Welchen Treibstoff verwendet SpaceX?

SpaceX’ Treibstoffwahl: Eine Reise jenseits der Erde

SpaceX, das Raumfahrtunternehmen von Elon Musk, hat die Raumfahrtindustrie revolutioniert. Ein entscheidender Aspekt dieser Revolution liegt in der Wahl der Treibstoffe, die ihre Raketen antreiben. Während andere Treibstoffkombinationen theoretisch effizienter wären, setzt SpaceX konsequent auf Flüssigtreibstoffe mit einer besonderen Präferenz für Methan (CH₄) und flüssigen Sauerstoff (LOX). Diese Entscheidung ist alles andere als zufällig und beruht auf einer strategischen Vision, die weit über die reine Leistung der Raketen hinausgeht.

Die Logik hinter Flüssigtreibstoffen:

Flüssigtreibstoffe bieten gegenüber Festtreibstoffen deutliche Vorteile. Sie ermöglichen eine präzisere Steuerung des Verbrennungsprozesses und damit eine variable Schubkraft. Dies ist entscheidend für komplexe Manöver im Weltraum, wie sie beispielsweise bei Landungen auf anderen Planeten oder bei der Durchführung von Orbittransfers erforderlich sind. Darüber hinaus lassen sich Flüssigtreibstoffe leichter abschalten und wiederzünden, was bei wiederverwendbaren Raketen wie der Falcon 9 von SpaceX von enormer Bedeutung ist.

Warum Methan und LOX?

Obwohl eine Kombination aus flüssigem Wasserstoff (LH2) und flüssigem Sauerstoff (LOX) einen höheren spezifischen Impuls (ein Maß für die Effizienz eines Treibstoffs) aufweist, hat sich SpaceX für Methan und LOX entschieden. Die Gründe dafür sind vielfältig:

• Siedepunkte: Methan hat einen höheren Siedepunkt als flüssiger Wasserstoff. Das bedeutet, dass Methan weniger schnell verdampft und somit einfacher zu lagern und zu handhaben ist. Dies reduziert Verluste und vereinfacht die Logistik erheblich.

• Weniger anfällig für “Hydrogen Embrittlement”: Flüssiger Wasserstoff kann bestimmte Metalle spröde machen (“Hydrogen Embrittlement”), was die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Raketentriebwerken beeinträchtigen kann. Methan zeigt diese Eigenschaft nicht.

• Sauberere Verbrennung: Methan verbrennt sauberer als Kerosin, ein Treibstoff, der häufig von anderen Raketen verwendet wird. Eine sauberere Verbrennung führt zu weniger Ablagerungen im Triebwerk und reduziert somit den Wartungsaufwand.

Der Mars-Faktor:

Der wichtigste Grund für die Wahl von Methan und LOX liegt jedoch in der langfristigen Vision von SpaceX: der Kolonisierung des Mars. Auf dem Mars gibt es reichlich Wasser und Kohlendioxid in der Atmosphäre. Durch das Sabatier-Verfahren kann man aus diesen Ressourcen Methan und Sauerstoff herstellen.

Das Sabatier-Verfahren:

Das Sabatier-Verfahren ist eine chemische Reaktion, bei der Kohlendioxid (CO₂) mit Wasserstoff (H₂) zu Methan (CH₄) und Wasser (H₂O) reagiert. Der benötigte Wasserstoff kann durch Elektrolyse von Wasser gewonnen werden, das auf dem Mars in Form von Eis vorhanden ist. Der Sauerstoff, der bei der Elektrolyse anfällt, kann ebenfalls als Treibstoff verwendet werden.

Die Implikationen für die Mars-Mission:

Die Fähigkeit, Treibstoff vor Ort auf dem Mars herzustellen, ist für eine nachhaltige Kolonisierung unerlässlich. Sie reduziert die Notwendigkeit, große Mengen an Treibstoff von der Erde mitzubringen, was die Kosten und Komplexität der Mission erheblich senken würde. Mit der Entwicklung von Methan-LOX-Triebwerken bereitet SpaceX den Weg für eine Zukunft, in der Raketen auf dem Mars betankt werden können, wodurch interplanetare Reisen realistischer und erschwinglicher werden.

Fazit:

Die Treibstoffwahl von SpaceX ist ein Paradebeispiel für strategisches Denken und langfristige Planung. Die Entscheidung für Methan und LOX basiert nicht nur auf technischen Aspekten, sondern auch auf der Vision, den Mars zu kolonisieren. Mit der Fähigkeit, Treibstoff vor Ort herzustellen, eröffnet SpaceX neue Möglichkeiten für die Erforschung des Weltraums und ebnet den Weg für eine Zukunft, in der die Menschheit zu einer multiplanetaren Spezies wird.