Raketentreibstoff aus Lachgas und Kohlenwasserstoffen
Im Bereich der Orbitalantriebe (beispielsweise in Satelliten, Sonden oder Landeeinheiten) wird seit den 1960er-Jahren Hydrazin (N2H4) als Treibstoff eingesetzt. Die Verwendung von Hydrazin bietet einige Vorteile: Der Treibstoff ist für lange Lagerzeiten geeignet, ist leistungsfähig und kann mittels Katalysator in einfachen Antriebssystemen umgesetzt werden. Trotz all dieser Vorteile weist Hydrazin einen großen Nachteil auf: Es ist gesundheitsgefährdend. Das führt dazu, dass beim Betanken eines Raumfahrzeugs aufwändige Schutzmaßnahmen erforderlich sind. Diese führen wiederum zu erhöhten Kosten.
Weltweit werden deshalb mehrere sogenannte „Grüne Treibstoffe“ untersucht. Das DLR beleuchtet hierbei verschiedene Treibstoffe, die entweder aus Ammoniumdinitramid (ADN), Wasserstoffperoxid (H2O2) oder Lachgas und Kohlenwasserstoffen (HyNOx) bestehen. Bei den letztgenannten Treibstoffen – Lachgas-Kohlenwasserstoff-Mischungen – handelt es sich um sogenannte „vorgemischte Monopropellants“. Die Besonderheit hierbei ist, dass Oxidator und Brennstoff unter Druck verflüssigt in einem Tank vorliegen. Eine Oxidator-Brennstoff-Mischung birgt allerdings immer die Gefahr einer ungewollten Entzündung und einer damit einhergehenden schlagartigen Reaktion. Wird das Gemisch nun in einem Raketentriebwerk verfeuert, so besteht die Gefahr, dass die Flamme von der Brennkammer über das Injektionssystem in die Treibstoffzuleitung und den Tank zurückschlägt. Im Raumfahrzeug hätte dies katastrophale Konsequenzen für das gesamte System und muss deshalb unbedingt verhindert werden. Um den Treibstoff sicher und verlässlich anwenden zu können, sind die Entwicklung und der Einsatz von optimierten Flammensperren unerlässlich. DLR-Wissenschaftler testen und erproben diese Flammensperren innerhalb der ausgestellten Zündmessstrecke. Mit Hilfe der dabei gewonnenen Erkenntnisse werden anschließend Flammensperren für ein Modelltriebwerk des DLR ausgelegt und eingesetzt.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Lukas Werling · E-Mail: lukas.werling@dlr.de · DLR.de
