2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23
Raketen als Waffenart gibt es schon sehr lange. Die Pioniere in dieser Angelegenheit waren die Chinesen, wie in der Hymne des Himmlischen Reiches zu Beginn des 19. Jahrhunderts erwähnt wird. "Roter Raketenschein" - so wird es darin gesungen. Sie wurden wegen Schießpulvers angeklagt, das, wie Sie wissen, im selben China erfunden wurde. Aber damit die „roten Lichter“leuchten und feurige Pfeile auf die Köpfe der Feinde fallen, werden Raketentriebwerke benötigt, wenn auch die einfachsten. Jeder weiß, dass Schießpulver explodiert und der Flug eine intensive Verbrennung mit gezielter Gasfreisetzung erfordert. Also musste die Zusammensetzung des Treibstoffs geändert werden. Während konventionelle Sprengstoffe zu 75 % aus Nitrat, 15 % Kohlenstoff und 10 % Schwefel bestehen, bestehen Raketentriebwerke zu 72 % aus Nitrat, 24 % Kohlenstoff und 4 % Schwefel.
Moderne Feststoffraketen und Booster verwenden komplexere Mischungen als Treibstoff, aber das Prinzip bleibt dasselbe, altes Chinesisch. Seine Verdienste sind unbestreitbar. Diese sind Einfachheit, Zuverlässigkeit, hohe Initiierungsgeschwindigkeit, relative Billigkeit und Benutzerfreundlichkeit. Damit das Projektil startet, reicht es aus, das feste brennbare Gemisch zu entzünden, einen Luftstrom bereitzustellen - und das war's, es flog.
AllerdingsEine so bewährte und zuverlässige Technologie hat ihre Nachteile. Erstens ist es nach dem Einleiten der Kraftstoffverbrennung nicht mehr möglich, diese zu stoppen und den Verbrennungsmodus zu ändern. Zweitens wird Sauerstoff benötigt, und in Bedingungen eines verdünnten oder luftleeren Raums ist dies nicht der Fall. Drittens brennt es immer noch zu schnell.
Die Lösung, nach der Wissenschaftler in vielen Ländern seit vielen Jahren suchen, ist endlich gefunden. Dr. Robert Goddard testete 1926 das erste Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerk. Als Brennstoff verwendete er mit flüssigem Sauerstoff vermischtes Benzin. Damit das System mindestens zweieinhalb Sekunden lang zuverlässig funktioniert, musste Goddard eine Reihe technischer Probleme im Zusammenhang mit dem Pumpen der Reagenzien, dem Kühlsystem und den Lenkmechanismen lösen.
Das Prinzip, nach dem alle Flüssigkeitsraketentriebwerke gebaut werden, ist extrem einfach. Im Inneren des Gehäuses befinden sich zwei Tanks. Von einem von ihnen wird das Oxidationsmittel durch den Mischkopf in die Zersetzungskammer geleitet, wo in Gegenwart eines Katalysators der aus dem zweiten Tank kommende Brennstoff in einen gasförmigen Zustand übergeht. Es findet eine Verbrennungsreaktion statt, das heiße Gas passiert zuerst die sich verengende Unterschallzone der Düse und dann die sich erweiternde Überschallzone, wo auch Brennstoff zugeführt wird. In Wirklichkeit ist alles viel komplizierter, die Düse muss gekühlt werden und die Fördermodi erfordern ein hohes Maß an Stabilität. Moderne Raketentriebwerke können mit Wasserstoff betrieben werden, das Oxidationsmittel ist Sauerstoff. Diese Mischung ist extrem explosiv und die geringste Verletzung des Betriebs eines Systemszu einem Unfall oder einer Katastrophe führt. Kraftstoffbestandteile können auch andere, nicht weniger gefährliche Stoffe sein:
- Kerosin und flüssiger Sauerstoff - diese wurden in der ersten Phase des Saturn-V-Trägerraketenprogramms im Apollo-Programm verwendet;
- Alkohol und flüssiger Sauerstoff - wurden in deutschen V2-Raketen und sowjetischen Trägern "Wostok" verwendet;
- Stickstofftetroxid - Monomethyl - Hydrazin - wird in Cassini-Motoren verwendet.
Trotz der Komplexität des Designs sind Flüssigkeitsraketentriebwerke das wichtigste Transportmittel für Weltraumfracht. Sie werden auch in Interkontinentalraketen verwendet. Ihre Arbeitsweise ist präzise regelbar, moderne Technologien ermöglichen die Automatisierung der in ihren Aggregaten und Baugruppen ablaufenden Prozesse.
Aber auch Feststoffraketentriebwerke haben ihre Bedeutung nicht verloren. Sie werden in der Raumfahrttechnik als Hilfsmittel eingesetzt. Ihre Bedeutung ist in Brems- und Rettungsmodulen groß.
