{"id":8992,"date":"2013-12-02T00:00:55","date_gmt":"2013-12-01T23:00:55","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=8992"},"modified":"2013-12-02T15:29:31","modified_gmt":"2013-12-02T14:29:31","slug":"wasserstoff-vs-kerosin","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2013\/12\/02\/wasserstoff-vs-kerosin\/","title":{"rendered":"Wasserstoff vs. Kerosin"},"content":{"rendered":"

Immer wieder wird sich den professionellen Raketenkonstrukteuren die Frage stellen, welcher Treibstoff der für die jeweilige Aufgabe der beste, also von den Gesamt-, Entwicklungs- oder Betriebskosten her gesehen der billigste ist. Auch wenn man sich als Freizeitplaner mit der Konzeption von Trägerraketen beschäftigt, ist hier eine Entscheidung fällig, wenn auch eher auf Basis von Vermutungen. Bernd hat hier<\/a>\u00a0als „Wasserstofffan“ klar Stellung bezogen, auch wenn er in nachfolgenden Konzeptionen mitunter Kerosin für die Unterstufe \u00a0und Wasserstoff für die Oberstufe vorsieht, mitunter kommen auch Feststoffbooster hinzu. In Anbetracht der sehr beträchtlichen Raketengesamtmassesenkungen durch Wasserstoff in allen Stufen-Konstruktionen stellt sich die Frage, ob Kerosin als Brennstoff in der Unterstufe in Anbetracht der voran geschrittenen Technik noch zeitgemäß ist. Durch einige Überlegungen kann man einen Annäherungsversuch an die Problemstellung unternehmen.<\/p>\n

Zunächst sollte man sich vor Augen führen, wie die Kosten für einen Raketenstart eigentlich zusammenkommen:<\/p>\n

1. Produktion<\/p>\n

2. Transport Fabrik-Startplatz der Oberbaugruppen<\/p>\n

3. Startvorbereitungen, Endmontage<\/p>\n

4. Start\/Flugüberwachung\/Bahnverfolgung<\/p>\n

5. Sonstige Kosten, z.B. Versicherung. Verwaltung<\/p>\n

Auf 1-4 entfallen stets Kosten der Qualitätskontrolle, sie sind nicht explizit aufgeführt.<\/p>\n

Auf alle Punkte hat die Konstruktion der Rakete Einfluss. Einfache Technik macht die Produktion einfacher, ebenso die Startvorbereitung oder die Qualitätskontrolle. Auch geringe Größe der Bauteile wirkt sich positiv auf 1, 2 und 3 aus. Gut durchkonstruierte Raketen erhöhen zudem die Sicherheit, was den Versicherungskosten zugute kommt oder Einsparungen bei der Qualitätskontrolle Einsparungen ermöglicht. Sind Sensoren (anders als bei \u00a0der Proton, siehe Unfall) so beschaffen, dass sie schon aufgrund ihrer Form ihrer Markierungen nur richtig herum eingebaut werden können, so gibt es eine Fehlermöglichkeit weniger, die von der Qualitätskontrolle überwacht werden muss.<\/p>\n

Man kann die Kosten auch auf die einzelnen Bauteile aufteilen, auf die dann anteilig 1, 2 und 3 entfallen. Da wären:<\/p>\n

1. Nutzlaststpitze, z.B. Fairing, Adapter<\/p>\n

2. Elektrik, Bordcomputer<\/p>\n

3. Einzelne Raketenstufen, bestehend aus:<\/p>\n

3.1 Triebwerk<\/p>\n

3.2 Tanks+Leitungen<\/p>\n

3.3 Zelle+Schubgerüst, Zwischenstufen<\/p>\n

Bei einer Feststoffstufe gibt es natürlich andere Bauteile, somit sind auch die Kosten anders verteilt. Da hier nur Wasserstoff mit Kerosin verglichen werden soll, wird diese komplett andere Bauweise hier außer Acht gelassen.<\/p>\n

Diesmal gilt für alle Punkte, dass eine einfache Bauweise zumeist zu geringeren Kosten führt. Für Strukturbauteile wie Tanks und Zelle wirkt schon eine geringere Größe kostensenkend. Auch geringe auf die Turbopumpen wirkt sich geringes Fördervolumen (durch hohe Brennstoffdichte oder hohen spezifischen Impuls) positiv aus.<\/p>\n

Soweit zur Ausgangslage. Ein guter, das heißt kostengünstiger Treibstoff verfügt dementsprechend über folgende Eigenschaften:<\/p>\n

1. Gohe Ausströmgeschwindigkeit\/hoher spezifischer Impuls<\/p>\n

2. Hohe Dichte<\/p>\n

3. Einfache Handhabung, geringe Gefahr im Umgang (z.B. keine spontane Entzündung an der Luft)<\/p>\n

4. Geringe Kosten der Chemikalie selbst<\/p>\n

5. Geringe Anforderungen an die Technik in Form von Isolation, spezieller Schmierung von Lagern oder besonderen, nichtreaktiven Oberflächen<\/p>\n

6. In Ländern mit anspruchsvoller Gesetzeslage auch Umweltverträglichkeit<\/p>\n

Wasserstoff verfügt als markanteste positive Eigenschaft über 1 und 6. 3 stimmt an sich ebenfalls, allerdings entweicht Wasserstoff leicht und bildet Knallgas.<\/p>\n

Kerosin hat die hervorstechenden Eigenschaften 2 (wenn auch dem Hydrazin unterlegen), 3, 4 und 5. Gewichtigster Nachteil ist die nur mittlere Ausströmgeschwindigkeit, während Wasserstoff eine sehr geringe Dichte und hohe technische Anforderungen aufweist. Dazu folgendes Zitat von Bernd zu technischen Problemen des Wasserstoffes \u00a0aus diesem<\/a>\u00a0Beitrag:<\/p>\n