Antriebsstoffe bei Raketen
 |
Schwarzpulver:
Schwarzpulver war das erste
bekannte Treibmittel für Feuerwaffen und Feststoffraketen und wird auch
heute noch verwendet. |
|
Geheimnis der Schwarzpulverherstellung: Das Geheimnis der Schwarzpulverherstellung drang von China nach Indien, von dort nach Mittelasien und um die Hälfte des 13. Jahrhunderts über Arabien nach Europa. Im Jahre 1340 wurde in Augsburg die erste Pulvermühle in Betrieb genommen, die dazu diente, die Bestandteile des explosiven Gemisches fein zu vermahlen und gleichzeitig innig miteinander zu vermengen, um so die Explosionswirkung zu erhöhen. |
 |
|
Knallgas aus flüssigen Komponenten:
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. Knallgas-Reaktionsgleichung:
|
|
Kohlenstoffverbindungen: Die ersten flüssigen Treibstoffe waren organische Verbindungen wie Anilin und Alkohol. Heute wird fast ausschließlich Kerosin (RP-1, Schwerbenzin, Flugzeugbenzin) eingesetzt. Der Großteil der freigesetzten Energie geht dabei auf den Wasserstoff zurück. "Kohlenwasserstoffe" wie "Kerosin" sind im Prinzip gleiche wie "Benzin". Kohlenwasserstoffe liefern mit Sauerstoff spezifische Impuls von 3000-3200 m/s im Vakuum, sind preiswert und werden bei einer Vielzahl von Raketen (Atlas, Sojus, Delta, Zenit) eingesetzt. Die meisten sind gut lagerbar. Brennstoff Benzin: Die erste Rakete, die im Jahr 1926 gezündet wurde, hatte flüssiges Benzin zum Treibstoff und flüssigen Sauerstoff als Oxidator.
|
|
Hydrazin als Raketentreibstoff: Hydrazin dient unter anderem zur elektrochemischen Stromerzeugung in Sekundärzellen und in alkalischen Brennstoffzellen, die vor allem in der Raumfahrt und in U-Booten eingesetzt werden. werden. Die beträchtliche Wärmeentwicklung (623 kJ mol^-1) und die Unbedenklichkeit der Reaktionsprodukte machen Hydrazin und seine Derivate als Raketentreibstoff interessant. Hydrazin wird durch Wasserstoffperoxid augenblicklich zu Stickstoff und Wasser oxidiert. Bei nicht ausreichender Verdünnung ist die Reaktion sehr heftig.
Aufgrund seiner hochreaktiven
Eigenschaften verwendet man Hydrazin vor allem als Raketentreibstoff, der
mit den Oxidatoren Distickstofftetroxid oder Salpetersäure eine
selbstzündende Treibstoffkombination bildet. Hydrazin wird nicht nur pur,
sondern auch gemischt mit den oben genannten Oxidatoren verwendet. Eine der berühmtesten Anwendung als Raketentreibstoff fand Hydrazin zusammen mit einem seiner Derivate (Dimethylhydrazin) (H3C)2N-NH2) im Antrieb des Apollo-Mondfahrzeugs. Aber auch moderne Raketen können mit Mischungen aus Hydrazin N2H4 und Salpetersäure HNO3 oder Distickstofftetraoxid N2O4 angetrieben werden. |
 |