Raketentreibstoffe

Als Treibstoff für Raketen werden sowohl feste als auch flüssige Treibstoffe verwendet. Die Schubkraft des Treibstoff kommt dadurch zustande, dass bei der Verbrennung enorme Mengen Gas freigesetzt werden. Üblicherweise verwendet man flüssigen Wasserstoff (20K) und Sauerstoff (90K). Für den Start werden etwa 1,4·106L flüssiger Wasserstoff und 0,53·106L flüssiger Sauerstoff verbraucht. Da beim Verbrennen der beiden Substanzen eine sehr große Wärme freigesetzt, sodass das entstehende Wasser direkt expandiert. Durch diesen Vorgang wird ein enormer Schub erzeugt.

2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (g)     ΔH°= -438kJ

Um ein Überhitzen des Haupttriebwerks zu verhindern, wird ein Überschuss an Wasserstoff zugeführt, sodass die Umsetzung nicht optimal erfolgt. In den Nebentriebwerken, den so genannten Boostern, befindet sich ein fester Treibstoff, welcher den nötigen zusätzlichen Schub für den Start der Raumfähre leistet. Als Oxidationsmittel dient hierbei Ammoniumperchlorat (NH4ClO4; ein farbloser, pulvriger Feststoff). Als Reduktionmittel wird meistens gepulvertes Aluminium und als Katalysator dient Eisen(III)-oxid (Fe2O3):

NH4ClO4 (s) + Al (s) → Al2O3 (s) + HCl (g) + H2O (g) + NOx (g)    in Anwesenheit von F2O3 als Katalysator

Die oben stehende Reaktionsgleichung ist vereinfacht, der tatsächliche Vorgang läuft über verschiedene zwischen Reaktionen und Fragmente ab.

Foto: ESA

 

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