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Trägersysteme:r /
Trägersysteme dienen zum Transport von Menschen, Satelliten oder Raumsonden
in den Weltraum. Den volumenmässig grössten Teil der Trägersysteme
beanspruchen deren Antriebe.
Antriebe:
Im Unterschied zu den Düsentriebwerken, welche den zur Verbrennung
benötigten Sauerstoff aus der Atmosphäre beziehen, müssen Raketentriebwerke
diesen selbst mitfuhren.
Man unterscheidet grundsätzlich zwischen vier verschiedenen
Raketenantrieben:
Den Feststoff-, den Flüssigkeits-, Kern-, und Ionenantrieben.
Feststoffantriebe:
Beim Start wird der feste Treibstoff, welcher auch Sauerstoff enthalt,
elektrisch gezündet. Die dabei entstehenden heissen Gase treten mit
vielfacher Schallgeschwindigkeit durch die Schubdüse aus dem Druckbehälter
aus.
Feststoffantriebe werden aufgrund deren einfacher Bauweise bei kleinen
Raketen und Boostern, das sind Starthilfsraketen, bevorzugt verwendet.
Die Nachteile dieses Antriebs liegen darin, dass der Verbrennungsvorgang,
wenn er einmal eingeleitet ist, nicht mehr unterbrochen werden kann und
dass eine Regulierung des Schubes nicht möglich ist.
Flüssigkeitsantriebe:
Der Brennstoff, meist Kohlenwasserstoffe, und der Sauerstoff werden in zwei
getrennten Behaltern mitgeführt. Pumpen befordern beide zur Brennkammer, wo
sie unter hohem Druck eingespritzt werden. In der Brennkammer verbrennen
bis zu 3000kg Treibstoff pro Sekunde. Die Verbrennung wird durch einen
Zündfunken eingeleitet. Die Gase entweichen wie beim Feststoffantrieb durch
die Schubdüse.
Flüssigkeitsantriebe werden beim Space Shuttle und bei allen grösseren
Raketen verwendet.
Der Vorteil dieses Antriebs besteht in der grossen Schubkraft (1,8 MN) und
in der Möglichkeit zur Regulierung des Schubes.
Kernantriebe:
Beim Kernantrieb wird ein Treibmittel durch die Warme, welche bei der
Kernreaktion entsteht, in kurzer Zeit verdampft. Der überhitzte Dampf
strömt mit hoher Geschwindigkeit aus der Raketendüse.
Mit Kernantrieben war es möglich unser Sonnensystem zu verlassen, jedoch
finden sie wegen ihrer Komplexität und Grösse noch keine Anwendung. Auch das
Risiko einer radioaktiven Verseuchung aufgrund eines Unfalles beim Start
wäre nicht vertretbar.
Ionenantriebe:
Eine verständliche und genaue Beschreibung des Ionenantriebs wurde den
Rahmen dieser Facharbeit sprengen.
Es wurden schon einige Xenon-Ionentriebwerke gebaut und getestet. Sie sind
zwar noch zu schwach um Raketen anzutreiben, ihr Schub, von etwa 100mN,
reicht jedoch aus um die Lagesteuerung von Satelliten zu übernehmen.
Zukünftige Ionenantriebe können Geschwindigkeiten bis zu 150.000 km/h
ermöglichen. Sie verbrauchen bei gleicher Schubkraft sehr viel weniger
Treibstoff als konventionelle chemische Antriebe und ermöglichen somit eine
90%ige Gewichtsersparnis.
Einwegträgersysteme:
Unter Einwegträgersystemen versteht man Raketen, die nur einmal verwendet
werden können, da sie nach dem Aussetzen der Nutzlast in der Atmosphäre
verglühen.
Sie finden am häufigsten Verwendung, weil sie im Gegensatz zu
wiederverwendbaren Systemen einfacher zu entwickeln und zu betreiben sind.
Einwegträgersysteme bestehen aus der Rakete, die in mehrere Stufen und die
Nutzlastsektion gegliedert wird, und je nach Bedarf an Schubkraft bis zu
zehn Boostern.
Hier die bedeutendsten Vertreter:
Aus Japan die HII, die Ariane 44L und 5 aus Europa, die Proton aus Russland
und die Titan III und IV, zwei amerikanischen Produkten.
Wiederverwendbare Trägersysteme:
Das einzige bisher gebaute wiederverwendbare System ist das amerikanische
Space Shuttle.
Es besteht aus dem Orbiter, zwei Feststoffboostern und dem riesigem
Treibstofftank, welcher als einziger Teil des Systems nicht wiederverwendet
werden kann. Die NASA liess 5 Shuttles bauen: die Atlantis, Discovery,
Endeavour, Columbia und die Challenger, welche 1986 wegen eines
eingefrorenen Dichtungsrings im Treibstoffsystem kurz nach dem Start
explodierte.
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