Quelle: JLU/THM 30. Juli 2024.

30. Juli 2024 – Nachhaltige Raumfahrt – wie geht das? Daran forschen Studierende der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) und der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM). Ihr gemeinsames Projekt, eine neuartige Hybridrakete zu konstruieren, wird jetzt für ein halbes Jahr mit dem „Hessen Ideen Stipendium“ gefördert.
Hybridraketen, die bereits existieren, werden mit flüssigem und festem Brennstoff betrieben und nutzen sogenannte Turbopumpen oder Druckbehälter. Das achtköpfige Team Gießener Studierender mit dem Namen „HybridLaunch“ hat ein neues Pumpsystem entwickelt, das Hybridraketen deutlich leichter und damit auch effizienter machen könnte.

„Das Thema Nachhaltigkeit ist uns bei Raketen wichtig, weil die Raumfahrt eine Industrie ist, die aktuell sehr schnell wächst. Und wenn wir jetzt frühzeitig Alternativen zu schadstoffreichen Raketen anbieten, können wir in der Zukunft viel Umweltverschmutzung vermeiden“, erklärt Alex Daniel Stamm, der Physik und Technologie für Raumfahrtanwendungen im Master als Kooperationsstudiengang beider Gießener Hochschulen studiert.

2022 begann das hochschulübergreifende Team mit dem ersten gemeinsamen Projekt: Es startete einen Stratosphärenballon. Seitdem arbeiten die Studierenden zusammen und entwickelten die Idee, ein neuartiges Triebwerk für Raketen zu konstruieren. Die Bauteile für ihren ersten kleinen Prototyp fertigten sie selbst im Makerspace am THM-Standort Friedberg. Im vergangenen Oktober haben sie das Mini-Triebwerk erfolgreich getestet.

Mit ihrer Idee überzeugten die Studierenden physikalisch-technischer Studiengänge an der JLU und des Maschinenbaus an der THM im Wettbewerb um das „Hessen Ideen Stipendium“. Seit 1. Juli erhalten Fiene Bremer, Stephanie Käs, Anna Komjagin, Nico Krug, Nikolas Michel, Paul Silas Moos, Mathis Reuß-Hennschen und Alex Daniel Stamm für ihr Projekt monatlich monetäre Unterstützung sowie ein begleitendes sogenanntes Akzeleratorprogramm, in dem sie intensiv bei der Entwicklung ihres Geschäftsmodells begleitet werden. Die Förderung beträgt bis zum 31. Dezember 2024 für drei Studierende jeweils 1000 Euro pro Monat.
Insgesamt 13 Gründungsteams aus zehn hessischen Hochschulen erhalten diese Förderung aktuell. „Hessen Ideen“ ist eine Initiative des Landes Hessen, der hessischen Hochschulen und hessischer Unternehmen. Die Initiative wird von UniKasselTransfer an der Universität Kassel in Kooperation mit HIGHEST von der Technischen Universität Darmstadt koordiniert. Das Land Hessen unterstützt die Initiative „Hessen Ideen“ im Rahmen des Hessischen Hochschulpaktes bis 2025 mit 5,4 Millionen Euro.

Die nächste Förderrunde beginnt am 1. Januar 2025. Bewerbungsschluss dafür ist der 25. September 2024. Interessierte erhalten weitere Informationen dazu online unter hessen-ideen.de/hochschulen oder direkt in der Gründungsberatung ihrer Hochschule.

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• Höhenforschungsraketen

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Quelle: HyImpulse Technologies GmbH 27. Juli 2023.

27. Juli 2023 – Der Countdown läuft. HyImpulse steht kurz vor dem großen Start seiner bahnbrechenden Neuentwicklung: Eine nachhaltige Rakete mit neuem Antrieb, die Satelliten in die Erdumlaufbahn schicken wird. Wirtschaftsminister Dr. Robert Habeck hat sich heute vor Ort ein Bild gemacht, vom Stand der Entwicklung und Umsetzung in dem hoffnungsgeladenen Raketen StartUp. Die innovative Mann- und Frauschaft aus Neuenstadt in Süddeutschland steht damit kurz vor dem Durchbruch einer neuen Technologie. Es geht um den sogenannten SL1 Launcher, eine unbemannte Trägerrakete, die künftig für die Logistik zwischen der Erde und ihren Umlaufbahnen im Weltraum eingesetzt werden soll.

Aktuell hat Deutschland keinen eigenen Zugang ins Weltall. Ariane 5 fliegt nicht mehr, der Start von Ariane 6 ist ungewiss. Die ersten 18 Starts der Ariane 6 sind an die USA verkauft worden. Bleibt noch SpaceX von Elon Musk. Somit bekommen wir ohne andere Hilfe keine Satelliten ins oder aus dem All. Die neue SL1 hat durch ihren radikal neuen Aufbau das Potenzial für einen Schnellstart – nicht nur Richtung Orbit sondern auch in den multimilliardenschweren Weltmarkt.

Tausende Satelliten brauchen dringend den direkten Zugang ins All.

Deutsche Klimaschutz-, Resilienz-, Kommunikations- und Defense Projekte sind aktuell 100 % abhängig vom US-amerikanischen Zugang zum All, konkret von Elon Musk. Es geht um:

• Emissions Monitoring
• Waldbrand Monitoring
• Erdbeben Monitoring
• Wetter Monitoring und – Prognose
• Navigation
• Autonome Mobilität
• Völkerwanderung Monitoring
• Space Debris Removal (Entfernung von Weltraummüll)
• Landwirtschaft Monitoring
• Sichere Telekommunikation (Quantum Key Distribution)
• 5G / 6G via Space
• IoT / Sensorik (Emissionsmessung, Energiemessung, Recycling)
• Erdbeobachtung

HyImpulse ist der Weltraum-Logistiker

• zuverlässig
• schnell
• günstig
• flexibel
• nachhaltig

Unsere Antriebsrevolution: Hybridantrieb aus Paraffin und Flüssig-Sauerstoff
Das ist der erste radikal neue Raketenantrieb seit vielen Jahrzehnten.

• Höchste Performance durch hohe Energiedichte
• Einfach in der Herstellung und Lagerung
• Sicher, leicht transportabel
• Günstig und massenproduktionstauglich
• Drosselbarer Schub für militärische Anwendungen
• Skalierbar für fast alle Raketengrößen

Wir werden schnell sein: Erster Start im Dezember 2023
Die Testrakete Micro Launcher SR 75 mit Paraffin Hybridantrieb startet im Dezember 2023 von den Shetlandinseln.
Der Launcher SL1 mit 500 kg Nutzlast wird bis 2025/26 für den Regelbetrieb verfügbar sein. Der Startplatz kann flexibel gewählt werden: Shetland, Schweden, Nordsee, Kourou, Neuseeland u.a..

Multidimensionale Nachhaltigkeit von HyImpulse
Die Raketen von HyImpulse zeichnen sich aus durch:

• 25 t CO₂ pro Start. Das entspricht einem Linienflug Frankfurt – Athen
• der Treibstoff Paraffin ist sicher für Mensch und Natur
• den schnellsten und kostengünstigen Transport von klimarelevanter Sensorik
• das Ermöglichen zeitkritischer Missionen für Umwelt, Politik und Sicherheit
• Nachhaltigkeit: die ersten zwei Raketenstufen der SL1 sind wiederverwendbar

Das Versprechen von HyImpulse:
Mit entsprechender Unterstützung werden wir Deutschland und Europa einen unabhängigen und optimalen Zugang Richtung Weltall bieten.

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• HyImpulse

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Quelle: DLR 14. April 2023.

14. April 2023 – Nach drei Jahren intensiver Vorbereitungen sollen am 17. und 22. April 2023 die zwei baugleichen Experimentalraketen N2ORTH vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Schweden in den Himmel über dem Nordpolarkreis starten. Das HyEnD-Team von Studierenden der Universität Stuttgart hat die beiden beim Start rund 200 Kilogramm schweren Raketen im Rahmen des STERN-Programms (Studentische Experimental-Raketen) der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR selbst entwickelt, gebaut und getestet. Das Programm ermöglicht den Teilnehmenden bereits während des Studiums erste Erfahrungen mit einem „echten“ Raumfahrtprojekt zu sammeln. Angetrieben werden die beiden rund acht Meter langen Experimentalraketen bei ihrem Flug mit einer Kombination aus flüssigem Lachgas und einem Festbrennstoff und erreichen dabei mehrfache Schallgeschwindigkeit.

Mit Leichtbauweise zu maximaler Flughöhe
Damit die rund 200 Kilogramm schweren Raketen eine möglichst große Höhe erreichen, hat das HyEnD-Team die entscheidenden Komponenten in Leichtbauweise aus Kohlefaserverbundwerkstoffen hergestellt. „Eine besondere Herausforderung war die Konstruktion des rund drei Meter langen Lachgastanks“, erklärt Karsten Lappöhn, STERN-Programmleiter in der Deutschen Raumfahrtagentur. „Er besitzt eine Außenhülle aus Kohlefaser sowie eine Innenbeschichtung aus Teflon-ähnlichem Material. Hierdurch verringert sich das Leergewicht der Rakete im Vergleich zur sonst üblichen Aluminium-Innenbeschichtung um rund sieben Kilogramm.“

300 Grad Celsius an der Außenhaut der Rakete
Während des Fluges entsteht durch die Luftreibung an der Außenhaut der Rakete eine Temperatur von circa 300 Grad Celsius. Um die empfindlichere Raketenstruktur vor diesen Temperaturen zu schützen, ist die Raketenhülle mit einer zusätzlichen Schicht aus Kork und Kunstharz umgeben. Die Wirksamkeit dieses Schutzes wurde durch Tests im Heißluft-Windkanal des DLR in Lampoldshausen von den Studierenden nachgewiesen. Auch der von den Studierenden entwickelte Raketenmotor wurde am DLR-Testzentrum für Raumfahrtantriebe in Lampoldshausen geprüft und ist der bisher leistungsfähigste seiner Art innerhalb des STERN-Programms. Bis zur Fertigstellung durchlief allein das Triebwerk 60 Heißläufe.

Am Fallschirmsystem sicher zu Boden
Das Bergungssystem von N2ORTH ist sehr komplex, denn es besitzt neben dem Hauptfallschirm noch einen Überschallfallschirm, der die Rakete beim Eintritt in die dichteren Luftschichten zusätzlich abbremst. Der von den Studenten selbst genähte Fallschirm muss dabei die hohen Temperaturen und mehrfache Schallgeschwindigkeit überstehen, bevor sich in drei Kilometern Höhe der größere Hauptfallschirm öffnet. „Wir haben sowohl das Öffnungs- und Bremsverhalten des Schirms, als auch das Leinen- und Befestigungssystem auf Herz und Nieren getestet“, erläutert Florian Merz vom HyEnD-Team. „Für die Erprobung des Gesamtsystems haben wir dann einen mit Messelektronik bestückten rund 80 Kilogramm schweren Testkörper aus einem Flugzeug über dem Truppenübungsplatz Heuberg abgeworfen.“

Nach dem Start der ersten N2ORTH-Rakete werden die Flugdaten ausgewertet und mit den Ergebnissen aus vorherigen Computersimulationen verglichen. Dies dient auch zur Vorbereitung des zweiten Fluges. Zu diesem Zweck werden die wichtigsten Daten per Funk zur Bodenstation übertragen und die Datenträger an Bord der Rakete nach erfolgreicher Landung und Bergung ausgelesen. Mit den so gewonnenen Messdaten ist eine deutlich genauere Flugbahnvorhersage für den zweiten Start möglich.

Das STERN-Programm
Am STERN-Programm haben bisher fünfzehn Hochschulen mit weit über 600 Studierende teilgenommen. In vier Kampagnen wurden dabei neun Raketenstarts durchgeführt. Im Jahr 2016 konnten Studierende der Universität Stuttgart mit 32,3 Kilometern einen europäischen Höhenrekord für Experimentalraketen und den Weltrekord für eine Hybrid-Studentenrakete aufstellen.

Ziel des Programms ist es, den Teilnehmenden bereits während des Studiums erste Erfahrungen mit einem „echten“ Raumfahrtprojekt zu ermöglichen. Innerhalb von drei Jahren entwerfen, bauen und starten die Studierenden eine eigene Rakete und führen sämtliche Tests durch. Begleitet werden sie dabei von den Experten der Mobilen Raketenbasis des DLR (MORABA) und vom Institut für Raumfahrtantriebe am DLR-Standort in Lampoldshausen. Technische Mindestanforderungen sind, dass die Rakete eine Flughöhe von mindestens drei Kilometern sowie Schallgeschwindigkeit erreicht und über ein Bergungs- und ein Telemetriesystem verfügt. Neben dem Ingenieurswissen und dem technischen Verständnis ist vor allem auch der Erfahrungsaustausch zwischen den Teams wichtig. Das Programm wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) umgesetzt.

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• Studentische Experimental Raketen (STERN)

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Quelle: DLR.

Nach dem erfolgreichen Test des neuartigen Hybridraketentriebwerks „AHRES-B“ im Frühjahr 2019 hat nun das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am 17. Juni und 7. Juli 2021 zwei weitere erfolgreiche Tests mit der deutlich größeren Variante VISERION durchgeführt. Die Versuchsvorbereitungen und die Inbetriebnahme erfolgten durch ein Team der Abteilung Raumfahrzeuge des Instituts für Aerodynamik und Strömungstechnik am Prüfstand für Hybridraketentriebwerke am Standort Trauen.

Die Versuchsergebnisse der aktuellen Tests zeigen ganz klar: Das in den DLR-Projekten AHRES und ATEK entstandene und nun im DLR-Querschnittsprojekt Simulation Based Certification (SimBaCon) getestete Triebwerk VISERION ist weit effizienter als die bisherigen Hybridraketentriebwerke. Für die Forschenden des Instituts für Aerodynamik und Strömungstechnik ein besonderer Grund zur Freude, denn Hybridraketentriebwerke sind nicht nur grundsätzlich günstiger und sicherer als herkömmliche Raketenantriebe, VISERION ist zudem deutlich effizienter als alle seine Vorgänger.

„Die aktuellen Tests haben gezeigt, dass die technologische Entwicklung von Hybridraketentriebwerken jetzt für den praktischen Einsatz weit genug fortgeschritten ist, beispielsweise für den Einsatz in Höhenforschungsraketen“, erläutert Dr.-Ing Thino Eggers, Leiter der Abteilung Raumfahrzeuge vom DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik.

Was sind Hybridraketentriebwerke?

Hybridraketentriebwerke sind Kombinationen aus Feststoff- und Flüssigtriebwerken und vereinen die besten Eigenschaften beider Triebwerkstypen. Der für die Verbrennung nötige flüssige Sauerstoff-Träger – in diesem Fall hochkonzentriertes Wasserstoffperoxid – und der feste Brennstoff HTPB (Hydroxyl-terminiertes Polybutadien) liegen in VISERION in verschiedenen Aggregatzuständen vor und reagieren erst bei hohen Temperaturen und Drücken in der Brennkammer miteinander.

Die Vorteile: Dadurch besteht während der Lagerung und des Betriebs keine Explosionsgefahr. Darüber hinaus sind die verwendeten Stoffe ungiftig und nicht umweltgefährdend.

Kompakter, leichter und sicherer

Im Gegensatz zu anderen Oxidator-Brennstoff-Kombinationen von Hybridtriebwerken hat die Nutzung von Wasserstoffperoxid als Oxidator einige wesentliche Vorteile: Die Verwendung ermöglicht merklich kompaktere Triebwerke als beispielsweise bei Verwendung von flüssigem Sauerstoff. Der flache Verlauf des spezifischen Impulses erlaubt eine bessere Regelbarkeit und die einfache Zündung durch Katalyse erspart einen Zünder als zusätzliches Bauteil. Die deutlich niedrigere Brennkammertemperatur und die dadurch geringeren strukturellen Anforderungen bewirken ebenfalls eine Gewichtsersparnis der Thermalschutzsysteme. Weiterhin ist das hier verwendete Wasserstoffperoxid, zum Beispiel im Vergleich zu üblicherweise verwendetem flüssigem Sauerstoff, einfacher zu handhaben und zu lagern.

Bei den Testläufen an der Versuchsanlage am DLR-Standort Trauen gelangte das katalytisch zersetzte Wasserstoffperoxid mit etwa 650 Grad Celsius in die Brennkammer. Die freiwerdende Wärme wurde in Bewegungsenergie – in einen Schub von etwa 12.000 Newton – umgewandelt. Dabei nutzte VISERION den Brennstoff über eine Zeit von 27 Sekunden nahezu vollständig aus und erzielte, ähnlich wie AHRES-B, eine deutlich erhöhte Abbrandrate im Vergleich zu früheren Hybridraketentriebwerken.

Letztere ist wichtig für den Entwurf eines effizienten und kompakten Triebwerks und wurde auch bei VISERION durch eine innovative, verwundene „Finnengeometrie“ realisiert.

Wegbereiter für effiziente und flexible Höhenforschungsraketen

Der für den Test genutzte Prüfstand in Trauen verfügt über zahlreiche moderne Mess- und Steuerungseinrichtungen und ermöglicht den sicheren Versuchsbetrieb von Hybridraketentriebwerken. Die Infrastruktur für den sicheren, umweltschonenden Umgang mit großen Mengen Wasserstoffperoxid ist deutschlandweit einzigartig.

„Der Funktionsnachweis ist ein wesentlicher Meilenstein auf dem Weg zu einer flugfähigen Brennkammer in Leichtbauweise mit einer tragenden Struktur aus Kohlefaserverbundwerkstoffen (CFK). Die flugfähige Variante wird unter dem Namen VISERION+ weiterentwickelt und kann als Hybrid-Oberstufe für zukünftige Höhenforschungsexperimente dienen“, ergänzt Eggers.

Forschung zu Hybridraketentriebwerken im DLR

Die Entwicklung und die Betreuung der Fertigung des VISERION-Triebwerks wurden am DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik in Braunschweig durchgeführt. Die finanzielle Grundlage für den Bau von VISERION kam aus der Unterstützung der Investitions- und Förderbank des Landes Niedersachsen (NBank). Personell werden die Aktivitäten zu VISERION seit Januar 2021 auch durch das neu gegründete Kompetenzzentrum für Reaktionsschnelle Satellitenverbringung der DLR Sicherheitsforschung unterstützt, das ein besonderes Interesse an alternativen, einfach aufgebauten Oberstufen zur Beförderung von Satelliten hat.

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• DLR

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Quelle: HyImpulse.

Neuenstadt am Kocher, 2. Februar 2021. Deutschland und Europa sollen in der Raumfahrt am Ende dieses Jahrzehnts eine größere Rolle spielen. Der Bedarf nach Daten aus dem Weltraum steigt in großen Teilen der Wirtschaft – im Zusammenhang mit „Big Data“, dem Internet der Dinge, Erdbeobachtung und digitalen Anwendungen für Unternehmen und Konsumenten. Das baden-württembergische Unternehmen HyImpulse Technologies GmbH will schnell und präzise Kleinsatelliten ins All schießen. Es peilt schon für das Jahr 2025 sechs Weltraumstarts an, mit seiner am Unternehmensstandort Neuenstadt am Kocher (bei Heilbronn) entwickelten und gefertigten Raketentechnik. Ab dem Jahr 2030 sollen es dann schon mehr als 30 Starts im Jahr sein, teilte HyImpulse am 2. Februar 2021 im Rahmen einer virtuellen Pressekonferenz mit.

„Wir schaffen einen Linienflugverkehr im Weltraumtransport“, sagte der CEO Dr. Mario Kobald. Der erste suborbitale Höhen-Testflug einer Hybridrakete soll im September 2021 erfolgen. Triebwerktests sind für den April diesen Jahres terminiert.

Ziel: Erste deutsche Trägerrakete im Orbit
Erste Antriebstests von HyImpulse im baden-württembergischen Lampoldshausen waren im vergangenen Herbst erfolgreich verlaufen. Das Start-Up will auch das erste Unternehmen sein, das eine deutsche Kleinträgerrakete in den Orbit bringt. Weltweit entwerfen und erproben dutzende Unternehmen kleine Trägerraketen, sogenannte Micro Launcher. Sie befördern Kleinsatelliten in den erdnahen Orbit in Höhen von 400-600 km. Die meisten sind Erdbeobachtungs- und Kommunikationssatelliten.

Als kommerzielle Kunden werden meist Unternehmen aus der Telekommunikation erwartet, aber auch Agrarunternehmen, digitale Karten-Anbieter, Versicherungen oder Wetterdienste. Flächendeckende, tagesaktuelle Erdbeobachtung, wie sie nur von Kleinsatellitennetzwerken geleistet werden kann, ist ein wichtiger Baustein im Kampf gegen den Klimawandel und seine Auswirkungen. Messungen von Trockenheit, Temperaturen und Beobachtungen von Wetterphänomenen und Naturkatastrophen liefern den Wissenschaftlern Daten für die Erforschung des Klimawandels und geben vor Ort die notwendigen Informationen, um zielgenau und schnell einzugreifen, z.B. bei der Bewässerung oder beim Rettungseinsatz bei Hochwasser und Stürmen. Der Markt für Erdbeobachtungen wächst enorm und soll laut Morgan Stanley global schon 2025 rund 6,8 Mrd. Dollar betragen (2019: rund 2,5 Mrd. Dollar).

„Deutschland hat die Ingenieurskunst“
„Die zivile Raumfahrt ist in dem Maß entscheidend für die Zukunft deutscher Unternehmen, in dem die Verfügbarkeit von Daten über Geschäftserfolge entscheidet“, sagte Geschäftsführer Dr. Mario Kobald. „Europäische Unabhängigkeit von Amerika und China scheinen strategisch geboten. Deutschland hat die Ingenieurskunst, die Technologie und alle Möglichkeiten hier weltweit führend zu agieren.“

HyImpulse sieht sich als der führende Anbieter deutscher Microlaunch-Weltraumtechnik. Anders als die meisten globalen Wettbewerber setzt das Unternehmen auf einen sogenannten Hybridraketenantrieb. Der Motor wird mit Flüssigsauerstoff und Paraffin betrieben. „Das ist effizient, ungefährlich, ungiftig und der Brennstoff besteht hauptsächlich aus Kerzenwachs“, sagte Dr. Christian Schmierer, Co-CEO von HyImpulse. „Explodierende Raketen gehören damit der Vergangenheit an.“ Die Abgase beim Raketenstart sind für die Umgebung des Startplatzes ungefährlich.

Ein Express-Dienst für den Weltraum
Das Geschäftsmodell ist disruptiv: Raketenstarts sollen nicht mehr nur für einige wenige besondere Kunden verfügbar sein, sondern für möglichst viele Unternehmen weltweit erreichbar sein, wodurch letztlich auch die Weltraumanwendungen der Satellitenkunden für alle Menschen weltweit erschwinglicher werden. „Wir werden letztlich ein Express-Logistikunternehmen sein, das die nächste Revolution im New-Space-Markt mit tagesaktuellen Weltraumdaten für jedermann ermöglicht“, sagt Dr. Schmierer.

Paraffin ist ein günstiger Reststoff der Erdölindustrie, aber es lässt sich auch „grün“, also CO₂-neutral, herstellen – auf Basis erneuerbarer Energien aus dem Kohlenstoff der Luft. Ein Pilotprojekt für die CO₂-neutrale Herstellung ihres Brennstoffs hat HyImpulse bereits begonnen. HyImpulse arbeitet auch daran, dass Teile der Rakete nach dem Abwurf wiederverwertet werden können.

Ziel: 16.000 Euro Kosten je Kilogramm Nutzlast
Die Kunden der HyImpulse Technologies GmbH sollen künftig pro Kilogramm Satellitengewicht zahlen. HyImpulse strebt mittelfristig Preise von weniger als 16.000 Euro an. „Langfristig, mit steigender Serienproduktionsrate hingegen können wir auch auf deutlich geringere Preise kommen“, sagte Dr. Christian Schmierer am 2. Februar. Der erste kommerzielle orbitale Start in 2023 soll zu Kosten von 16.000 Euro je Kilogramm Nutzlast gelingen. Die dreistufige Rakete SL1 soll Nutzlasten von bis zu 500 Kilogramm transportieren können.

Über HyImpulse
Die HyImpulse Technologies GmbH aus Neuenstadt am Kocher bei Heilbronn ist eine Ausgründung des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Sie wurde von der Europäischen Kommission und der Europäischen Raumfahrtagentur ESA gefördert und auch durch Finanzierungen und Partnerschaften der Privatwirtschaft.

Die Gründer Dr. Mario Kobald, Dr. Christian Schmierer, Ulrich Fischer und Konstantin Tomilin verfügen zusammen über mehr als 35 Jahre Forschungs- und Raketenstarterfahrung vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und an der Universität Stuttgart. Sie koordinierten und führten mehr als 500 Triebwerks- und Techniktests durch. Zusammen mit der ehemals von ihnen geleiteten Studentengruppe HyEnD halten sie seit 2016 den Höhenweltrekord für akademische Flüge mit Hybrid-Höhenforschungsraketen.

Im September 2020 testete HyImpulse erfolgreich den flugfähigen Hybrid-Raketenantrieb mit 75 kN Schub. Ein solcher Test gelang ihnen als erster Firma in Europa. Am Standort Heilbronn arbeiten 50 Ingenieure aus 12 Ländern an der Entwicklung der zivilen Trägerrakete. Vorstandsmitglied der HyImpulse Technologies ist auch Prof. Dr. Costas Stavrinidis, der langjährige Leiter der Entwicklungsabteilung der ESA ESTEC. Der Hauptinvestor ist die Schwarz Holding aus Ottobrunn, zu der auch das Luft- und Raumfahrtunternehmen IABG gehört (rund 1000 Mitarbeiter).

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• HyImpulse

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Quelle: DLR.

Für die Forscher ein besonderer Grund zur Freude, denn Hybridraketentriebwerke sind nicht nur grundsätzlich günstiger und sicherer als herkömmliche Raketenantriebe, AHRES-B ist zudem deutlich effektiver als alle seine Vorgänger. Der aktuelle Test hat gezeigt: Die technologische Entwicklung von Hybridraketentriebwerken ist jetzt weit genug fortgeschritten, um eingesetzt zu werden, beispielsweise auf Höhenforschungsraketen.

Der Vorteil: Hybridraketentriebwerke sind Kombinationen aus Feststoff- und Flüssigtriebwerken und vereinen die besten Eigenschaften beider Triebwerkstypen. Der flüssige Sauerstoff-Träger – in diesem Fall hochkonzentriertes Wasserstoffperoxid – und der feste Brennstoff HTPB (Hydroxyl-terminiertes Polybutadien) sind in AHRES-B zunächst getrennt und treffen erst in der Brennkammer aufeinander. Dadurch besteht während der Lagerung und des Betriebs keine Explosionsgefahr. Darüber hinaus sind die verwendeten Stoffe ungiftig und nicht umweltgefährdend.

Beim Testlauf in Trauen gelangte das katalytisch zersetzte Wasserstoffperoxid mit etwa 650 °C in den Brennstoffblock. Die frei werdende Wärme wurde in Bewegungsenergie – in einen Schub von etwa 2700 Newton – umgewandelt. Dabei nutzte AHRES-B den Brennstoff über eine Zeit von 21 Sekunden vollständig aus und erzielte im Vergleich zu Vorversuchen eine Verdopplung der Abbrandrate. Die hohe Abbrandrate ist wichtig für den Entwurf eines effizienten und kompakten Triebwerks. Möglich machte dies eine innovative, verwundene „Finnengeometrie“.

Die Versuchsergebnisse des Validierungstests zeigen ganz klar: Das in den DLR-Projekten AHRES und ATEK entstandene und nun im DLR-Querschnittsprojekt Simulation Based Certification (SimBaCon) getestete Triebwerk AHRES-B ist weit effizienter als die bisherigen Hybridraketentriebwerke.

Die Entwicklung und die Betreuung der Fertigung des AHRES-B-Triebwerks wurden am DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik in Braunschweig durchgeführt. Die Versuchsvorbereitungen und die Inbetriebnahme erfolgten durch ein Team der Abteilung Raumfahrzeuge am institutseigenen Prüfstand für Hybridraketentriebwerke im Standort Trauen. Dieser Prüfstand verfügt über zahlreiche moderne Mess- und Steuerungseinrichtungen und ermöglicht den sicheren Versuchsbetrieb von Hybridraketentriebwerken. Deutschlandweit einzigartig ist die Infrastruktur für den sicheren, umweltschonenden Umgang mit großen Mengen Wasserstoffperoxids.

Die Versuche dienen der Validierung der Entwurfssoftware AHRES, die im Querschnittsprojekt SimBaCon weiterentwickelt und überprüft wird. AHRES soll in ihrer Endversion einen Entwurf von Hybrid- und Feststofftriebwerken in Großausführung innerhalb von 100 Tagen erlauben. Durch den beschriebenen Versuch wurde belegt, dass die Software ausgezeichnet funktioniert. Da die zugrundeliegenden numerischen Ansätze für Großtriebwerke ausgerichtet sind, wird nun in einer nächsten Versuchsphase das bereits im Bau befindliche Triebwerk „VISERION“ getestet, das über 30 Sekunden einen Schub von bis zu 15000 Newton erlaubt. Der Bau von VISERION erfolgt mit Unterstützung der Investitions- und Förderbank des Landes Niedersachsen (Nbank).

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Ein Beitrag von Sascha Haupt. Quelle: Copenhagen Suborbitals.

Copenhagen Suborbitals ist eine Gruppe von Enthusiasten, die durch Spenden finanziert wird. Sie plant, ein kleines Raumschiff für eine Person mit einer sehr kostengünstig herzustellenden Rakete auf eine suborbitale Bahn zu bringen. Zum Testen wurde die kleine HEAT-1X-Rakete entwickelt, eine Hybridrakete, die Polyurethan als Treibstoff und Flüssigsauerstoff als Oxidator verwendet. Ein erster Testflug hatte im September 2010 stattfinden sollen, der Countdown musste jedoch wegen eines fehlerhaften Sauerstoffventils abgebrochen werden.
Auch heute klappte es nicht sofort: Beim ersten Versuch konnte die Rakete wohl wegen eines Elektronik- oder Softwareproblems nicht abheben, wenige Minuten später startete sie dann. Allerdings lief nicht alles perfekt.

Die Rakete hob ab, erreichte aber nur eine Höhe von ca. 3 km (anstatt der geplanten 15 km). Der Prototyp des Raumschiffs „Tycho Brahe“, der sich an ihrer Spitze befand, wurde dann jedoch erfolgreich abgetrennt und beide Teile gingen an Fallschirmen in der Ostsee nieder. Obwohl es auch leichte Probleme mit den Fallschirmen gab, konnten Rakete und Raumschiff geborgen und sollen wiederverwendet werden.
Insgesamt ist der Flug aber sicherlich als Erfolg für die Gruppe, der nur geringe Finanzmittel zur Verfügung stehen, zu bewerten.

Raumcon:

• Copenhagen Suborbitals

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Ein Beitrag von Tobias Willerding. Quelle: Virgin Galactic.

Heute hat Virgin Galactic bekanntgegeben, dass der Hybridmotor von SpaceShipTwo erfolgreich für ca. 30 Sekunden getestet worden ist. Der Hybridmotor arbeitet mit Lachgas als Oxidator und ist der größte seiner Art. In den nächsten Wochen sollen weitere Tests über längere Brenndauern folgen. Virgin Galactic hat die amerikanische Firma Scaled Composites mit der Entwicklung des Raumschiffs SpaceShipTwo und des Trägerflugzeugs WhiteKnightTwo beauftragt. Für die Entwicklung des Hybridmotors ist die Firma Sierra Nevada Corporation verantwortlich.

Auf der International Space Development Conference hat sich Will Whitehorn, der Präsident von Virgin Galactic, zuversichtlich gezeigt, dass es Ende des Jahres erste Gleittestflüge von SpaceShipTwo geben wird. Außerdem ist bekannt geworden, dass es in SpaceShipTwo während der Phase in Schwerelosigkeit keine bewegenden Teile im Raumschiff geben soll, sodass die Passagiere die „Stille des Weltalls“ hören sollen.

Bereits am 20. Mai hat das Trägerflugzeug seinen fünften Testflug erfolgreich absolviert. Am 19. Juni soll es zu seinem ersten längeren Flug nach New Mexico zur Grundsteinlegung vom Spaceport America aufbrechen. Allerdings wird es sich nur um einen Überflug handeln, das Flugzeug wird anschließend nach Mojave zurückfliegen, ohne in New Mexico zu landen. Seinen ersten richtigen öffentlichen Auftritt wird das Trägerflugzeug bei der Oshkosh Air Show vom 27. Juli. bis zum 2. August haben.

Raumcon:

• Virgin Galactic Thread

Der Beitrag Erfolgreicher Test für SpaceShipTwo-Motor erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Andreas Tramposch. Quelle: SpaceDaily.

SpaceDev wird das Raketen-Triebwerk selbst entwerfen, entwickeln und testen. Die einzige fixe Vorgabe von der Air Force ist ein Schub von 100.000 Pounds (ca. 450 Kilo Newton). Das ist der neunfache Schub des Raketen-Triebwerkes, dass von SpaceDev entwickelt wurde und mit dem Paul Allen mit SpaceShipOne letztes Jahr den 10 Millionen Dollar Ansari X Prize gewann.

Nächstes Jahr werden die ersten Zündungstests eines ersten Prototypen des Raketen-Triebwerkes stattfinden. Dabei wird vor allem erwartet, dass die kritischen Elemente des Triebwerkes wie die Einspritzventile, die Zündvorrichtung sowie die Isolierung einwandfrei funktionieren. Das Gesamtziel des ersten Bodentests ist es eine erfolgreiche Zündung und Operation des Hybrid-Rakten-Triebwerkes, mit einem verlässlichen und reproduzierbaren Schubprofil, zu demonstrieren. SpaceDev darf die Technologie, die sie im Rahmen dieses Auftrages entwickelt für künftige Projekte weiterverwenden, obwohl die Air Force alle Patentrechte bezüglich der entwickelten Technologie beibehalten wird.

Jim Benson, Gründungsvorsitzender und Geschäftsführer von SpaceDev zeigt sich über den Vertragsabschluss sehr erfreut: „Wir glauben, dass wir mit Hilfe diesen Vertrages mit einem sehr kostengünstigem Weg unsere Technologie, die wir für unser SpaceShipOne-Projekt entwickelt haben verbessern können. Das wird uns wieder einen großen Schritt näher an unser Ziel bringen ein eigenes zuverlässiges, preisgünstiges und sicheres Fracht- und Passagiervehikel, wie unseren geplanten SpaceDev DreamChaser zu entwickeln.“ Der Dream Chaser soll als Raumfahrzeug dienen, das zukünftig Weltraumtouristen zu einem etwas günstigeren Preis in die Erdumlaufbahn bringen soll.

Der Beitrag SpaceDev bekommt Auftrag von der Air Force erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Martin Ollrom und Felix Korsch.

Meist ist es die Oxidation oder Verbrennung, die zur Energiegewinnung verwendet wird. Bei der Oxidation wird der mitgenommene Stoff mit einem Oxidator, meist Sauerstoff oder einen Stoff der leicht Sauerstoff abgibt, zusammengeführt. Dieser Antrieb wird nicht nur bei Raumsonden verwendet, sondern auch von Raketen die ihre Nutzlast ins All befördern müssen.Wie schnell nun so eine Rakete mit chemischen Antrieb wird, hängt davon ab wie schnell der Oxidator und der Reaktionsstoff Energie freisetzen und natürlich wieviel Energie freigesetzt wird. So wird dann der resultierende Schub ausgerechnet. Die Angaben erfolgen in Meter pro Sekunde. Eine hohe Energiefreisetzung ist ein Resultat der höheren Verbrennungstemperaturen und so wird die Geschwindigkeit beeinflusst, beziehungsweise errechnet. Je leichter die Moleküle des Reaktionsstoffes sind umso mehr Nutzlast kann die Rakete transportieren. In der Praxis wird meist ein Stoff mit hoher Reaktionsenergie und leichter Moleküle gewählt. Die endgültige Effizienz und Geschwindigkeit einer Rakete mit einer Variation von Stoffen wird mit der sogenannten Raketengleichung von Herrn Ziolkowski errechnet. Meist liegt der Theoriewert etwas unter dem Praxiswert.

Allgemein wird unterschieden zwischen Feststoff-, Flüssig- und Hybridantrieben, je nach Zustand des gewählten Raketentreibstoffes.

• Der Flüssigantrieb ist ein Zweistoffsystem. Er entsteht aus zwei Flüssigkomponenten, dem Brennstoff und Sauerstoff die alle woanders gelagert werden. Beim Zünden der Rakete wird mittels Turbopumpen der Sauerstoff und die Flüssigkomponente in die Brennkammer gesaugt, wo es mit Hilfe des Brennstoffes entzündet wird.
• Der Feststoffantrieb ist eine etwas simplere Lösung. Hier wird im Vorhinein schon Sauerstoff und die Flüssigkomponente verhärtet und im Festen Zustand gezündet.
• Die Hybrid-Antriebe finden in der Praxis kaum Verwendung. Hier wird ein fester Stoff (Brennstoff) und ein flüssiger Stoff (Oxidator) mitgeführt und entzündet. So kann man die Vorteile von Flüssig-, Feststoffantrieben kombinieren. Hier ist eine mehrfach Zündung möglich.

Hier sei noch erwähnt, dass es noch Antriebe gibt, die nur eine Art von Stoff an Bord haben. Diese jedoch sind sehr instabil und zerfallen leicht in zwei Stoffe. Sie wurden nur früher bei Sonden eingesetzt, wie zum Beispiel Voyager und Mariner. Des weiteren ist noch ein weiterer Antrieb erwähnenswert, der sich allerdings noch in Entwicklung befindet. Hier wird ein Oxidator mit zwei festen Komponenten verbrannt. Dies entspricht fast dem Hybrid-Antrieb, ist aber wesentlich billiger in der Umsetzung.

Die Zündung
Zunächst werden alle Stoffe getrennt gelagert, was den meisten Platz in einer Rakete oder Raumsonde ausmacht. Allerdings ist es mittlerweile zu einem festen Bestandteil der Rakete geworden. Alle Lagerungen sind natürlich gegen Verdampfung isoliert was unbedingt notwendig ist. Wenn das Signal der Zündung erfolgte, werden alle Stoffe gleichzeitig mit starken Pumpen aus dem Lagerräumen gezogen und die Brennkammer gespritzt. Die Pumpen können allerdings die Durchflussmenge regulieren. Das eigentliche Triebwerk besitzt einen Einspritzer. Der besteht aus einem Zersträuber, der die Menge von Oxidator und Brennstoff gerecht verteilen soll. Die Kühlung der Brennkammer übernimmt noch nicht verwendeter Brennstoff, der die Wärme durch Rillen an der Außenseite abführt. Beim Feststoffantrieb ist der Lagerraum gleichzeitig die Brennkammer also wesentlich leichter vom Aufbau her.

Der Ausblick
Physikalisch gesehen sind die Flüssigantriebe an ihrer Leistungsgrenze angelangt. Bei der Ariane 5 der europäischen ESA wird dieser Antrieb bereits zu 99 Prozent ausgelastet, mehr ist wohl kaum realistisch. Dabei beträgt die maximale Geschwindigkeit 4500 Meter pro Sekunde. Kaum anzunehmen, dass irgendeine Stoffmischung den chemischen Antrieb revolutionieren wird. Bei den Feststoffantrieben ist das etwas anders. Früher noch als zu schwer kontrollierbar und regulierbar abgestempelt, bilden sie heute eine gute Alternative an. Allerdings sind sie nicht so schnell und effektiv wie Flüssigantriebe, dagegen billiger als die Flüssigantriebe. Der Weg mit der Kombinierung beider Systeme ist erst vor Kurzen beschritten worden und ist in Ost bis West beliebt. Von Russlands Proton, über Europas Ariane bis hin zu Amerikas Shuttle hat sich dieser Antrieb bewährt.

Fazit
Chemische Antriebe sind von der Theorie sehr alt und haben die Anfänge der bemannten und unbemannten Raumfahrt miterlebt. Jedoch ist man jetzt schon fast an den Grenzen des Machbaren angelangt und es ist nur mehr eine Frage der Zeit bis der chemische Antrieb von irgendeinen anderen Antrieb abgelöst wird. Vielleicht wird es ja der Ionenantrieb.

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Ein Beitrag von Ingo Froeschmann. Quelle: spaceflightnow.com.

In einer Pressemitteilung wurde mitgeteilt, dass SpaceShipOne eine Höhe von 100 Kilometern erreichen soll, eine Höhe die gemeinhin als die Grenze zum Weltraum gesehen wird. Der Flug soll am Morgen des 21. Juni vom Mojave Flughafen in der gleichnamigen kalifornischen Wüste starten. Auch die Landung ist dort geplant.

SpaceShipOne hat bereits drei Praxistests absolviert, den ersten am 17. Dezember letzten Jahres, die anderen am 8. April und 13. Mai dieses Jahres. Bereits am 13. hatte das Schiff eine Höhe von 64 Kilometern erreicht, was zu Spekulationen über die Flughöhe des nächsten Versuchs geführt hatte.

SpaceShipOne wird mit Unterstützung des Milliardärs Paul Allen con der Firma Scaled Composites gebaut. Drei Personen haben in dem Schiff Platz, während es von einem umgebauten Flugzeug namens White Knight (Weisser Ritter) auf eine Höhe von 15 Kilometern gebracht wird. Dort wird das Schiff losgelassen und feuert seinen Hybridmotor mit festen und flüssigen Brennstoffen für 80 Sekunden. Das reicht aus, um das Vehikel in den Weltraum zu katapultieren.

„Seit Yuri Gagarin und Al Shepards legendären Flügen im Jahr 1961, sind alle Weltraummissionen von Regierungen geplant worden und sind auch durch diese bezahlt worden. Im Gegensatz dazu wird unser Programm von einigen wenigen Menschen durchgeführt, die das Ziel haben, Raumflüge erschwinglich zu machen.“ erzählt Burt Rutan. „Ohne unseren unternehmerischen Ansatz wäre der Zugang zum Weltraum auch weiterhin unerschwinglich für den einzelnen Bürger. SpaceShipOne wird das ändern und auch andere Firmen dazu ermutigen, einen billigeren Zugang zum Weltraum zu ermöglichen.“

„Jedesmal wenn SpaceShipOne fliegt, ist es eine Demonstration dafür, dass man mit relativ bescheidenen Mitteln die Grenzen der herkömmlichen Weltraumtechnik verschieben kann.“ sagt Paul Allen, besser bekannt als Mitbgründer von Microsoft.

SpaceShipOne ist der aussichtsreichste Kandidat für den Gewinn des Ansari X Preises, der an denjenigen vergeben werden soll, der als erster innerhalb von zwei Wochen mit dem gleichen Fluggerät zweimal drei Personen auf eine suborbitale Umlaufbahn bringt. Der Preis ist mit 10 Millionen Dollar notiert. Der Flug am 21. Juni wird noch nicht einer dieser notwendigen Flüge sein, da keine weiteren Passagiere an Bord sein werden. Laut Scaled Composites wird das Ergebnis des Juni Fluges abgewartet bevor über weitere Flüge entschieden wird.

Der Flug am 21. Juni ist entgegen früherer Praktiken des Unternehmens nicht geheim gehalten worden. Im Gegenteil, Scaled Composites möchte die Allgemeinheit, insbesondere Familien mit Kindern, dabei haben. „Man soll seinen Kindern erzählen können dass man dabei war, als der private Weltraumtourismus seinen Anfang nahm“

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Ein Beitrag von Lorenz Zistler. Quelle: NASA.

Während Alan Shepard in seiner Mercury Kapsel auf das Signal wartete, dass den Countdown starten würde und ihn zum ersten Amerikaner im Weltall machen würde, schrie er ungeduldig: „Lasst uns diese Kerze anzünden!“ Diese Worte könnten prophetischer werden als Shepard beabsichtigt hatte.

Seit 2001 testet das Ames Research Center der NASA einen neuen Raketentreibstoff. Glaub es oder nicht, es ist Kerzenwachs. Es ist sicherer zu handhaben und besser für die Umwelt als der zur Zeit verwendete feste Raketentreibstoff, diese moderne Umwandlung eines alten Treibstoffs könnte eines Tages beeindruckende Raketen antreiben und kommerzielle Nutzlastraketen ins All befördern. Es könnte sogar das Herz einer neuen Generation von Feststoffboostern für Shuttles sein, da ein entscheidendes Sicherheitsmerkmal hat, das heutigen Feststoffboostern fehlt: Einen „Aus“-Schalter. Dies scheint ein schockierend primitiver Treibstoff für die Raketentechnologie des 21 Jahrhundert zu sein. Schließlich benutzen Menschen Kerzen schon seit fünftausend Jahren. Warum dachte dann keiner früher daran es für Raketen zu benutzen? Da jeder der eine Kerze entzündet weiß, dass Paraffin ziemlich ruhig brennt und es schwierig ist, es ohne Docht zum brennen zu bringen. Bei seiner äußeren Erscheinung betrachtet, war es einfach nicht die Art von hoch energetischen, explosiven Treibstoff, der gebraucht wird um eine Rakete vom Planeten zu schießen. Mann erreichte aber, dass es dreimal schneller verbrannte als jemals zuvor – schnell genug um als Raketentreibstoff zu dienen. Man erreichte dies, indem man das flüssige Paraffin mit purem Sauerstoff „aufschäumte“ und dann erst verbrennt und somit eine höhere Verbrennungstemperatur erreicht wird. Mehr als 40 Tests haben gezeigt, dass die Idee wie erwartet funkioniert. Das sind gute Nachrichten für die Raketenindustrie, weil der Paraffintreibstoff viel einfacher und sicherer zu handhaben sein wird als der heutzutage gebräuchliche giftige und explosive Treibstoff. Ein Grund für die milde Natur von Kerzenwachs ist, dass der Oxidator der für die Verbrennung gebraucht wird vom Wachs selbst getrennt ist:

Luft im Falle von Kerzen
Purer Sauerstoff für Raketen

Diese Art von Raketen, mit festen Treibstoff und einem seperatem gasförmigen oder flüssigen Oxidator, nennt man Hybridraketen.

Im Gegensatz dazu sind bei den heutigen Raketen die beiden Stoffe schon vermischt, bevor sie in den Booster gefüllt werden, nicht gerade eine ungefährliche Mischung und außerdem nicht gut für die Umwelt. Mit der Kontrolle des Flusses des oxidierenden Gases können Hybridraketen außerdem über einen weiten Bereich hinweg gedrosselt werden, was die Kontrolle über ein Abschalten und einen Neustart auch beinhaltet. Dies ist ein weiterer Grund dafür, dass sie die jetzigen Booster ablösen könnten, denn diese kann man nach dem anzünden nicht mehr ausschalten. Aber dennoch, dieser Hybridantrieb befindet sich noch in der Testfase und wenn er überhaupt eingesetzt wird, dann dauert dies sicherlich noch einige Jahre.

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Autor: Karl Urban.

Von Aktion und Reaktion
Nur aus diesem Grund können Raketen funktionieren; Newton nannte diese Beziehung „actio = reactio“. Von ihr ist der Impulserhaltungssatz abgeleitet:

Ein chemischer Raketenantrieb verbrennt Treibstoff. Die durch diesen Prozess entstehenden Verbrennungsgase werden dann mit hohem Druck ausgestoßen. Ist der Schub stark genug, das Gewicht der Rakete und der Nutzlast nach oben zu drücken, hebt die Rakete ab. Der Schub einer Rakete wird in äquivalentem Gewicht – anstatt in Newton – angegeben. So beträgt der Startschub einer Ariane 5-Rakete 1188 t, dies entspricht 11660 kN.

Antriebstypen
Bei den heutzutage üblichen Trägerraketen, den chemischen Raketen, unterscheidet man zwischen drei Antriebstypen:

Zur Herstellung einer Feststoff-Rakete wird eine zähflüssige Masse aus Brennstoff und Oxidator in das Treibsatzgehäuse gegossen, um später als Treibstoff der Rakete zu dienen. Danach härtet die Mischung aus, das heißt der Treibstoff wird fest.
Nach der Zündung reagieren Brennstoff und Oxidator kontinuierlich, bis die Rakete ausgebrannt ist. Dabei entsteht in der Brennkammer ein Druck von bis zu 100 bar. Die Geschwindigkeit des austretenden Gases und damit der Schub der Rakete ist von der Verbrennungstemperatur in der Brennkammer abhängig. Diese lässt sich durch Metalle (wie Aluminium) im Treibstoff erhöhen.
Die Vorteile des Feststoff-Antriebs liegen auf der Hand: Der Treibstoff ist in seinem festen Zustand leicht lagerbar und jederzeit einsatzbereit. Seine Herstellung ist aber teuer und der Schub der Rakete relativ gering. Aus diesem Grund muss beim Start einer Trägerrakete meist ein anderer Antriebstyp die Aufgabe des Haupttriebswerks übernehmen.
Einen Flüssigkeits-Antrieb bezeichnet man als Zweistoffsystem (Diergol), da der Treibstoff aus zwei flüssigen Komponenten besteht. Der Brennstoff (z.B. flüssiger Wasserstoff) und der Oxidator (z.B. flüssiger Sauerstoff) lagern in zwei unterschiedlichen Behältern. Bei der Zündung werden beide Stoffe von Turbopumpen in die Brennkammer befördert. Das Gemisch wird daraufhin gezündet und reagiert spontan.
Bei der heftigen Reaktion entstehen Gase mit Temperaturen von mehreren Tausend Grad und ein Druck von 200 bis 300 bar, was eine hohe Schubkraft zur Folge hat. Doch birgt der Flüssigkeitsantrieb auch Nachteile, wie die Lagerung der Treibstoffe und eine komplizierte Technik.

Hybrid-Antrieb
Der Hybrid-Antrieb wird heute selten verwendet. Er kombiniert gewissermaßen den Flüssigkeits- und Feststoff-Antrieb. Der Treibstoff besteht aus einem festen (Lithergol) und einem flüssigen Bestandteil (Oxidator). Eine Hybrid-Rakete ist mehrfach zündbar und erzeugt einen höheren Schub als eine Feststoffrakete. Doch auch hier ist die Technik kompliziert: Pumpen müssen stets fürein optimales Mischverhältnis in der Brennkammer sorgen.

Heutige Trägerraketen
Die heute gebräuchlichen Trägerraketen wie die europäische Ariane 4 und 5 oder die amerikanische Delta II nutzen meist zusätzlich zum Haupttriebwerk, einem Flüssigkeits-Antrieb, sogenannte Booster zur Verstärkung (Booster = Verstärker). Diese Hilfsraketen sind oft Feststoff-Raketen. Meist sind zwei oder mehr von ihnen an die Hauptrakete „angehängt“. Bei der Ariane 4-Rakete wird die Anzahl der Feststoff-Booster je nach Masse der Nutzlast variiert. Auch das Space Shuttle nutzt bei jedem Start zwei Booster, die, nachdem sie ausgebrannt sind, in den Atlantik fallen und geborgen werden, um später wiederverwendet zu werden.

Mittlerweile hat sich trotz der komplizierten Lagerung die Verwendung von flüssigem Wasser- und Sauerstoff als Treibstoff durchgesetzt. So werden beispielsweise in der Brennkammer des Haupttriebwerks einer Ariane 5-Rakete diese Stoffe zum Reagieren gebracht. Doch bis zum Start müssen beide Stoffe bei -180°C gelagert werden, da sie ansonsten nicht flüssig sondern gasförmig sind. Die aus Stahllegierungen oder Titan bestehenden Tanks müssen dafür vorher mit Kunststoffen beschichtet werden, damit die Materialien später unter den niedrigen Temperaturen nicht spröde werden. Dafür ist die Gewinnung der beiden Stoffen aus Wasser und der Luft einfach und billig. Außerdem ist das Gas, das später aus der Düse schießt, absolut umweltfreundlich:
Wasserstoff und Sauerstoff reagieren in der Brennkammer zu harmlosen Wasserdampf.

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