16.02.2017
FLUG REVUE

Ökologischer RaketenantriebIns All mit Sauerstoff und Ethanol

In einem Kooperationsprojekt haben das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die brasilianische Raumfahrtagentur Agência Espacial Brasileira (AEB) neue Einspritzköpfe für ein Oberstufen-Triebwerk entwickelt und getestet.

Einspritzköpfe deutsch-brasilianisches Oberstufentriebwerk L75

Links: Der von Airbus Safran Launchers entwickelte Einspritzkopf. Rechts: Rechts das brasilianische System. Foto und Copyright: Airbus Safran Launchers  

 

Alkohol als Treibstoff: Beim Antrieb einer künftigen deutsch-brasilianischen Kleinlastrakete setzen das DLR und die AEB mit Ethanol auf einen umweltfreundlicheren und weniger gesundheitsgefährdenden Treibstoff als die in der Raumfahrt üblichen Hydrazin-Verbindungen. Gemeinsam haben die beiden Institutionen dafür neue Einspritzköpfe konzipiert. Sie wurden von Juli bis Dezember 2016 im Rahmen einer ersten Brenntest-Kampagne am Prüfstand P8 des DLR-Instituts für Raumfahrtantriebe in Lampoldshausen untersucht. Nun wurden die ersten Ergebnisse dieser Tests präsentiert.

In dem Kooperationsprojekt wurden parallel zwei Einspritzköpfe entwickelt, die sich vor allem in der Art und Weise unterscheiden, wie der Treibstoff in die Brennkammer eingesprüht und vermischt wird. Ein System stammt vom Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) in Brasilien, das andere wurde in Deutschland im Rahmen des Projekts SALSA (Systemauslegung eines Alkohol-LOX-Antriebs als Substitut für lagerfähige Antriebsstoffe) von Airbus Safran Launchers entwickelt und gebaut.

"Bei dieser ersten Kampagne haben wir alle wichtigen Testziele erreicht: So wurden an zwanzig Tagen insgesamt 42 Zündungen erfolgreich durchgeführt", so die Projektleiterin Lysan Pfützenreuter vom DLR-Raumfahrtmanagement. Dabei sie unter anderem das Zündverhalten und die Stabilität des Systems während Zündung und Anfahren der Schubkammer analysiert worden. "Hierdurch haben wir wichtige Erkenntnisse für die weitere Triebwerksentwicklung gewonnen", sagte Pfützenreuter.

Lagerung von Ethanol ist einfacher und günstiger

Der Einspritzkopf soll einmal das Herzstück des neuen L75-Triebwerks werden, das zukünftig brasilianische Kleinträger antreiben soll. Neben ökologischen und gesundheitlichen Vorteilen könnte Ethanol als Treibstoff auch Kosten in der Raumfahrt deutlich reduzieren. Denn der bislang hohe Aufwand für die sichere Lagerung und Handhabung des Treibstoffs ist wesentlich geringer als bei Hydrazin. In Europa sei es aufgrund der REACH-Verordnung (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) sogar fraglich, wie lange Hydrazin noch als Treibstoff zugelassen sein wird, so das DLR. Diese Verordnung der Europäischen Union, die im Jahr 2007 in Kraft getreten ist, regelt seither die Zulassung und Verwendung von chemischen Stoffen.

Raketenteststand P8 in Lampoldshausen

Am Teststand P8 können Antriebe mit Sauerstoff, Ethanol, Methanol und Wasserstoff als Treibstoff untersucht werden. Foto und Copyright: DLR  

 

In Europa können Triebwerkskomponenten für Orbitalraketen mit dem Treibstoff Ethanol bislang nur am Teststand P8 am DLR-Standort Lampoldshausen erprobt werden. "Der Teststand wurde bereits im Frühjahr 2016 um eine Hochdruck-Ethanolversorgung erweitert", so Jan Alting, Projektleiter SALSA bei Airbus Safran Launchers. Neben Ethanol ist dort auch die Versorgung mit anderen "grünen" Treibstoffen wie Sauerstoff, Wasserstoff und Methan möglich. "Für Europa deckt der P8 damit fast das gesamte Spektrum der aktuell interessanten Treibstoffkombinationen zur Technologieentwicklung und -erprobung von Schubkammern für Trägerraketen ab", sagte Alting.

Die Brenntest-Kampagne ist Teil einer deutsch-brasilianischen Kooperation, die im Jahr 2011 zwischen dem DLR und der AEB geschlossen wurde. Sie beinhaltet schwerpunktmäßig die Zusammenarbeit in den Bereichen Triebwerksentwicklung, Höhenforschungsraketen und Forschung unter Schwerelosigkeit.



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