Effiziente Triebwerke

Die BE-4-Triebwerke werden mit Methan und Sauerstoff betrieben. Die Mischung ist etwas billiger und leistungsfähiger als Kerosin und Sauerstoff, dafür muss flüssiges Methan bei ähnlich niedrigen Temperaturen wie flüssiger Sauerstoff gelagert werden. Aber die hohe Effizienz kommt durch das Funktionsprinzip der Triebwerke zustande.

Um einen Schub von 250 Tonnen zu erreichen, müssen pro Sekunde fast 800 Kilogramm Treibstoff in das Triebwerk gepumpt werden, gegen einen Druck von 200-300 Bar. Dafür sind Leistungen in der Größenordnung von 50 Megawatt erforderlich. Die Turbinen, die die Pumpen antreiben, können dabei aber nicht mit der optimalen Mischung aus Methan und Sauerstoff betrieben werden. Die Temperaturen würden die Turbine zum Schmelzen bringen.

In den Turbinen muss deshalb ein großer Überschuss von Methan oder Sauerstoff verwendet werden, um die Temperaturen niedrig zu halten. Im einfachsten Fall wird ein Überschuss von Methan verwendet und das Abgas durch einen Auspuff nach außen geleitet, dabei gehen aber über 10 Prozent der Leistung verloren. Dabei könnte das überschüssige Methan noch verbrannt werden und zum Schub des Triebwerks beitragen. Durch die unvollständige Verbrennung entsteht aber so viel Ruß, dass die Einspritzdüsen verstopft würden.

Bisher beherrschen nur Russen die Technik

Ein heißes Abgas mit hohem Sauerstoffgehalt ist dagegen sehr korrosiv. Bisher wurden nur in Russland erfolgreich Materialien für Triebwerke entwickelt, die gegen dieses Abgas beständig sind. Mit dieser Technik wurden unter anderem die äußerst effizienten Triebwerke der RD-170-Familie entwickelt. Blue Origin versucht, diese Entwicklung nun selbst nachzuvollziehen. Aber gerade am Tag der Ankündigung der Rakete von Blue Origen wurde bekannt, dass es zu Verzögerungen in der Entwicklung kam und die BE-4-Triebwerke noch immer nicht getestet wurden.

Eine ähnliche Technik soll auch das neue Raptor-Triebwerk von SpaceX verwenden, das weitgehend mit dem BE-4-Triebwerk vergleichbar ist. Die Pläne für neue Raketen von SpaceX mit dem Raptor-Triebwerk sollen erst in zwei Wochen bekanntgegeben werden. Derweil konnte die Ursache der Explosion einer Falcon-9-Rakete vor zwei Wochen noch immer nicht ermittelt werden.

Von Preisen wird nicht gesprochen

Der größte Unterschied zwischen den Plänen von Blue Origin und SpaceX besteht wohl in der dritten Stufe. Sie verwendet das wasserstoffbetriebene BE-3-Triebwerk, einen deutlich effizienteren Treibstoff. Allerdings muss flüssiger Wasserstoff auf Temperaturen unter -250 Grad Celsius abgekühlt werden und hat selbst dann nur eine Dichte von 70 Kilogramm pro Kubikmeter. Die bessere Nutzlast wird bei solchen Raketen mit größerem Aufwand beim Bau der Raketenstufen und allen nötigen Anlagen am Boden erkauft.

Über den Preis der Rakete ist nichts bekannt. Mit einem angeblichen Vermögen von 66 Milliarden US-Dollar wird der nach Bill Gates zweitreichste Amerikaner aber keine größeren Schwierigkeiten haben, seine Pläne zu finanzieren. Und obwohl die neue Rakete bisher nur auf dem Papier besteht, hat Jeff Bezos schon Pläne für eine noch größere Rakete angedeutet. Sie soll New Armstrong heißen, was wohl auf einen Flug zum Mond als Ziel hindeutet.

Nachtrag vom 2. Juli 2021, 6:00 Uhr

Im Artikel stand irrtümlich, dass das BE-3 Triebwerk den zehnfachen Schub des BE-4 habe. Es ist nur der fünffache Schub.