Nach einem Jahrzehnt der Tests könnte Propylen-Raketentreibstoff für die Hauptsendezeit bereit sein

Eric Berger – 25. September 2018, 13:21 Uhr UTC

Lange Zeit war Rocket Propellant-1 oder RP-1 der bevorzugte Treibstoff für die erste Raketenstufe. Diese hochraffinierte Form von Kerosin, die aus Kerosin gewonnen wurde, trieb im gesamten 20. Jahrhundert die Saturn-, Delta-, Atlas- und Sojus-Raketen an. Es diente sogar als Treibstoff für moderne Raketen wie die Falcon 9.

RP-1 hat den Vorteil, dass es dicht ist, was bedeutet, dass viel Kraftstoff in einen relativ kleinen Tank gepackt werden kann. Allerdings ist RP-1 nicht der effizienteste Kraftstoff, eine Messung, die als spezifischer Impuls bezeichnet wird. Flüssiger Wasserstoff hingegen hat einen sehr hohen spezifischen Impuls. Da es jedoch überhaupt nicht dicht ist, kann es nicht effizient als Kraftstoff der ersten Stufe verwendet werden.

Dies ist einer der Gründe, warum eine Reihe wichtiger neuer Raketentriebwerke, die im letzten Jahrzehnt entwickelt wurden, darunter der Raptor von SpaceX und die BE-4-Triebwerke von Blue Origin, für die Verwendung von Methan als Treibstoff ausgelegt sind. Es stellt einen Kompromiss zwischen RP-1 und Wasserstoff dar – nicht ganz so dicht wie ersteres und mit einem nicht ganz so hohen spezifischen Impuls wie letzteres. Methan ist auch nützlich, wenn Sie zum Mars fliegen möchten, da es in der dünnen Atmosphäre des Roten Planeten relativ reichlich vorhanden ist und zum Auftanken eines Aufstiegsfahrzeugs verwendet werden könnte.

Allerdings glaubt ein langjähriger Raketenwissenschaftler namens John Garvey, dass es einen anderen brauchbaren Treibstoff für Raketen gibt: Propylen, und er arbeitet seit mehr als einem Jahrzehnt damit. Nachdem Garvey Ende 2015 zusammen mit Jim Cantrell und Eric Besnard Vector gegründet hatte, bekam er die Chance, seinen Propylentreibstoff für eine echte Orbitalrakete einzusetzen.

Und jetzt, sagt er, habe sich Propylen bewährt. Vector hat ein Patent für sein Flüssigsauerstoff-Propylen-Raketentriebwerk erhalten und steht kurz vor dem Erstflug seiner Orbitalrakete Vector-R, die von drei dieser Triebwerke angetrieben wird.

In einem Interview sagte Garvey, dass es dem Unternehmen gelungen sei, von experimentellen Triebwerken auf die LP-1-Triebwerke in der Vector-R-Rakete umzusteigen, die jeweils etwa 6.000 Pfund Schub erzeugen. „Die größte Herausforderung bestand darin, den Startmodus zu optimieren“, sagte er. Im Wesentlichen mussten Garvey und die anderen Ingenieure viel herumbasteln, um sicherzustellen, dass der Zünder in den letzten Sekunden des Countdowns richtig funktioniert und der Motor schnell den vollen Schub erreicht, ohne den Motor selbst zu beschädigen.

Für eine kleine Rakete wie die Vector-R, die Nutzlasten von 26 kg oder weniger für weniger als 3 Millionen US-Dollar in die erdnahe Umlaufbahn befördern soll, sei ein Treibstoff wie Propylen unerlässlich, sagte Garvey. Dank der optimalen Dichte und Leistungswerte von Propylen kann der Vector-R seinen Erststufendurchmesser bei kleineren Kraftstofftanks auf knapp über einem Meter halten. Durch den Propylentreibstoff kann bei der Triebwerkskonstruktion auch auf den Einsatz von Turbopumpen verzichtet werden, die in den meisten Raketentriebwerken zur Erhöhung des Treibstoffdrucks eingesetzt werden.

Ohne Turbopumpen kann das Triebwerksdesign einfacher sein und die Konstrukteure müssen sich keine Sorgen über Blasen oder Kavitation im Treibstoff machen. „Für uns ist jedes noch so kleine Extra an Leistung wichtig“, sagte Garvey.

Das Unternehmen arbeitet immer noch an einem Jungfernstart seiner Vector-R-Rakete in diesem Jahr von einem Startplatz in Alaska aus. Jeden Tag, so Garvey, bewerten die Ingenieure bei Vector Risiko und Leistung. Wie stark sollten sie den Vector-R bei seinem ersten Flug anstrengen? Wie viel Risiko sollten sie akzeptieren, dass etwas schief gehen könnte?

„Wir sind am Ziel“, sagte er. „Ein Teil des Handels, den wir ständig bewerten, ist das Risiko. Jetzt, wo wir in größere Fahrzeuge einsteigen, sind wir immer noch ziemlich risikoaggressiv, aber wir sind nicht mehr so ​​wie früher.“