{"id":15344,"date":"2021-05-15T16:23:34","date_gmt":"2021-05-15T14:23:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=15344"},"modified":"2023-06-09T06:36:27","modified_gmt":"2023-06-09T04:36:27","slug":"haben-super-heavy-starship-die-explosionskraft-einer-atombombe","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2021\/05\/15\/haben-super-heavy-starship-die-explosionskraft-einer-atombombe\/","title":{"rendered":"Haben Super Heavy \/ Starship die Explosionskraft einer Atombombe?"},"content":{"rendered":"
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Ich habe mal berechnet, ob eine Saturn V die Explosionskraft einer Atombombe hat<\/a>, weil ich ein entsprechendes Gerücht bei einem Plagiator gelesen habe. Um es vorwegzunehmen \u2013 die Explosionskraft einer beliebigen Rakete kann ich nicht errechnen, weil für diese wesentlich ist, welche Detonationsgeschwindigkeit die Treibstoffe haben. Diese ist bei Explosivstoffen höher als bei \u201enormalen\u201c chemischen Reaktionen, und selbst wenn man die Detonationsgeschwindigkeit als Maß nimmt, so liegt nicht eine wesentliche Voraussetzung vor \u2013 das die Gase vollständig durchmischt sind.<\/p>\n

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\nWas man aber vergleichen kann, ist die bei einer Explosion freigesetzte Energie. Als Maß für diese wird die Energie genutzt, die Trinitrotoluol (TNT) bei der Verbrennung freisetzt, das sind 3725 kJ\/kg. Wer sich auskennt, sieht das dies eine sehr geringe Energie ist, das liegt daran, das man normalerweise bei Verbrennungen für die Verbrennungsenergie nur den Verbrennungsträger angibt und nicht den Oxidator, den Luftsauerstoff, aber auch der Sauerstoff berücksichtigt ist die Energie gering, das liegt daran das in dem Molekül schon viel Energie durch Oxidation verloren ging, so sind die Nitrogruppen schon vollständig oxidiert, liefern also keine Energie mehr. Das ist vergleichbar der abnehmenden Verbrennungsenergie bei der Oxidationsprodukten des Kohlenstoffs wie Ethan \u2013 Ethanol \u2013 Essigsäure.<\/p>\n

Die SuperHeavy\/Starship hat in beiden Stufen zusammen 4.600 bis 4.700 t Treibstoff, die Angaben sind nicht ganz genau. Sie verbrennt Methan mit Sauerstoff im Verhältnis 3,5. Relevant ist aber die stöchiometrische Verbrennung. Sie erfolgt bei Methan nach der Gleichung:<\/p>\n

CH4<\/sub> + 2 O2<\/sub> \u2192 CO2<\/sub> + 2 H2<\/sub>O + 802,4 kJ\/Mol<\/p>\n

In Gramm reagieren hier: 16 g Methan mit 64 g Sauerstoff, zusammen also 80 g. Hochgerechnet auf ein Kilogramm sind dies 10.030 kJ\/kg Methan\/Sauerstoffgemisch, also fast dreimal mehr als bei TNT.<\/p>\n

Die 4.600 t Treibstoff bestehen bei der Mixtur 3,5 zu 1 aus 1.023 t Methan und 3.577 t Sauerstoff. Nur der Sauerstoff wird komplett umgesetzt. Dafür benötigt man nach der obigen Reaktionsgleichung ein Viertel der Sauerstoffmenge also 895 t Methan. Die restlichen 128 t betrachte ich als nicht an der Reaktion teilnehmend. In der Praxis würde es so ablaufen, dass ein Teil des Methans zu Kohlenmonoxid oxidiert wird und der andere Teil zu Kohlendioxid. Daneben zerfällt aber auch Methan in Wasserstoff.<\/p>\n

16 g Methan liefern 802,4 kJ. Umgesetzt werden nun 895.000.000 g. Diese Menge liefert dann 4,488×1012<\/sup> J. Teilt man diese Energie durch die bei der Verbrennung von 1 kg TNT freiwerdende (3.725 kJ = 3,7125×106<\/sup>) so erhält man die äquivalente TNT-Menge: 12,049 t, also rund 12 kt. Würde Der Treibstoff also genauso explosiv sein wie TNT, so entspräche seine Sprengkraft 12 Kilotonnen TNT. Aber dazu müsste er vollständig durchmischt sein, ansonsten erfolgt die Verbrennung nur an der Kontaktstelle und die dabei entstehende Energie erzeugt heißes Gas welche den Rest des Treibstoffs auseinander treibt, sodass er nur in geringem Maße an der Reaktion teilnehmen kann. Das ist aber bei einem Unglück der Fall, denn die Treibstoffe stecken ja anfangs in getrennten Tanks. Selbst dann gilt der Vergleich aber nur bei einer ähnlichen Detonationsgeschwindigkeit. Leider fand ich die Detonationsgeschwindigkeit für Methan\/Luft nicht. Wasserstoff hat bei der Knallgasreaktion eine Detonationsgeschwindigkeit von 2820 m\/s, also eine weniger als halb so hohe wie bei TNT. Ich vermute, dass sie bei Methan in derselben oder etwas geringeren Größenordnung ist.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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Ich habe mal berechnet, ob eine Saturn V die Explosionskraft einer Atombombe hat, weil ich ein entsprechendes Gerücht bei einem Plagiator gelesen habe. Um es vorwegzunehmen \u2013 die Explosionskraft einer beliebigen Rakete kann ich nicht errechnen, weil für diese wesentlich ist, welche Detonationsgeschwindigkeit die Treibstoffe haben. 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