A. Dadieu

Chemische Treibstoffe erfüllen die Antriebsbedingungen für die nach dem Rückstoßprinzip arbeitenden Raketen in idealer Weise: Sie liefern die Antriebsenergie als chemisch-thermische Reaktionsenergie und das Arbeitsmedium in Form von Verbrennungsgasen, die in der Brennkammer gebildet, in einer Düse adiabatisch-isentrop entspannt und als Treibstrahl mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen werden. Die raketentechnisch günstigsten Elemente sind Sauerstoff und Fluor als Verbrennungsstoffe sowie Wasserstoff und dessen C- und N-Verbindungen als Brennstoffe. Die erreichbaren Verbrennungstemperaturen liegen bei den "klassischen" Treibstoffen bei etwa 3000° K und steigen bei den günstigsten Sondertreibstoffen auf etwa 5000° K an. Aus kühlungstechnischen Gründen ist die letztgenannte Temperatur vorläufig noch nicht voll ausnützbar. Das mittlere Molgewicht liegt bei sämtlichen chemischen Kombinationen, sofern sie nicht reinen Wasserstoff als Brennstoffverwenden, etwa bei 20 und darüber, mit H2 als Brennstoff bei etwa 10. Die theoretischen Leistungsgrenzen fast sämtlicher interessanter T-Stoff-Kombinationen sind heute bekannt, sie betragen (Entspannungsverhältnis 35 : 1) für "klassische" Treibstoffe etwa 275 sec, für Sondertreibstoffe etwa 400 sec. Die moderne Raketentechnik versucht, auch Atomenergie zum Antrieb von Geräten höchster Leistung einzusetzen. Da das Problem der kontrollierten Kernverschmelzung noch nicht gelöst ist, denkt man daran, Spaltungsreaktoren zu verwenden, mit welchen das Arbeitsmedium möglichst hoch aufgeheizt werden soll. Die derzeit in Entwicklung befindlichen Projekte des "Rover" -Typs (Kiwi A, B und C und wohl auch ähnliche sowjetische) haben gegenüber dem chemischen Antrieb den Nachteil, daß die Arbeitstemperaturen durch das Reaktormaterial begrenzt sind und daß infolge der "Fremdaufheizung" die Wärme auf das Arbeitsgas übertragen werden muß. Dadurch ist es nicht möglich, den Hauptvorteil des Nuklearantriebes, das Vorhandensein fast unbeschränkter Energie, auszunützen, die erreichbaren Enthalpien bleiben eher unterhalb der günstigsten chemischen. Der eigentliche Vorteil der thermischen Atomraketen liegt daher in der Möglichkeit, Wasserstoff allein und ungemischt als Arbeitsmedium anzuwenden und damit eine eindrucksvolle Herabsetzung des Molekulargewichtes zu erreichen. Bei einer Arbeitstemperatur von etwa 3000° K kommt man zu spezifischen Impulsen von ungefähr 800 sec. Leider kommt dieser Impulsgewinn nicht voll zur Auswirkung, weil die sehr niedrige Dichte des flüssigen H2 sowie eventuell nötige Strahlenschutzeinrichtungen das Massenverhältnis ungünstig beeinflussen. Sehr interessant sind Projekte, welche freie Radikale, besonders atomaren Wasserstoff, als Treibstoff verwenden wollen. Wegen der ungeheueren Reaktionsfähigkeit von Wasserstoff ist es bisher nur gelungen, 1%ige Lösungen stabil zu erhalten. Gelänge es, höhere Konzentrationen z,u stabilisieren, so wären spezifische Impulse bis zu 1500 sec erreichbar. Das naheliegendste Mittel zur Herabsetzung der Reaktionsfähigkeit von Wasserstoff, Abkühlung auf tiefste Temperaturen, reicht zur Stabilisierung nicht aus. Nach einem theoretischen Vorschlag von W. Peschka bestünde die Möglichkeit, durch Anwendung extrem starker Magnetfelder die Elektronenspins der H-Atome gleichzurichten und diese dadurch reaktionsfähig zu machen, da sich nur Atome mit antiparallelem Spin zu einem H2-Molekül vereinigen.

WGL-Tagung, Hamburg 1959

Conference Paper

deutsch

A4, 5 Seiten

Jahrbuch der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Luftfahrt, 1959; S.322-326; 1959; Braunschweig : Vieweg

NA

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1960