Was für einen Treibstoff benutzen Raketen?

Der Treibstoff der Träume: Was Raketen antreibt

Raketen, die majestätisch in den Himmel aufsteigen, sind ein faszinierendes Beispiel menschlichen Erfindungsgeists. Aber was treibt diese komplexen Maschinen an? Die Antwort ist nicht so einfach wie “Benzin”, denn Raketen benötigen spezielle Treibstoffe, die unter extremen Bedingungen funktionieren und eine enorme Energie freisetzen können.

Anders als Autos, die Sauerstoff aus der Umgebungsluft beziehen, müssen Raketen ihren eigenen Sauerstoff mitführen, um die Verbrennung des Treibstoffs zu ermöglichen. Daher bestehen Raketentreibstoffe in der Regel aus zwei Komponenten: einem Brennstoff und einem Oxidationsmittel.

Die gängigsten Arten von Raketentreibstoffen:

• Flüssigtreibstoffe: Diese Treibstoffe bieten eine hohe Leistung und ermöglichen eine präzise Steuerung des Raketentriebwerks.

  • Flüssiger Sauerstoff (LOX): Ein weit verbreitetes Oxidationsmittel, das oft in Kombination mit anderen Brennstoffen verwendet wird. Er ist hocheffizient, erfordert aber eine kryogene Lagerung bei extrem niedrigen Temperaturen.
  • Flüssiger Wasserstoff (LH2): Ein sehr leichter und leistungsstarker Brennstoff, der oft mit flüssigem Sauerstoff kombiniert wird. Die kryogene Lagerung stellt jedoch eine Herausforderung dar.
  • Kerosin (RP-1): Eine raffinierte Form von Kerosin, die relativ einfach zu lagern und zu handhaben ist. Sie wird oft mit flüssigem Sauerstoff verwendet.
  • Hydrazin (N2H4) und seine Derivate (MMH, UDMH): Diese hypergolen Treibstoffe entzünden sich beim Kontakt mit dem Oxidationsmittel von selbst, was sie ideal für Triebwerke macht, die mehrmals gezündet werden müssen, wie z.B. Lageregelungstriebwerke.
  • Stickstofftetroxid (NTO) und Salpetersäure (HNO3): Starke Oxidationsmittel, die oft mit Hydrazin oder seinen Derivaten verwendet werden. Sie sind hypergol und können bei Raumtemperatur gelagert werden.

• Feststofftreibstoffe: Diese Treibstoffe sind relativ einfach zu lagern und zu handhaben, da sie in fester Form vorliegen.

  • Feste Raketentreibstoffe bestehen aus einem Oxidationsmittel (z.B. Ammoniumperchlorat) und einem Brennstoff (z.B. Aluminiumpulver), die in einem Bindemittel (z.B. Gummi) eingebettet sind. Diese Treibstoffe bieten eine hohe Schubkraft, lassen sich aber nach der Zündung nicht mehr abstellen.

Warum bestimmte Treibstoffe verwendet werden:

Die Wahl des Raketentreibstoffs hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter:

• Leistung: Die Menge an Schub, die der Treibstoff erzeugen kann.
• Dichte: Die Masse des Treibstoffs pro Volumeneinheit. Ein dichterer Treibstoff ermöglicht eine kompaktere Raketenkonstruktion.
• Lagerfähigkeit: Die Fähigkeit des Treibstoffs, über einen längeren Zeitraum gelagert zu werden, ohne zu zerfallen.
• Handhabung: Die Schwierigkeit, den Treibstoff zu lagern, zu transportieren und in die Rakete zu füllen.
• Kosten: Der Preis des Treibstoffs.
• Sicherheit: Die Risiken, die mit der Handhabung und Verwendung des Treibstoffs verbunden sind.

Was die Zukunft bringt:

Die Forschung an neuen und verbesserten Raketentreibstoffen ist ein fortlaufender Prozess. Ziel ist es, Treibstoffe zu entwickeln, die leistungsstärker, sicherer und umweltfreundlicher sind. Die Verwendung von Methan als Raketentreibstoff gewinnt zunehmend an Bedeutung, da es eine gute Balance zwischen Leistung, Lagerfähigkeit und Kosten bietet.

Theoretische Möglichkeiten und Umweltbedenken:

Obwohl flüssiges Fluor theoretisch ein sehr starkes Oxidationsmittel wäre, wird es aufgrund seiner extremen Toxizität und Korrosivität nicht in der Raketentechnik eingesetzt. Die Umweltbelastung durch Raketenstarts ist ein wachsendes Anliegen, und die Entwicklung umweltfreundlicherer Treibstoffe ist ein wichtiges Ziel.

Fazit:

Raketentreibstoffe sind hochspezialisierte Substanzen, die eine entscheidende Rolle für den Erfolg von Raumfahrtmissionen spielen. Die Vielfalt der verfügbaren Treibstoffe ermöglicht es, Raketen für unterschiedliche Zwecke und Anforderungen zu konstruieren. Die zukünftige Forschung wird sich darauf konzentrieren, Treibstoffe zu entwickeln, die noch leistungsstärker, sicherer und umweltfreundlicher sind, um die Grenzen der menschlichen Erkundung des Weltraums weiter zu verschieben.