<p>Das Apollo CSM hatte 7.151 kg Hydrazin, die Lunar Moduls weitere 3.700 kg. Dazu kommen noch einige Treibstoffe f&uuml;r RCS. Nehmen wir zusammen 12.000 kg Hydrazin an, so entspricht dies 36.000 kg mit dem Sauerstoff und ein Gesamtenergiegehalt von 0,233 x10<sup>12<\/sup> J<\/p>\n<p>Zusammen haben alle Treibstoffe einen Energiegehalt von 28.190 x 10<sup>12<\/sup> J, das entspricht in etwa dem Energiegehalt von 656 t Heiz&ouml;l oder Benzin. Es ist so viel weniger als die Treibstoffzuladung, weil der Verbrennungstr&auml;ger bei der Rakete mitenthalten ist, beim Verbrennen von Heiz&ouml;l der Sauerstoff aber aus der Luft stammt.<\/p>\n<p>Doch der Verbrennungstr&auml;ger ist bei TNT (Trinitrotoluol) auch enthalten, er steckt in den Sauerstoffatomen der Nitrogruppe. F&uuml;r TNT wird eine Verbrennungsw&auml;rme von 3,725 kJ\/g angegeben, so entspricht die Energiemenge von rund 28.000.000.000 kJ der Energie die 7.5677 kt TNT haben. Das ist in der Gr&ouml;&szlig;enordnung einer taktischen Kernwaffe die heruntergehen bis 0,3 kT, aber durchaus auch so stark wie die Hiroshimabombe sein k&ouml;nnen, W9 Artelleriegranaten hatten z.B. 15 kt.<\/p>\n<p>Was aber trotzdem nicht stimmt, ist der Vergleich. Wie schon erw&auml;hnt, die Antares wiegt etwa ein Zehntel der Saturn V. Sie hat in den Oberstufen andere Treibstoffe , aber man kann sicherlich ohne einen gr&ouml;&szlig;eren Fehler zu machen, dann auch von einem Zehntel der Sprengkraft sprechen. Trotzdem gab es wenig Zerst&ouml;rungen an der Startanlage. W&uuml;rde dort ein Sprengsatz von 0,7 kt gez&uuml;ndet werden, ich bin mir sicher von den Geb&auml;uden bliebe nichts &uuml;brig. Nat&uuml;rlich hat man sich Gedanken gemacht. Bei einer Fehlfunktion in der ersten Stufe w&auml;ren die Triebwerke bis 30 s nach dem Start nicht abgeschaltet worden. Der Fluchtturm w&auml;re ausgel&ouml;st worden und die Triebwerke h&auml;tten die Rakete weg von der Startplattform in Richtung Atlantik gebracht dort w&auml;re sie entweder aufgeschlagen oder vorher das Selbstzerst&ouml;rungssystem aktiviert worden das L&ouml;cher in die Tanks schnitt, aber die L&ouml;cher waren auf unterschiedlichen Seiten f&uuml;r Oxydator und Treibstofftanks, sodass die Durchmischung minimiert ist und das ist das wesentliche: Eine Explosion ist deswegen so verharrend weil die Energie in einem Bruchteil einer Sekunde frei wird. Das ist bei einer Rakete aber schon wegen ihrer Gr&ouml;&szlig;e nicht m&ouml;glich. Wer sich einmal historische Aufnahmen von Raketenexplosionen ansieht wird sehen, das diese immer einige Sekunden dauern entsprechend kleiner ist die Schocklwelle, die das eigentlich zerst&ouml;rerische ist.<\/p>\n<p>Was bleibt ist wieder ein Fehler im Buch. Der zweite auf einer Seite. Mag lustig zu lesen sein, f&uuml;r jemand der aber ernsthaft seiner Leser informieren will bringt es nichts Gefahren zu &uuml;bertreiben.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg08.met.vgwort.de\/na\/8f74ff3f34c14b06ab1d1ad11eca8f54\" alt=\"\" width=\"1\" height=\"1\" \/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Auf das heutige Problem bin ich gekommen, als ich mir mal bei Amazon &#8222;hochgeladene&#8220; Bilder eines Buchs von Eugen Reichl angeschaut habe. Nach den bisherigen K&auml;ufen stehe ich dessen Publikationen sehr kritisch gegen&uuml;ber. 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