Am 2. Juli 2009 meldete der US-amerikanische Hersteller von Raketentriebwerken Aerojet, dass man einen ersten mit Methan und flüssigem Sauerstoff zu betreibenden Raketenmotor im Rahmen der Triebwerksentwicklung für die Aufstiegsstufe des künftigen bemannten Mondlanders Altair fertiggestellt habe.
Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Aerojet, NASA.
(Bild: NASA)
Altair ist die Mondlandefähre, die die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA im Rahmen des Constellation-Programms zur Landung von Menschen auf dem Mond zu verwenden gedenkt. Sie soll ähnlich wie die Landefähre des Apolloprogramms (LEM) aus zwei Stufen, einer Abstiegsstufe und der Aufstiegsstufe mit der Besatzungskabine, bestehen.
Die Abstiegsstufe soll nach derzeitigem Planungsstand ein mit flüssigem Wasserstoff und flüssigem Sauerstoff betriebenes Triebwerk benutzen, welches aus dem u. a. in Centaur-Raketenoberstufen verwendeten RL-10-Triebwerk abgeleitet werden soll. Für die Aufstiegsstufe wurden Antriebssysteme mit einer hypergolen, d. h. selbstzündenden Treibstoffkombination untersucht, und im Hinblick auf eine Verwendung in Marslandern auch solche unter Verwendung des Kohlenwasserstoffs Methan (CH4).
Das Methan-Triebwerk von Aerojet soll nach Angaben des Herstellers einen Schub von über 24,45 Kilonewton erreichen. Ob es sich dabei um den Schub im Vakuum oder unter Normaldruck in Meereshöhe handelt, wurde nicht mitgeteilt. Die Triebwerksentwicklung erfolgte im Rahmen des NASA Exploration Technology Development Program (ETDP), die Tests des Triebwerks sollen die bei Entwicklung und Bau zugrunde gelegten Berechnungen und Technologien verfizieren. Die Testergebnisse könnten für Entwicklung und Bau eines Triebwerks für die Aufstiegsstufe des künftigen bemannten Mondlanders Altair benutzt werden. Zumindest die ersten Altair-Lander werden nach derzeitigem Planungsstand mit einem Motor für eine hypergole Treibstoffkombinaton (MMH und NTO) in der Aufstiegsstufe fliegen.
(Bild: NASA)
Tests des Methan-Triebwerks erfolgen zuerst durch den Hersteller Aerojet und sollen in Kürze beginnen, anschließend wird auch die NASA das Triebwerk genau untersuchen. In einer Testanlage der White Sands Test Facility in Las Cruces, New Mexiko, will die NASA das Triebwerk unter simulierten Raumbedingungen testen und dabei insbesondere die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit unter anhaltenden und extremen Temperaturbedingungen untersuchen.
Aber nicht nur das Triebwerk selbst muss extremen Bedinungen standhalten. Mit einer mehrschichtigen Isolierung der Methantankanlage könnte es möglich werden, im Rahmen einer Mondmission über sieben Monate hinweg eine betriebsfähige Aufstiegsstufe auf dem Mond bereitzuhalten. Einen dauernden Druckanstieg durch Erwärmung des Treibstoffes gilt es zu verhindern, man möchte (verdampften) Treibstoff nicht durch ein Überdruckventil ablassen müssen, was bei Überdruck aber nötig wäre, um die Tankstruktur nicht zu gefährden.
Gleichzeitig muss gewährleistet sein, dass mit der Methantriebwerksanlage ein Abort des Landeanfluges auf den Mond bewältigt werden kann, wofür ein gewisser Mindestdruck in den Treibstofftanks herrschen muss. Wählt man einen sehr geringen Tankdruck zu Beginn der Mission, damit auf dem Mond kein verdampfter Treibstoff abgeblasen werden muss, reicht der Tankdruck möglicherweise nicht für einen sicheren Triebwerkseinsatz im Abortfall.
(Bild: NASA)
Ob für bemannte Mondmissionen im Rahmen des Constellation-Programms tatsächlich Methan-Triebwerksanlagen eingesetzt werden, ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt unklar.
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