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Zwei Firmen kopieren die Falcon 9 im kleinen Maßstab

Der grundlegende technische Ansatz von Rocket Factory und Isar Aerospace ist dabei der gleiche wie bei der Falcon-9-Rakete von SpaceX und der Electron von Rocketlab. Es handelt sich um zweistufige Raketen mit zehn baugleichen Raketentriebwerken mit flüssigem Brennstoff und flüssigem Sauerstoff - neun davon in der ersten Stufe, das zehnte Triebwerk in der zweiten Stufe ist mit einer größeren Düse für den Betrieb im Vakuum ausgelegt. Zum Treibstoff wollen sich beide Firmen nicht offiziell äußern, bei der Rocket Factory kommt wahrscheinlich Kerosin zum Einsatz, Isar Aerospace spricht von einem "leichten Kohlenwasserstoff".

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Beim Bau der Rakete der Rocket Factory sollen Techniken aus der Autoindustrie und Tanks aus einfachem Metall zum Einsatz kommen. Das kann sowohl Aluminium als auch Stahl sein. Vor allem sollen die erste und die zweite Stufe die gleiche Tankkonstruktion verwenden, womit nur eine Anlage für den Bau beider Stufen benötigt wird. Über die Triebwerke gibt es dagegen widersprüchliche Angaben. Die erreichbare Effizienz der Triebwerke, die Komplexität ihrer Entwicklung und ihr Preis hängen vor allem von der Treibstoffförderung ab. Dies soll mit turbinengetriebenen Pumpen geschehen.

Ein Teil des Treibstoffs wird nur verbrannt, um Abgas zu erzeugen und damit eine Turbine anzutreiben. Laut Webseite kommt dabei ein einfacher Gasgeneratorzyklus zum Einsatz. Dabei wird ein großer Überschuss an Kerosin verwendet, um mehr Abgas zu erzeugen und die Temperatur aus der Verbrennung zu senken. Das Abgas wird hinter der Turbine durch einen Auspuff entlassen. Auf der Webseite von OHB steht hingegen, es werde ein sauerstoffreiches Abgas unter hohem Druck erzeugt, das mit im Triebwerk verbrannt wird. Das Verfahren bringt beim Start 10 bis 20 Prozent mehr Schub bei gleichem Treibstoffverbrauch, ist aber technisch schwer zu entwickeln, weil das heiße sauerstoffreiche Abgas bei der Verbrennung sehr korrossiv ist.

Kaum Angaben bei Isar Aerospace

Zum Vergleich: Die Electron-Rakete von Rocketlab, die bislang einzige kommerziell erfolgreiche Rakete dieser Größenklasse, verwendet zum Antrieb der Pumpen einfache batteriebetriebene Elektromotoren. Dennoch dauerte die Entwicklung der Rakete sieben Jahre. Ebenso wie die Electron soll auch die Rakete aus der Rocket Factory mit einer kleinen dritten Stufe ausgestattet werden, einer sogenannten Kickstage, die mit einem Satellitentriebwerk angetrieben werden soll.

Die Angaben von Isar Aerospace sind weniger widersprüchlich als die der Rocket Factory, weil das Unternehmen abgesehen von Schub und Anzahl der Triebwerke kaum auswertbare Angaben macht. Die Rakete soll mit 700 kg Nutzlast wesentlich größer sein und keine Kickstage haben. Ansonsten wirkt auch diese Rakete wie eine kleine Kopie der Falcon 9, mit neun Triebwerken in der ersten Stufe und einem weiteren in der zweiten Stufe. Erst Ende 2019 konnte das Unternehmen 15 Millionen Euro in einer ersten Finanzierungsrunde einwerben, sprach aber bereits von einem ersten Flug Ende 2021 und einem Memorandum of Understanding mit Airbus zum Start von Satelliten und Satellitenkonstellationen. Die Größe der Rakete dürfte aber zu höheren Entwicklungskosten und möglicherweise noch längerer Entwicklungszeit führen.

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Hybridtriebwerke sind einfacher, aber schwerer

Einen anderen Ansatz verfolgt Hyimpulse mit der Entwicklung eines Hybridtriebwerks, in dem festes Paraffin mit flüssigem Sauerstoff verbrannt wird. Es soll die Kostenvorteile von festen Raketentreibstoffen liefern, aber dank des flüssigen Sauerstoffs die Effizienz, den Schub und die Steuerbarkeit von Triebwerken mit flüssigen Treibstoffen erreichen.

Der Sauerstoff in den Hybridtriebwerken soll dabei mit einer turbinengetriebenen Pumpe gefördert werden, für deren Antrieb entweder Ethanol oder Wasserstoffperoxid mitgeführt wird. In der dreistufigen Rakete sollen sieben identische Triebwerke in der ersten Stufe und vier weitere in der zweiten Stufe zum Einsatz kommen. Die dritte Stufe soll aus einem vereinfachten kleineren Triebwerk bestehen, in dem der Sauerstoff mit Stickstoff unter hohem Druck gefördert wird und dabei gleichzeitig die Steuerdüsen der Raketenstufe antreibt.

Der Vorteil der Hybridtriebwerke ist, dass nur eine flüssige Komponente zum Einsatz kommt. Es wird nur eine Treibstoffpumpe und nur eine Art von Einspritzdüse benötigt und es muss auch nicht auf das Mischverhältnis von zwei Treibstoffkomponenten geachtet werden. Der größte Nachteil ist, dass die gesamte untere Hälfte der Rakete die Brennkammer ist, in der sich auch das Paraffin befindet. Der ganze Treibstofftank steht damit im Betrieb unter hohem Druck und muss entsprechend stabil aus Kohlefaser gebaut werden, außerdem bleiben im Allgemeinen größere Treibstoffreste beim Brennschluss zurück. Die Raketenstufen sind also einfacher aufgebaut, aber dafür schwerer. Außerdem ist der Druck in der Brennkammer mit nur 15 bar für ein Raketentriebwerk sehr niedrig, was die Effizienz beim Start in der Erdatmosphäre senkt. Deshalb besteht die geplante Rakete auch aus drei Stufen, was einen Teil des hohen Leergewichts und die schlechte Effizienz beim Flug der ersten Stufe kompensiert.

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morob65 22. Jul 2020

die überschrift sagt leider genau das richtige. da gibt es leider nichts weiter zu...

The_Plaque 21. Jul 2020

Raketenwissenschaftler werden dich für diesen Trick hassen :-)

MrAndersenson 21. Jul 2020

Gelandete Raketen sind schon mal geflogen - was heisst das ProduktionsFehler weitgehend...

Frank... 20. Jul 2020

Die Falcon 1 wurde, genauso wie die Falcon 9, zunächst als herkömmliche Rakete...

Frank... 20. Jul 2020

Ist korrigiert. Vielen Dank.


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