Raumfahrtantriebe
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Formal Metadata
| Title |
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| Title of Series | ||
| Number of Parts | 254 | |
| Author | ||
| License | CC Attribution 4.0 International: You are free to use, adapt and copy, distribute and transmit the work or content in adapted or unchanged form for any legal purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor. | |
| Identifiers | 10.5446/53019 (DOI) | |
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Content Metadata
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ExplosionMittelungsverfahrenVelocityComputer animation
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Encapsulation (object-oriented programming)OrbitMomentumMetreBus (computing)DiameterComputer animationEngineering drawing
05:07
ExplosionPhysical quantityMomentumAngular momentumTOUR <Programm>LiquidGEDCOMCW-KomplexMassComputer animation
08:06
TOUR <Programm>SoliDVolumeSoftware testingComputer animation
08:52
MetreSound effectLetterpress printingSpeciesTurbo-CodeComputer animation
11:14
VaporEnergy conversion efficiencyTurbo-CodeComputer animation
12:33
Volumetric flow rateStructural loadSchwarz lemmaBlack bodyComputer animationVisualization
13:38
Sanitary sewerEnergy conversion efficiencyOrbitGEDCOM
14:54
MomentumOrbitÜberdruckExpert systemComputer animation
17:19
Turbo-CodePressure dropComputer animation
18:20
Sound <Multimedia>Physical quantityÜberdruckVolumetric flow rateSupremumComputer animation
19:22
Moment (mathematics)Sound <Multimedia>Sanitary sewerVortexDeath by burningOrbitLength of stayComputer animation
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Maximum (disambiguation)Flow separationOptimumVacuumLetterpress printingRivenPhysical quantityStrahlParallelenFactorizationSound effect
24:47
Physical quantityPressureHöheComputer animation
25:41
StrahlDirection (geometry)VacuumComputer animation
26:19
DistanceSpring (hydrology)OrbitMetrePhysical quantityVaporComputer animation
31:46
Hacker (term)Computer animation
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MomentumEnterprise architectureVelocitySatelliteOrbitTurbo-CodeGEDCOMMomentumComputer animation
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StrahlFunktionalitätDirection (geometry)ICONComputer animation
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ForceGRADEComputer animationPanel painting
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OrbitGrand Unified Theory
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Set-top boxComputer animationEngineering drawing
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State transition systemInformationOrbitDirection (geometry)Computer animationEngineering drawing
38:50
Direction (geometry)Computer animationEngineering drawing
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State transition systemMach's principleOrbitComputer animationEngineering drawing
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Mach's principleComputer animation
40:54
OrbitRivenWordComputer animation
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Heat waveComputer animation
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InternetComputer animation
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OrbitLecture/Conference
43:28
Computer animation
Transcript: German(auto-generated)
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Hallo, mein Name ist Marc. Ich möchte euch heute ein bisschen was über Raumfahrtantriebe erzählen. Einfach so die Grundlagen, wie Raketen funktionieren, wie man in den Weltraum kommt und Raumfahrt betreiben kann. Wichtig ist, auf allen Fotos, die ich zeige, da wird es mal zu Explosionen kommen, aber es ist nie jemand getötet worden.
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Es ist überhaupt kein Problem, wenn jemand über eine Explosion lacht. Alles in Ordnung. Ein Teil der Raketen kann auch militärisch genutzt werden. Es ist so, Raketen können häufig für mehrere Mittel verwendet werden. Das will ich jetzt hier nicht promoten.
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Es geht darum friedliche Nutzung der Raumfahrt. Dann, wie kommt man in den Weltraum? Wir brauchen auf jeden Fall Schub und Geschwindigkeit. Was kriegt man über Treibstoff? Mehr nicht.
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Vorher war der Vortrag über KSP. Ich habe den Begriff ein bisschen seltener gehört. More Booster ist ebenso. Als einfachste Rakete gibt es eine Wasserrakete. Da nimmt man ein Behältnis, füllt ein bisschen Luft rein, pumpt die auf. Ein bisschen Wasser, damit man Masse hat, die man ausstoßen kann.
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Lässt es raus und wenn man es erstartet, kann es ganz so aussehen. Das ist dann schon ein bisschen die fortgeschrittene Variante. Der aktuelle Weltrekord liegt übrigens bei 830 Metern, also ist man nicht ganz orbit.
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Feststoffraketen werden dann die nächste einfache Variante. Die haben einen simplen Aufbau. Man zündet sie wie eine Feuerwerksrakete, die geht los. Es geht sofort, man kann die irgendwie auch Jahre bei sich lagern.
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Die sind einfach. Der Nachteil ist, die haben einen recht niedrigen, spezifischen Impuls. Impuls ist, wie viel Masse ich durch meinen Triebwerk jag und wie viel Schub ich dadurch rauskomme.
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Und weiterer Nachteil, wenn die einmal gezündet ist, ich kann die nicht mehr ausmachen. Versucht mal eine Feuerwerksrakete zu löschen. Es geht eigentlich nicht. Hier seht ihr einen Aufbau und dieses große ist die größte Feststoffrakete, die je gebaut wurde. Der Booster hat 6 Meter Durchmesser. War als Alternative zur Saturn V, mit der zum Mond geflogen war, gedacht.
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Das kam dann aber nie zum Einsatz, weil es eben doch ein aufwendiges Fall ist. Schwieriger ist sowas gezielt zu steuern. Bei Feststoffraketen kann ich verschiedene Brennprofile fahren.
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Je nachdem, wann ich den Schub brauche, wenn ich zum Beispiel die Schallgeschwindigkeit durchbreche, geht man normalerweise mit dem Schub runter, um die Belastung an der Rakete geringer zu halten. Am häufigsten ist aber doch die Variante links oben, weil die sich leicht realisieren lässt.
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Beispiele dafür sind meistens nur Booster, die seitlich dranhängen, bis auf die RS1. Da wollte man den Booster vom Shuttle nehmen, eine zweite Stufe draufsetzen und so Menschen in den Weltall bringen.
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Hier sieht man die Atlas V von unten. Das ist die Rakete, mit der der Starliner vor anderthalb Wochen in Orbit gebracht wurde. Ich weiß nicht, wer es gesehen hat. Aufnahmen von Boeing sind nicht so toll, aber interessant ist der Mann rechts unten.
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Das ist Tory Burrow, der Chef von ULA, dem Raumfahrtanteil von Boeing. Achtet mal auf diesen Helm. Das ist kein Hut, sondern ein Helm. Den hat er sich fertigen lassen. Hier ist noch mal eine Großaufnahme.
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Warum Feststoffbooster gefährlich sind. Hier sieht man, wie einer durchgebrannt ist. Noch nicht gleich. Da möchte man nicht in der Gegend sein.
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Da gibt es nicht einfach nur eine Explosion, sondern es fallen viele brennende Teile runter. Wie gesagt, es kam keine Person zu schaden.
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Ein weiterer Einsatz für Feststoffbooster ist bei der Rettungsrakete. Wenn man genau so einen Fehler hat, möchte man die Kapsel, die oben auf der Rakete drauf sitzt, mit Personen dran möglichst schnell wegbringen. Hier sieht man, wie eine Explosion in der Rettungsrakete aussehen kann. Das wurde bis hier nur ein einziges Mal in Realität eingesetzt.
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Sieht dann so aus. Das ist einfach, um von einer Explosion schnell wegzukommen. Hybridantriebe wären eine weitere Alternative. Man nimmt einen großen Tank, packt Sauerstoff rein und hat einen Festtreibstoff,
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der in der Brennkammer abgebrannt wird. Der Sauerstoff wird normalerweise über ein Heliumdrucktank durchgeschoben.
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So sieht das Triebwerk vom Spaceship One und Spaceship Two aus. Das ist der Feststoffanteil. Man hat auch schon einen höheren spezifischen Impuls. Der Schub ist regelbar, je nachdem, wie viel Sauerstoff ich durchjage.
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Große Baugrößen sind aber nur schwer realisierbar. Dann bekomme ich gleich die Komplexität, die ich auch bei einer Flüssigrakete habe. Da kann ich komplett alles regeln. Außerdem, wenn Festtreibstoff abbrennt, fallen häufig kleinere Klumpen hinten aus dem Triebwerk raus.
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Ich verbrenne meinen Treibstoff nicht effizient. Wenn man hier hinten in die Düse schaut, sieht man, wie sich die Ablagerungen gebildet haben. Das wirkt hier nicht so groß, aber die Ablagerungen sind 2-3 cm tiefe Riefen auch drin. Bekannte Beispiele sind Spaceship One und Spaceship Two. Oder auch Amateurraketen nehmen sowas auch gern.
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Ich weiß nicht, wer das gesehen hat. Interessant ist, mit was allem die Rakete fliegt. Flüssigraketen sind etwas, wo Raumfahrt eigentlich richtig anfängt.
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Ich habe den höchsten spezifischen Impuls von chemischen Raketen. Ich kann sie zünden, wenn ich möchte. Ich kann sie theoretisch irgendwo wieder betanken. Zum Beispiel, wenn ich auf dem Mars Treibstoff gewinne. Ich kann sie regeln. Aber sie sind eben komplex. Raumfahrt ist nicht billig.
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Wenn ich kühle Treibstoffe habe, dann kann ich die Rakete nicht unbegrenzt lagern. Das sind aber Sachen, die bei bemannten Raumfahrt aktuell noch kein großes Thema sind. Wir haben auch hier wieder Treibstoff, haben einen Oxidator. Und überpumpen fördern wir es in die Brennkammer und raus zur Düse.
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Die Aufteilung Treibstoff-Oxidator sieht man hier ganz gut. Hier bei Nummer 2 ist der Wasserstofftank von der SLS. Wasserstoff nimmt ein großes Volumen ein. Der Sauerstofftank ist die Nummer 4.
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Und wir haben trotzdem ein ordentliches Mischungsverhältnis. Das heißt, wenn ich Wasserstoff betanke, was schön sauber verbrennt, habe ich später große Raketen. Innen sieht so ein Tank so aus.
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Bei krüogenen Treibstoffen habe ich auch immer einen Druck auf dem Tank. Das heißt, ich muss über irgendwelche Ventile, während sie auf dem Launchpad steht, Druck ablassen. Und ich muss auch Drucktests machen vorher. Dieses hier ist der Tank. Der ist knapp 60 Meter hoch und wurde mit einem doppelten Druckbeaufschlag platzt dann auf.
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Das ist schon beeindruckend. SpaceX hat den Druck deutlich erhöht. Ob bewusst oder unbewusst ist nicht ganz klar. Da ist der Deckel vom Tank knapp 200 Meter hoch geflogen.
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Anders ist, ich will Gewicht sparen bei Raketen. Viele Tanks sind nur haltbar, wenn ich Druck drin habe. Wenn ich meinen Betankten einen Fehler habe und mein Druck fällt ab, dann bekommt man solche Effekte.
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Die Raketen sind in sich nicht stabil, wenn sie stehen. Viele, nicht alle. Und die zerfallen dann, wie wenn sie aus Alufolie wären. Turbopumpen brauche ich, um meinen Treibstoff und meinen Oxidator
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irgendwie zum Triebwerk zu befördern. Ich habe in meiner Brennkammer einen hohen Druck und da muss ich gegenhalten, um den Treibstoff rein zu bringen. Es gibt verschiedene Arten, die Turbopumpen zu bauen. Eine Turbopumpe nimmt Heliumtank und man kann bei kleinen Raketen
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seinen Treibstoff und den Oxidator in die Brennkammer schieben. Der Nachteil ist, ich brauche sehr druckstabile Tanks. Die müssen den kompletten Brennkammerdruck aushalten, um gegenzuhalten. Deswegen lohnt es sich nur bei kleinen Raketen. Alles andere wird irgendwann zu schwer.
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Das sind Beispiele. OTRAG war ein Versuch, so etwas zu bauen. Das war ein deutsches Unternehmen. Die haben kleine Raketen bauen wollen und sind damit in Kongo gegangen. Mussten in Kongo hinten 60ern verlassen. Sie sind dann weitergezogen nach Libyen.
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Kamen nicht so gut an und die haben dann doch Probleme gekriegt. Daher sind die leider nie geflogen. Interessant ist noch die Terran 1. Das ist eine Rakete, die soll zu 95% aus einem 3D-Drucker kommen. So ein Tank sieht dann so aus, wenn er gedruckt ist.
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Ich weiß nicht, ob ich daneben stehen möchte, wenn er wirklich mit Druck beaufschlagt wird. Ich kenne meine 3D-Drucke, aber elektrisch. Ich kann natürlich auch elektrische Antriebe nehmen, um die Pumpe zu betreiben. Das ist eine super einfache Aufbauturbine.
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Nachteil ist, ich brauche Akkus. Akkus sind schwer. Es gibt momentan nur einen Hersteller, der so etwas macht. Das ist die Elektron-Rakete. Die schaffen es aber recht günstig, kleine Massen in den Weltraum zu kriegen. Alternativ ist eine Dampfturbine.
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Das ist wohl die häufigste Variante früher gewesen. Ich nehme Wasserstoffperoxid, schiebe es über einen Katalysator. Mein Wasserstoffperoxid zerfällt in Wasser und Sauerstoff. Der Dampf geht durch eine Turbine, treibt meine Turbopumpe an.
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Ich kann meinen Treibstoff in die Brennkammer schieben. Nachteil ist, ich brauche einen weiteren Tank für Wasserstoffperoxid. Der Wirkungsgrad ist durch diese Extra-Masse nicht so toll. Diese Technik nimmt man auch in Torpedos, teilweise auch in U-Booten im 1. Weltkrieg.
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Beispiele waren die britische Black Arrow und die bekannte A4 V2. Die Black Arrow war die britische Rakete. Die hat es geschafft, eine Nutzlast von 60 kg hochzukriegen. Mehr ist mit so einer Kombination damals nicht möglich gewesen.
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hat als Oxidator nicht Sauerstoff genommen. Interessanter wird es beim Gas-Generator-Cycle. Wir haben einen hohen Durchsatz bei den Pumpen. Die Pumpe ist vom Aufwand überschaubar.
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Dadurch hat sie keine so hohe Masse. Der impuls ist etwas geringer. Das ist der Auspuff von den Triebwerken. Neben dem Triebwerk geht ein schwarzer Strahl raus. Das ist der Auspuff von den Triebwerken. Man sieht im Video, wie viel Ruß rausgeht.
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Das ist das Merlin-Triebwerk. Der Treibstoff, der seitlich rausgeht, ist ein verlorener Treibstoff. Das geht auf meinen Wirkungsgrad.
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Die werden bei sehr vielen Raketen verwendet. Bei allen aufgelisteten, Delta 4, Ariane, Falcon 9. Das ist die häufigste Variante, Treibstoff zu fördern. Combustion Tabar-Cycle.
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Da nehmen wir unsere Brennkammer. Wir nehmen den Druck und haben Kanäle, die die Turbine mit antreiben. Dadurch sparen wir uns viele Bauteile. Funktioniert aber eher bei kleinen Raketen.
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Bei großen Triebwerken hat es noch keiner getestet. Ein Beispiel, wo es nicht auf dem Test stand, war die New Shepard von Blue Origin. Das Triebwerk ist sehr schön regelbar. Es kommt leider nicht in Orbit. Es ist nur für Weltraumflüge bis 100 km gedacht.
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Dieses Triebwerk kann schön gedrosselt werden. Damit ist langsames Rangleiten möglich. Nicht wie bei der Falcon 9.
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Expander-Cycle. Das Triebwerk ist sehr schön regelbar. Da wird mein Treibstoff oder mein Oxidator über die Düse und die Brennkammer geführt. Dadurch wird erhitzt. Durch diese Ausdehnung habe ich Überdruck drauf.
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Ich kann es über die Turbopumpe und meinen Oxidator in die Brennkammer führen. Ich habe eine Kühlung der Düse und der Brennkammer durch diesen Treibstoff. Aber es funktioniert nur bei krüogenen Treibstoffen. Kerosin ist da keine Option.
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Wenn man sich das Triebwerk anschaut, die Düse ist so kalt, da bilden sich am Rand Eiszapfen. In der Mitte haben wir Temperaturen, da können wir Metall schmelzen. Es wird meistens in Zweitstufen verwendet.
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Dadurch, dass ich nicht diese Baugröße machen kann wie bei anderen Bauarten. Stage Combustion Cycle. Das ist die aktuelle Königsklasse bei Triebwerken.
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Ich habe den höchsten speziellen Impuls. Im Space Shuttle wird auch beim SLS verwendet. Es ist eine sehr gut erforschte Technik. Aber die Komplexität ist hoch. Wir nehmen unseren Treibstoff
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in eine Vorbrennkammer, verbrennen ihn mit unserem Oxidator und schieben den restlichen Sauerstoff durch die Pumpe. Sieht es hier, Space Shuttle, SLS und die Antares Rakete.
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Die Eigenschaft ist eine amerikanische Rakete. Die verwendet russische Triebwerke, die während dem Kalten Krieg eingelagert wurden. Die Gummiteile wurden ersetzt, die Elektronik. Die waren günstig zu haben, aber günstig ist nicht immer gut.
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Diese Explosion kam zustande, dadurch, dass die Lager in einer der Turbopumpen nicht in Ordnung war und überhitzt ist. Die Pumpe ist geschmolzen, es kam zum Druckabfall. Die Rakete ist zurück aufs Loungepad gefallen.
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Full Flow Stage Combustion Cycle. Ich habe zwei Brennkammern. Ich gebe meinen Oxidator und meinen Treibstoff in getrennte Brennkammern. Ich lasse sie oxidieren. Mit dem Überdruck treibe ich meine Turbopumpe an.
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Dadurch, dass ich einen großen Massendurchfluss habe, brauche ich nicht diese Temperaturen. Die Rakete soll wiederverwendbar sein. Aktuell fliegt noch nichts. Starship und Super Heavy von SpaceX.
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Wie gut es funktionieren wird, wird man sehen. Das DLR hat mal gemeint, 25 Mal wiederverwendbar. SpaceX meint mindestens 1000 Mal. Dann wird es sehen. Die Frage aus der Regie. Haben wir keinen Ton von dir?
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Von mir müsstet ihr Ton haben. Das ist ein Rauschen. Das ist ein Raketentriebwerk.
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Aufbau von der Brennkammer. Wir haben ein Behältnis, dass der Treibstoff und der Oxidator, den wir in den Turbopumpen gefördert haben, in die Brennkammer geleitet wird. Es wird über kleine Düsen möglichst fein vernebelt.
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Je nach Hersteller gibt es verschiedene Varianten. Die einen versuchen einen Rürbel zu erzeugen, die anderen einfach nur fein zerstäuben. Da halten sich viele der kommerziellen Hersteller aber sehr bedeckt, wie sie es in ihren Raketen lösen.
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Unten rechts ist eine Düse von der V2 mit Wasser durch. Hier ist der Aufbau der Brennkammer mit einem Injektor vom Space Shuttle, vom RS-25-Triebwerk. Da haben wir oben unseren kalten Sauerstoff
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und darunter unser Abgas mit dem restlichen Wasserstoff. Der wird in die Brennkammer geführt. Dafür gibt es diese Stangen, die darunter gehen. Das sind Kanäle für den Oxidator.
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Wenn man von unten reinfotografiert, sieht es so aus. In der Mitte ist Platz für einen Zünder. Hier gibt es diese kleinen goldenen Punkte. Diese Triebwerke wurden wiederverwendet. Wenn diese Röhrchen oxidieren,
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wurden die mit einem vergoldeten Nagel verschlossen. Wenn es durchbrennt, explodiert das Triebwerk. Hier oben ist der Teststand. Hier unten liegt das Triebwerk. Wenn so etwas während dem Flug vom Shuttle passiert, wäre es nicht gut.
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Hier oben rechts ist noch der Nagel zu sehen. Bei einem Space Shuttle-Flug kam dieser Nagel raus und hat 3 von etwas über 1000 Triebstoffröhrchen zerlegt. Das war sehr knapp, dass dieser Orbiter nicht explodiert ist.
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Der Triebwerksausfall kam direkt nach dem Start, wenn die Feststoffbooster gezündet sind. Shuttle hebt ab. Der Computer hat gemessen, wir haben einen Verlust. Ein Schub hat Sauerstoff hinterher geschoben.
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Dadurch wurde die Verbrennung wärmer. Das Triebwerk wurde noch stärker belastet. Der einzige Fehler, der dabei entstanden ist, war, dass die Triebwerke vorher abgeschaltet wurden. Es gab einen niedrigeren Orbit. Die Düsen brauchen eine gewisse Form,
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je nachdem, welchen Umgebungsdruck ich habe. Wenn ich ein Triebwerk für einen normalen Umgebungsdruck habe, verbrennt es idealerweise so, dass mein Abgasstrahl parallel rausgeht. Wenn ich ein Triebwerk für das Vakuum designe, dann brauche ich eine größere Glocke.
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Sonst habe ich genau diesen Effekt. Der Abgasstrahl hat höheren Druck und dehnt sich der Breite nach aus. Wenn ich Vakuum-Triebwerke habe, haben die viel größere Glocken. Wenn ich die Vakuum-Triebwerke nehme,
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dann habe ich überschüssige Teile der Glocke. Dann fangen die Triebwerke an zu schwingen. Das kann mir die Düse komplett zerstören. Diesen Abgasstrahl kann man hier sehr gut beobachten. Die Triebwerke sind optimal für ihren Druck ausgelegt.
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Das ist die Saturn 4. Die Saturn 5 wurde zum Mond geflogen. Der Strahl wird immer breiter. Je höher die Rakete kommt,
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desto ineffizienter arbeiten die Triebwerke. Dieses linke Triebwerk ist das Merlin-Triebwerk aus der Falcon 9 von SpaceX.
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Es hat unten die kleine Glocke. Rechts ist die Düse für selbe Triebwerk in der Vakuum-Variante. Die hat Faktor 3 und Faktor 4 der Abmessung. So was muss man in eine zweite Stufe packen.
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Es braucht viel Platz. Um den Platz etwas kleiner zu kriegen, gibt es auch Varianten mit faltbaren oder ausfahrbaren Düsen. Sobald ich meine zweite Stufe trenne, wird die Düse übergestülpt. Die zweite Stufe kann zünden.
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Um dieses Problem mit den verschiedenen Düsengrößen für die verschiedenen Drücke in den Griff zu kriegen, gibt es die Möglichkeit, Aero-Spikes zu nehmen. Das macht in der Realität noch keiner, obwohl sie sehr cool aussehen. Das ist nicht der Fall. Es sind noch so wenig erforscht, dass keiner sich dieses Risiko antun möchte.
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Da gebe ich meinen Sauerstoff- und Wasserstoff-Gemisch seitlich an einer so geformten Düse. Mein Abgasstrahl kann ich hier rausgeben, um eine virtuelle Düse zu erzeugen.
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Je nachdem, auf welcher Höhe ich bin, wird hier einmal mein Strahl zusammengedrückt. Es ist aber immer noch schön kanalisiert. Im Vakuum wird es breiter, aber alles noch in die gleiche Richtung, nicht zur Seite hinweg.
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Geplant war es für X-33 oder Venture Star, was leider nie fertiggestellt wurde. Es hätte der Space Shuttle Nachfolger werden sollen. Alka möchte Raketen damit bauen. Auf dem letzten Foto, was man von Ihnen gesehen hat,
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waren konventionelle Düsen verbaut. Elon Musk wurde dazu gefragt, er möchte keine verwenden. Er sieht keine echten Vorteile darin, neue Technik zu erforschen. Die kann man durch mehrere Stufen, die man sowieso hat, erschlagen. Hier ist ein Probelauf von einem Triebwerk.
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Es hat eine Breite von ungefähr 2,50 Meter. Es wäre ausreichend gewesen, um einen kleinen Orbiter zu transportieren. Treibstoffe, die man nehmen kann,
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ich nehme nur einen Treibstoff, gebe den über einen Katalysator. Er zerfällt. Wir haben Wasserstoffperoxid. Das hatten wir vorher schon. Walterantrieb nennt sich so etwas. Wir haben Wasserdampf und Wasserstoff, der rausgeht.
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Hydrazin ist noch eine Alternative. Ist aber hochgiftig. Wenn wir zwei Treibstoffe nehmen, stehen uns alle möglichen zur Verfügung. Wir haben hier Wasserstoff. Am bekanntesten wird Wasserstoff im Space Shuttle
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oder in den meisten Zweitstufen. RP-1 ist, was in der Saturn V oder SpaceX verwendet wurde. RP ist Rocket Propellant 1. Ist nicht viel anders als Kerosin. Der Druck, den die Turbopumpe erzeugt,
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wird mit meinem Treibstoff verwendet. Dieser wird auch als Hydrauliköl verwendet. Ethanol war im Aggregat 4 in der V2 im Einsatz. Die hatten damals ein Penny-Mündens-Problem. Es gab einige Techniker, die nicht immer nüchtern waren.
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Sie wollten dann umstellen und haben ihren Treibstoff vermengt mit etwas leicht giftigem. Ich habe keine Quellen gefunden, was es genau ist. Nach einer Woche wurde beschlossen, sie nehmen wieder Alkohol, nachdem zu viele Techniker ernsthaft krank waren.
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Methan ist, was im Raptor-Triebwerk von SpaceX verwendet werden soll. Es gibt die Option, Methan auf dem Mars zu gewinnen. Oder wir haben unsere Hydrazine. Die sind sehr giftig.
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Wird ungern bei bemannter Raumfahrt verwendet, zumindest in großen Mengen. Als Oxidator flüssiger Sauerstoff ist ideal. Es ist nicht giftig. Es ist kalt, aber es gibt kaum Nachteile.
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Wasserstoffperoxid. Ich habe immer mein Wasser mit dabei, wenn ich es zerlege. Es wiegt viel. Rauchnisalpedersäure ist auch sehr beliebt. Wenn man nach Russland schaut, der Nachteil ist, wenn etwas schief geht, ist es nicht giftig. Ich habe Säure, die ist auch noch giftig.
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Hier ist der Start von einer Proton, die ist unbemannt. Die verwendet dieses Rauchnisalpedersäure. Da hat man diese rote Wolke gesehen. Aus dem Abgasstrahl ist auch eine rote Wolke zu sehen.
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Es wird gleich mehr. Ich weiß nicht, wie man die Farbe erkennt.
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Dieses Rot ist die Rauhnisalpedersäure. Da sollte man Abstand gewinnen. Es gibt drei Varianten.
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Ich habe eine chemische Zündung. Da spritze ich in meine Brennkammer. Ich verbrenne etwas selbst. Ich nehme eine Zündkürze.
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Oder eine Zündspule. Ich hoffe, dass mein Triebwerk startet. Oder die russische Variante. Davon gibt es keine Fotos. Das sind Holzlatten. Oben ist ein pyrotechnischer Zünder. Das ist ein Pyrotechnischer Zünder.
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Irgendjemand darf unter die Rakete steigen. Darf sie aufstellen. Gerüchteweise hat er den Startschlüssel. Ich weiß nicht, ob es stimmt. Pyrotechnik zündet. Die Holzteile fliegen aus dem Triebwerk.
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Das ist ein Ionenantrieb. Wenn wir oben sind, können wir einen Ionenantrieb nehmen. Dafür nehmen wir Gas. Meistens wird Xenon verwendet. Dadurch wird es beschleunigt. Wir haben hier ein Feld.
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Am Schluss haben wir eine Elektrode. Wir haben hier eine Elektrode. Es gibt einige Hacker-Spaces, die Spaß gebaut haben. Es gibt auch kleine Modell-Raumschiffe. An einer Wippe fangen sie an sich zu drehen.
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Es ist ein nettes Spielzeug. Was man selber machen kann ohne Gefahr. Okay, Hochspannung. Ein bisschen Gefahr. Solar Sail. Wir spannen Segel auf. Wir fangen Sonnenwind ein. Aufbau ist super simpel.
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Wir können damit hohe Geschwindigkeiten erreichen. Es wurde bisher erst einmal erfolgreich getestet. Wir haben einen Schub von der Planetary Society dieses Jahr. Es hat aber ganz gut funktioniert. Wir brauchen sehr lange, um auf Geschwindigkeit zu kommen. Alternativ könnten wir einen Satelliten mit einem Kernreaktor,
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um das böse Wort zu sagen, unten im Laser in Orbit bringen. Und könnten die Segel so befeuern. Jetzt kommt der Spaß. Wir nehmen einen Kernreaktor. Wir packen ihn auf eine Rakete, schieben ihn hoch.
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Wir haben unseren flüssigen Wasserstoff. Wir haben unsere Turbopumpe. Die kann elektrisch gespeist werden. Wir haben die Möglichkeit, Strom zu erzeugen. Wir pumpen unseren Wasserstoff durch. Wir haben den höchsten impuls von allen bisher gebauten Triebwerken. Damit wäre eine Mars-Mission in weniger als 200 Tagen denkbar.
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Ob man einen fliegenden Kernreaktor möchte oder nicht, ist ein anderes Thema. Es gab aber auch schon Testläufe davon. Hier unten ist der Kernreaktor. Hier oben ist eine Düse.
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Das ganze ist in Nevada befestigt. Hier ist mein Wasserstoff raus. Diese rote Flamme ist nur, weil ich Atmosphäre habe, wo es verbrennt wird. Es wird nur Wasserstoff erhitzt.
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Es gibt Ideen für vieles. Es gibt Leute, die sagen, es funktioniert. Es gibt keinen funktionsfähigen EM-Drive. Irgendwie müssen wir unsere Rakete steuern.
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Solange sie in der Atmosphäre ist, können wir solche Finnen anbringen. Aber nach ein paar Kilometern verlassen wir die Atmosphäre. Also müssen wir über unseren Strahl steuern. Da haben wir einmal diese Variante.
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Das war das erste Mal, dass es erfolgreich angewendet wurde. Oder hier in der V2 oder in der Redstone. Alternativ, KSP-Spieler kennen es. Fruster vergessen und ihr habt einen schlechten Tag im KSP. Ihr könnt fest sein und nur in eine Richtung feuern.
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Oder hier, dass ihr geschwenkt werden könnt. Ergebnis ist aber mehr oder weniger dasselbe. Die Fruster sind aber recht schwach. In der Atmosphäre ist es nicht gut. Hier versucht der Fruster, sie noch aufzustellen. Und versucht noch und klappt nicht.
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Wir können auch unser Triebwerk schwenken. Geht natürlich nur, solange das Haupttriebwerk läuft. Aber damit sind Kombinationen möglich, dass ich nur einen einzelnen Booster habe.
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Der hängt an der Seite. Mein Triebwerk schwenkt so weit, um die Kraft auszugleichen. Ich kann trotzdem mit einem Booster starten. Hier ist das RS25-Triebwerk vom Shuttle. Je nach Baujahr kann es zwischen 13 und 20 Grad schwenken.
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Und das Ganze bei vollem Schub. Das sind ordentliche Hydraulikzylinder im Einsatz. Man kann auch Kreisel nehmen, wenn man eine Raumstation hat.
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Ich möchte die von der Lage orientieren. Man hat viele Gyroskope. Hier sind die von der ISS. Davon sind 32 Stück über die ISS verteilt. Damit kann sie ihren Orbit etwas anpassen. Man kann die Lage ändern.
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Irgendwann kommt sie in die Sättigung. Man muss sie mit Triebwerken höher schrauben. Für kleine Lageänderungen ist das eine gute Variante. Eigentlich hat es jede größere Raumstation verwendet. Bis auf Soyuz 1 bis 3. Aber die hatten Zeiten im Weltraum,
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die sind minimal höher als Space Shuttle. Ob es eine Raumstation ist oder nicht, ist sicher eine Möglichkeit zu diskutieren. So sieht ein Shuttle-Start aus. Als erstes werden die Ruder getestet.
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Jetzt werden gleich die Triebwerke getestet. Was hier rauskommt, ist ein flüssiger Wasserstoff. Der wird abgelassen,
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um den Tank weiter zu kühlen. Der flüssige Sauerstoff wird oben abgegeben. Damit die auf dem Launchpad noch nicht zusammenkommen. Weiter in der Startsequenz. Wir haben oben auf dem Tank diese Kappe.
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Da wird warme Luft über den Tank geblasen. Damit sich kein Eis entlang des Tanks bilden kann. Die Kamera schränkt gleich weiter, dann sieht man, wo der drauf ist. Wenn da Eis runterfällt und ein Orbiter trifft,
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oder wenn sich die Verkleidung ablöst, kann so etwas passieren wie bei Columbia. Jetzt geht es langsam los in Richtung Start. Es wird Wasser unter dem Shuttle gespült.
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Da gibt es diesen Tank hier. Der wird in wenigen Sekunden geleert. Hier unten sieht man das Wasser rausströmen. Das ist nicht aus thermischen Gründen, sondern dafür da, um den Schall zu dämpfen. Damit die Startrampe nicht zerstört wird.
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Die Funken, die man hier sieht, sind um vor der Zündung den überflüssigen Wasser wegzubrennen. Damit es nicht zu einer Explosion kommt. Dann kommen die Haupttriebwerke. Wir machen einen Test. Der Shuttle schwenkt nach vorne und zurück.
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Boosterzündung und los. Wenn beim Start ein Fehler ist, kann die Startsequenz unterbrochen werden. Ab jetzt müssen die Booster runtergebrannt werden. Vorher gibt es keine Möglichkeit, den Start abzubrechen.
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Alle Optionen danach sind unglücklich. Bis auf Abort-to-Orbit wurde bisher nie etwas gemacht. Da ist der Shuttle voll ins Orbit geflogen. Er hat aber einen niedrigeren Orbit erreicht.
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Nach 1,50 Minuten werden die Booster abgetrennt. Nach 1,50 Minuten werden die Booster gedrosselt. Da haben wir durch das Brennprofil etwas weniger Schub von der kurzen Zeit.
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Das macht man bei MaxQ. Damit die Belastung am Shuttle nicht so hoch ist. Der Shuttle fliegt weiter. Während es weiterfliegt, werden die kleinen Triebwerke gezündet.
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Die sind dafür da, den Schub zu erhöhen. Später, wenn es im Orbit ist, werden sie über einen separaten Tank im Shuttle gespeist. Das sind die Abort-Modes.
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Der einzige, der zum Einsatz kam, war mal Abort-to-Orbit. Jetzt wird der Tank abgetrennt.
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Der Shuttle ist im Weltraum. Jetzt wird die Manövrier-Triebwerke gezündet. Auf dem Tank vorne ist eine Kamera. Wenn alles okay ist, kann die Mission beginnen.
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Wenn ihr weitere Infos sucht, sind einige gute Möglichkeiten. Jetzt ist die Zeit für Q&A.
42:28
Vielen Dank für deinen Vortrag. Die Zeit ist schon sehr fortgeschritten. Wenn jemand eine Frage hat, gibt es aus dem Internet Fragen.
42:46
Was denkst du über alternative Möglichkeiten, in den Weltraum zu kommen? Space Elevator und Skyhook? Skyhook halte ich für am ehesten denkbar.
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Ich weiß nicht, ob ich es erleben werde. Aber es sieht nicht so schön aus. Ein Abgasstrahl und eine Rakete, die hochgeht, hat was. Vielen Dank. Man findet dich auch auf dem Kongress
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neben dem Open Infrastructure Orbit an der großen Wurst.