{"id":117,"date":"2008-02-24T13:54:39","date_gmt":"2008-02-24T12:54:39","guid":{"rendered":"http:\/\/bernd-leitenberger.de\/blog\/2008\/02\/24\/wer-hat-angst-vor-dem-bosen-hydrazin\/"},"modified":"2008-02-24T13:54:39","modified_gmt":"2008-02-24T12:54:39","slug":"wer-hat-angst-vor-dem-bosen-hydrazin","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2008\/02\/24\/wer-hat-angst-vor-dem-bosen-hydrazin\/","title":{"rendered":"wer hat Angst vor dem b&ouml;sen Hydrazin?"},"content":{"rendered":"\n<p>Ja so k&ouml;nnte man &uuml;berspitzt formulieren, wof&uuml;r Hydrazin in letzter Zeit \therhalten muss. Demnach ist Hydrazin ultragef&auml;hrlich und man muss einen \tSatelliten mit 500 kg Hydrazin abschie&szlig;en. Kasachstan schneidet ebenso \tMillionenbetr&auml;ge von Russland heraus, wenn eine Tr&auml;gerrakete in der Steppe \tniedergeht wie dies z.B. zweimal in dem letzten Jahr bei dem Fehlstart einer \tDnepr und einer Proton der Fall war.<\/p>\n<p>Also es ist Zeit etwas Aufkl&auml;rungsarbeit zu betreiben. <!--more-->Es gibt zum einen \teinmal 3 Hydrazinderivate:<\/p>\n<ul>\n<li>Zum einen das Hydrazin selbst (H<sub>2<\/sub>N-NH<sub>2<\/sub>). Es \t\tist der einfachste Vertreter der Gruppe. Als einziges ist es auch \t\tgeeignet katalytisch zersetzt zu werden, die anderen beiden Vertreter \t\tsind dazu ungeeignet. Bei der katalytischen Zersetzung wird der \t\tTreibstoff durch Heizelemente aus Platin oder anderen Katalysatoren in \t\tWasserstoff und Stickstoff zersetzt. Diese verlassen als hei&szlig;es Gas die \t\tD&uuml;se, wodurch man einen Schub erh&auml;lt. In dieser Funktion findet man es \t\toft als Treibstoff zur &Auml;nderung der Lage oder kleinen Orbitver&auml;nderungen \t\tbei Satelliten. F&uuml;r gr&ouml;&szlig;ere Geschwindigkeits&auml;nderungen ist nachteilig, \t\tdas der spezifische Impuls bei der katalytischen Zersetzung etwa 2000 \t\tm\/s betr&auml;gt. Da sich Hydrazin durch W&auml;rme zersetzt ist es als K&uuml;hlung \t\tf&uuml;r Brennkammern nicht geeignet.<\/li>\n<li>G&auml;ngiger als Treibstoff f&uuml;r Raketenstufen ist daher das \t\tunsymmetrische Dimethylhydrazin (UDMH, (CH<sub>3<\/sub>)<sub>2<\/sub>N-NH<sub>2<\/sub>). \t\tEs zersetzt sich nicht bei Erw&auml;rmung. Hydrazin und UDMH werden oft \t\tzusammen mit Stickstofftetroxid verbrannt. Beide Substanzen sind bei \t\tNormaltemperatur fl&uuml;ssig und lassen sich gut lagern. Sie entz&uuml;nden sich \t\tbei Kontakt spontan und bilden keine explosiven Gemische. Das sind alles \t\tsehr gute Eigenschaften f&uuml;r eine Tr&auml;gerrakete. Der Energiegehalt liegt \t\tin der gleichen Gr&ouml;&szlig;enordnung wie bei der Verbrennung von Kerosin und \t\tfl&uuml;ssigem Sauerstoff. Ausstr&ouml;mungsgeschwindigkeiten um 3200 m\/s werden \t\terreicht.<\/li>\n<li>Mischt man Hydrazin und UDMH im gleichen Verh&auml;ltnis so bekommt man \t\tAerozin-50. Diese Mischung hat den praktischen Vorteil, dass sie genau \t\tdas gleiche Volumen wie Stickstofftetroxid ben&ouml;tigt, wenn man sie im \t\t&uuml;blichen Verh&auml;ltnis von 1.9 zu 1 mischt. Das macht den Bau von Tanks \t\tbilliger.<\/li>\n<li>Das gleiche kann man auch erreichen, wenn man stattdessen \t\tMonomethylhydrazin (MMH, (CH<sub>3<\/sub>)HN-NH<sub>2<\/sub>) einsetzt. \t\tDieses ist jedoch teurer und toxischer, bislang setzte man es daher vor \t\tallem bei Satellitenantrieben ein, wo man kleine Mengen des Treibstoffs \t\tbraucht. Auch der Space Shuttle nutzt Monomethylhydrazin.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Hydrazine werden sehr oft in der Raumfahrt eingesetzt. Die Titan \tverwandte es in den ersten 3 Stufen, die Delta in der Oberstufe, der Space \tShuttle hat etwa 10 t dieses Treibstoffs an Bord wenn er startet. Die Proton \tsetzt es in den ersten 3 Stufen ein, die Dnepr, Rockot, Shtil, Volna Kosmos \tund Zyklon in allen Stufen und die Ariane 4 in den ersten zwei Boostern und \tden ersten zwei Stufen. Alle chinesischen Tr&auml;gerraketen, die PSLV und GSLV \tverwenden den Treibstoff. Auch die alte Ariane 5 Oberstufe und das ATV \tverwenden diese Treibstoffe. Eine Proton hat beim Start etwa 200 t Hydrazin \tan Bord. Sie verf&uuml;gt &uuml;brigens nicht &uuml;ber einen Selbstzerst&ouml;rungsmechanismus.<\/p>\n<p>Ich mache diese Aufz&auml;hlung aus einem Grund: Um klar zu machen, dass schon seit fast 50 Jahren Hydrazin eingesetzt wird und es auch logischerweise immer wieder freigesetzt wurde. Bedeutender sind dabei wohl eher die vielen Starts von Milit&auml;rraketen -alle sowjetischen ICBM von 1960 bis zur neuesten Generation setzten diesen Treibstoff in allen Stufen ein und davon gab es hunderte von Erprobungsstarts. Alleine die Dnepr (RS-36M) weist 140 solche Starts auf) Auch in den Orbit gelangten erhebliche Mengen. Nicht nur als Treibstoff an Bord von Satelliten, sondern vor allem auch als Resttreibstoff an Bord der Oberstufen. Erst seit etwa 20 Jahren wird zumindest in dem Westen der Treibstoff abgelassen. Bei chinesischen und russischen Oberstufen ist das heute noch die Ausnahme. Erst k&uuml;rzlich explodierte eine chinesische Oberstufe als der steigende Druck in den Tanks diese zerriss.<\/p>\n<p>Wenn man sich wegen 500 kg Hydrazin Gedanken macht, m&uuml;sste man \tehrlicherweise fast jede ausgediente Oberstufe abschie&szlig;en, weil durch \tSicherheitsreserven und unnutzbaren Resten viele Oberstufen mehr Hydrazin \tenthalten als diese 500 kg.<\/p>\n<p>Wie giftig ist es nun?<\/p>\n<ul>\n<li>Hydrazin sch&auml;digt Lunge, Blut und Leber und gilt als Krebspromotor. \t\tDas bedeutet, es verursacht keinen Krebs, steigert aber die Wirkung von \t\tkrebserregenden Substanzen. Wenn sie dies beunruhigt, so sei gesagt, \t\tdass viele Substanzen so wirken, so Alkohol bei allen Krebsarten und die \t\tB-Vitamine bei Lungenkrebs (weshalb Raucher die H&auml;nde von \t\tMegavitaminpackungen lassen sollten). Alle Hydrazine sind dar&uuml;ber hinaus \t\tsehr fischtoxisch.<\/li>\n<li>Die letalen Dosen (LD50) liegen bei Hydrazin bei 76 mg\/kg, bei UDMH \t\tbei 91 mg\/kg und bei MMH bei nur 15 mg\/kg. Diese Dosis ist die bei der \t\t50 % der Versuchstiere sterben. Man muss sie mit dem K&ouml;rpergewicht des \t\tIndividuums multiplizieren. Menschen m&uuml;ssen also je nach Gewicht und \t\tHydrazin etwa 1 g &#8211; 9 g aufnehmen. Das ist schon keine kleine Dosis.<\/li>\n<li>Es gibt durchaus giftigere Substanzen. Blaus&auml;ure (Zyankali) hat eine \t\tLD50 von nur 1 mg\/kg. E-605, der Handelsname von Parathion, ein \t\tinzwischen verbotenes Insektizid, mit dem in den 50 er Jahren eine frau \t\tihre Familie vergiftete, hat eine LD-50 von 10 mg\/kg. Zahlreiche \t\tBakterientoxine und Dioxine sind noch giftiger. Nach dem \t\tChemikaliengesetz werden sie als &quot;giftig&quot; eingestuft. Blaus&auml;ure und \t\tE-605 dagegen als &quot;sehr giftig&quot;. Botox, das so gerne in der \t\tSch&ouml;nheitschirurgie eingesetzt wird gilt als &quot;hochgiftig&quot; (oder \t\tultragiftig je nach Sprachgebrauch).<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die Gef&auml;hrdung hat aber auch andere Aspekte: Wie wahrscheinlich ist es, \tdass man durch Hydrazine vergiftet wird? Nun es ist sicher sehr gef&auml;hrlich, \twenn man neben einem Satelliten steht und der Tank hat ein Loch, weshalb die \tBetankung auch von M&auml;nnern in Schutzanz&uuml;gen durchgef&uuml;hrt wird. Bei einem \tSatelliten der vom Orbit herunter kommt, m&uuml;sste man schon recht genau \tgetroffen werden, denn sobald der Stoff freigesetzt wird bildet er nat&uuml;rlich \teine Wolke und verd&uuml;nnt sich sehr stark. Das ist aber recht \tunwahrscheinlich, denn selbst wenn der Tank kein Druckventil hat, durch den \tder Treibstoff entweicht, so erhitzt er sich doch beim Wiedereintritt so \tstark, dass er platzt. Das war bisher bei allen Tanks die man geborgen hat \tso, auch beim Tank der Columbia, wie die Cartright Kommission in ihrem \tBericht feststellte. Ihr Tank wies einen Riss auf, als er gefunden wurde, \tdurch den das Hydrazin sich beim Wiedereintritt verfl&uuml;chtigte. Eine \tKontamination der Fundstelle konnte nicht festgestellt werden.(Es ist \tdurchaus nicht so, dass eine Space Shuttle ohne Treibstoff landet, das \terlauben schon die Sicherheitsrichtlinien der NASA nicht. Es m&uuml;ssen \tmindestens Reserven f&uuml;r etwa 100 m\/s bleiben, das sind je nach Zuladung und \tMissionsdauer etwa 3 t Treibstoff wovon etwa 1 t auf das Hydrazin entf&auml;llt).<\/p>\n<p>Problematischer ist Hydrazin als Umweltgift. Es ist wie schon gesagt \trecht fischtoxisch, wird aber recht schnell abgebaut. Die Giftigkeit des \tHydrazins, aber auch des Stickstofftetroxid (das als Reinsubstanz ein \tAtemgift ist und Ver&auml;tzungen der Lunge verursachen kann und wenn es in den \tBoden gelangt mit Wasser zu Salpeters&auml;ure reagiert und dadurch den Boden \tversauert) wird neuerdings von Kasachstan genutzt um Gelder von Russland zu \tbekommen. Ich sage bewusst &quot;benutzt&quot;, denn sobald die Millionen f&uuml;r \tUmweltsch&auml;den in der Steppe gezahlt wird, sind weitere Starts m&ouml;glich. \tVerglichen mit den vielen Raketen, die man in den 60 er und 70 er Jahren von \tBaikonur aus gestartet hat, sind die heutigen Starts sicher heute nicht das \tProblem. Zumal man ja nicht umsonst Baikonur in die unbewohnte Steppe gebaut \that.<\/p>\n<p>Kerosin, der zweite Haupttreibstoff den russische Tr&auml;ger nutzen ist zwar \takut nicht so giftig, doch viel umweltsch&auml;dlicher. Dies ist wie wenn ein \tHeiz&ouml;ltanker verungl&uuml;ckt und das Heiz&ouml;l ausl&auml;uft. Anders als Hydrazin ist \tKerosin schwer abbaubar und kann noch viel gr&ouml;&szlig;ere Mengen von Trinkwasser \tunbrauchbar machen. Das zeigt, das es zumindest bei Kasachstan vornehmlich \tum Politik geht und weniger um Umweltsch&auml;den.<\/p>\n<p>So nun zur&uuml;ck zu USA-193. Ich meine nach wie vor es g&auml;be keine Gefahr \tdurch den Satelliten. Er ist nicht mal besonders schwer. Ein Progress oder \tSojus Raumschiff mit diesem Treibstoff an Bord ist dreimal schwerer. Warum \tman ihn abschoss? Es gibt 3 m&ouml;gliche Erkl&auml;rungen:<\/p>\n<ul>\n<li>Er enth&auml;lt sensible Technologie die nicht bestimmten Nationen in die \t\tH&auml;nde fallen sollte. Nun ja wenn diese nicht besonders gesch&uuml;tzt ist, so \t\tist es recht unwahrscheinlich, dass sie einen Eintritt &uuml;berlebt. Chancen \t\tdaf&uuml;r haben nur recht massive Teile. Aus einzelnen Platinenst&uuml;ckchen, \t\tdie verschmort sind, kann man wenig r&uuml;ckschlie&szlig;en. Zudem h&auml;tte man dann \t\tden Satelliten auch abschie&szlig;en k&ouml;nnen, wenn man den genauen \t\tAufschlagsort kennt. Das wei&szlig; man einige Stunden vor dem Vergl&uuml;hen. Das \t\th&auml;tte einem den Abschuss mit 70 % Wahrscheinlichkeit (soviel Fl&auml;che \t\tbedecken die Ozeane) erspart.<\/li>\n<li>Es war&nbsp; ein Test des Raketenabwehrsystems wie von Russland und \t\tChina behauptet. Das ist sicher eine naheliegende Erkl&auml;rung. Warum man \t\tes nicht mit einer Rakete getestet hat? Vielleicht einfach um Kosten zu \t\tsparen. Eine Interkontinentalrakete kostet schlie&szlig;lich auch Geld. \t\tEventuell erprobte man den Abschuss vom Schiff aus (vorher erfolgten die \t\tTests von festen Basen vom Land aus) auch mit einem leichteren Ziel &#8211; \t\tdem Satelliten. Einen &auml;hnlichen Test hat man schon in den 80 er Jahren \t\tbeim Solrad Satelliten gemacht, damals mit einer F-15 die eine Rakete \t\tabschoss. Wenn sich die Position und Geschwindigkeit der Startrampe \t\t&auml;ndert, ist es einfacher ein Ziel zu nehmen das sich linear bewegt, als \t\teinen Sprengkopf, der sich mit wechselnder Geschwindigkeit und H&ouml;he \t\tbewegt. Eventuell spielt auch hier die Politik herein, schlie&szlig;lich wehrt \t\tsich ja Russland gegen die Stationierung dieses Systems in den \t\tNachbarstaaten. Die bisherigen Tests waren ja durchwachsen. Vielleicht \t\twollte man Polen und anderen Staaten in denen man die Raketen aufstellen \t\twill, einfach demonstrieren, dass es funktioniert.<\/li>\n<li>Die letzte M&ouml;glichkeit ist das es einfach das ist was es ist: Kein \t\tTest eine Raketenabwehrsystems, aber eines Satellitenabwehrsystems. Ein \t\tsolches System ist schlie&szlig;lich auch n&uuml;tzlich. Auch der Test mit dem \t\tAbschuss des Solrad diente damals der Erprobung eines \t\tAntisatellitensystems und nicht einer Raketenabwehr.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die Milit&auml;rs wissen schon was es ist. Vielleicht ist es aber auch nur mal \twieder mal eine verr&uuml;ckte Aktion von GWB, bei dem ja die Politik im \tallgemein und speziellen nicht besonders rational ist.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Ja so k&ouml;nnte man &uuml;berspitzt formulieren, wof&uuml;r Hydrazin in letzter Zeit herhalten muss. Demnach ist Hydrazin ultragef&auml;hrlich und man muss einen Satelliten mit 500 kg Hydrazin abschie&szlig;en. 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