RZ003 Raketenantriebe

Was Raumfahrzeuge in den Orbit bringt und wie Triebwerke gebaut und getestet werden

Episode image for RZ003 RaketenantriebeUm die Erdanziehung zu überwinden muss bei Raumfahrtmissionen eine Menge Energie freigesetzt werden. Um die notwendige Kraft zu entfalten müssen leistungsfähige und zuverlässige Antriebe entwickelt werden. Die dritte Ausgabe von Raumzeit widmet sich ganz diesem Thema.

Ralf Hupertz, Ingenieur beim Institut für Raumfahrtantriebe des DLR in Lampoldshausen führt in die Prinzipien und Details der Raketenantriebe ein, bietet Einblick in die Geschichte und Zukunft der Technologie und erläutert die Bedeutung dieses Technikfelds für die gesamte Raumfahrt.

Dauer: 2 Stunden 2 Minuten

Aufnahme: Oktober 2010


Ralf Hupertz
Institut für Raumfahrtantriebe, DLR

Ralf Hupertz, Ingenieur beim Institut für Raumfahrtantriebe des DLR in Lampoldshausen führt in die Prinzipien und Details der Raketenantriebe ein, bietet Einblick in die Geschichte und Zukunft der Technologie und erläutert die Bedeutung dieses Technikfelds für die gesamte Raumfahrt.

Themenüberblick: Ausbildung; erste Raketen; Raketentreibstoffe; Schubentwicklung und Triebwerksdüsen; die Notwendigkeit von Mehrstufenraketen; selbstzündende Treibstoffe; Entwicklung der Antriebskonzepte über die Zeit; Feststoffraketen; der Countdown; Betankung der Rakete; Zündung der Treibwerke; der Raketenstart; Neue Triebwerke; neue Raketen in Kourou: Vega und Sojus; die Einstellung des Space Shuttle zukünftige Raumfahrtprogramm der NASA; Rettungssysteme und Rettungskapseln; Antriebe für Satelliten.

Links:

40 Gedanken zu “RZ003 Raketenantriebe

  1. Wow! Die Zusammenhänge, die einem diese Ausgabe vermittelt, sind ungeheuer spannend! Folge 1 und 2 finde ich zäher.

    Kurzer Metakommentar: Sympathisch finde ich die Momente, in denen Ralf Hupertz nicht so ganz Tims Frage versteht und Tim das Nachfragen nach einigen Versuchen aufgibt. Es ist anscheinend nicht immer einfach, für Experten verständliche Fragen zu stellen. :) Aber ich mag es, dass Tim seine Fragen oft sehr offen gestaltet.

    Hoffentlich geht es so spannend weiter.

  2. Ich glaub Ralf hat ständig das Gefühl, dass Tim ihn ärgern will. Aber er will doch nur für den Zuhörer interessante Fragen stellen :-)

    Super Podcast!

  3. Hallöchen zusammen,

    mehr Podcasts über die Interna der Raumfahrt in Europa habe ich mir schon lange gewünscht. Es ist sooo schwierig, an Informationen zu kommen. Zum Beispiel zum Galileo/Egnos Projekt und zum Thema GPS findet man einfach nicht dasjenige, was den Nerd interessiert. Dass es so etwas jetzt als komplette Reihe gibt und ausgerechnet Tim derjenige ist, der die Fragen stellt, ist wohl das Traumhafteste, was man sich vorstellen kann. Einfach genial :-) Danke an Tim und die ESA/DLR.

    Könnte mir jemand einen Tip geben, wo ich ich den Feed zum Runterladen der Podcasts finde oder dessen Link nennen kann, damit ich ihn in mein Podcast Programm aufnehmen kann? Ich finde nur den Newsfeed für die Texte.

    Gruß
    djxxmanni

  4. Ja, ich hatte auch öfters das Gefühl dass Ralf manchmal von Tims fragen sich belästigt fühlte. Aber Tim, was wiesst du auch nicht was hochenergetische Kraftstoffe sind *slap*… Basiswissen! :D

    Nein im ernst: Tolle Folge. Ich wünschte mir für das nächste mal, dass Tim lediglich im Vorgespräch nochmal drauf hinweist, dass die Fragen bewusst low gestellt werden, damit auch die Wurzeln mit beantwortet werden da wir in der majorität wohl definitiv Laien sind. Ralf würde es seinem Sohn doch auch anders erklären ;)

    Allerdings hat der Podcast sein Zeil nicht verfehlt: Nach jeder folge möchte ich mein Studium schmeissen und Ingenieurwesen studieren :D

  5. Hallo,

    ich würde mich ja mal sehr freuen, wenn als Thema einmal Software im L+R-Bereich behandelt würde. Ich denkte an Sachen wie z.B. Software-Projektmanagement im L+R-Bereich im Allgemeinen, Safety, Security, Hard/Soft-Realtime, Hardware-Plattformen, Betriebssysteme (VxWorks, LynxOS…) usw. usw.

    Wie gesagt ich würde mich sehr freuen, und einige Interessierte könntet Ihr mit solchen Themen sicher auch ziehen..

  6. Ein riesen Lob von meiner Seite für die drei bisherigen Folgen. Die Themen sind hochinteressant und super spannend präsentiert.

    Ich hoffe, es kommen noch viele weitere Folgen!

    Viele Grüße,

    Marcel

  7. Hallo Tim
    Beim Hören dieses Potcastes hab ich den Wunsch nach 2 weiteren entwickelt. Ich weis zwar nicht, ob das hier der richtige Ort für mögliche Themenwünsche ist, aber ich Probier es einfach mal:

    Wunsch 1: Antriebskonzepte
    Zum einen ist da natürlich das Ionentriebwerk interressant, das man ja vielleicht nicht nur für DeapspaceMissionen, sondern vielleicht auch (mit genügend Zeit) verwenden könnte um von einem Niedriegeren Orbit zu einem höheren zu gelangen.
    Zum anderen ist aber natürlich auch Interessant, was an bekannten Technologien (vielleicht in mittlerer oder auch ferner Zukunft) die StartRaketen Substituieren könnte. Namentlich Denke ich hierbei an Staustrahltriebwerke (Ramjets und Scramjets), denn mir schwebt da seit längerem so ein Fünfstufiges konzept im Kopf umher: Mit klassischen Überschalltriebwerken auf Betriebsgeshwindigkeit für den Ramjet, dann mit diesem auf die Betriebsgeschwindigkeit für den Scramjet, der kann dann bis auf etwa 5 km/s beschleunigen, die restlichen gut 3 km/s zu einer niedrigen Umlaufbahn, und dann von daaus weiter mit nem Ionentriebwerk zu der gewünschten Umlaufbahn. Das würde zwar deutlich länger dauern, was bei einer vernünftigen Planung aber wohl kein Problem sein sollte, dafür aber nach meinem sehr groben und leienhaften Überschlag nur die hälfte Treibstoff kosten. Ich würde einfach mal gerne aus dem Mund eines Experten höhren, ob das realistische Zukunftsmusik ist, und warum nicht.

    Wunsch 2: Kostenübersicht
    Was kostet das Kilogramm im Orbit, Wieviel machen Laufende Kosten, wievliel entwicklung aus, u.s.w. Ich würde in so einer sendung sogar die Frage aufwerfen wollen, ob Raumfahrt zu Teuer ist, natürlich nicht in dem Sinne, das wir zufiel Geld dafür ausgeben, sondern in der Frage, ob wir mit der Menge Geld die ausgegeben Wird mehr Raumfahrt betreiben könnten. Hierbei könnte man vielleicht jemand entsprechendes aus dem DLR auch diesen Menschen http://www.optipoint.com/far/far1.htm Befragen, der sich offenbar mit der Kostenstrucktur der der Raumfahrt auch auseinander gesetzt hat.

  8. Super Folge!
    Für meinen Geschmack hätte es ruhig noch ein wenig technischer bzw. mehr ins Detail gehen können und natürlich auch länger ;)

    Vielen Dank Tim, DLR & ESA!

  9. Och Leute, welcher inkompetente Admin hat denn hier Angst vor ICMP? Debugging ist ein bisschen schwierig, da Ping allem Anschein nach auch boese ist, aber ich kann hier die Webseite nur benutzen, wenn ich die MTU absenke, MP3-Download geht auch so. Deutet also alles darauf hin, dass da jemand Firewalls betreut, der das besser wem anders ueberlassen sollte.

  10. @foobar auch wenn ich nur die Hälfte von dem verstehe, was du schreibst: Das Blog läuft, aus guten Gründen, auf einem externen Server. Leider haben wir wenig bis gar keinen Einfluss darauf, wie die Firewalls davor konfiguriert sind.

  11. Tolle Sendung. Super spannend!
    Ich bin immer wieder erstaunt, wie gut Tim vorbereitet ist. Er stellt immer genau die richtigen Fragen an den richtigen Stellen.

    Ist ja unglaublich, dass es nur ein Steuersignal nach dem Start gibt: Die Selbstzerstörung….

  12. Erst einmal herzlichen Dank an alle Beteiligten!
    Mein Wunschthema für einen kommenden Beitrag ist Solar Sailing im Allgemeinen und das Solar-Sail-Projekt von DLR & ESA “Gossamer” im Besonderen. Ich denke, das ist nach “IKAROS” (http://www.jaxa.jp/projects/sat/ikaros/index_e.html) und “NanoSail-D” (http://www.nasa.gov/centers/marshall/pdf/484314main_NASAfactsNanoSail-D.pdf) ein hochaktuelles Thema, das so einige Raumfahrt-Begeisterte interessiert.

  13. Wow, auch die dritte Folge war wieder sehr cool, vielen Dank dafür!

    Interessant auch die Herkunft des Countdowns, ich dachte immer, da hätten sich jede Menge schlaue Leute etwas ausgedacht – und dann kommt da so ein Stummfilm daher. ;)

    Ich war in den 90ern mal beim Kennedy Space Center und wollte mir einen Space Shuttle-Start ansehen.
    Leider wurde der Countdown bei 8 Sekunden gestoppt und der Start verschoben.
    Sehr schade, ich hätte so einen Start gerne mal live und vor Ort miterlebt.
    Das muss einfach der Hammer sein, mit den ganzen Kräften usw. die da wirken.

    Weiterhin viel Erfolg mit dem Podcast, auf das noch viele weitere Folgen erscheinen!

  14. An sich sehr geile folge, aber die Sache mit den hoch- und niederenergetischen Treibstoffen. Warum entwickelt denn ein niederenergetischer Treibstoff mehr Schub?

    Einen Themenvorshlag hätte ich auch noch. Neben der weiter oben schon vorgeschlagenen Software fände ich auch die eingesetzte Hardware, also Prozessorarchitekturen, Bussysteme usw, interessant.

  15. An sich sehr geile folge, aber die Sache mit den hoch- und niederenergetischen Treibstoffen hab ich nicht wirklich verstanden. Warum entwickelt denn nun ein niederenergetischer Treibstoff mehr Schub?

    Einen Themenvorshlag hätte ich auch noch. Neben der weiter oben schon vorgeschlagenen Software fände ich auch die eingesetzte Hardware, also Prozessorarchitekturen, Bussysteme usw, interessant.

  16. Sehr unterhaltsames, lehrreiches Gespräch. Tim, großes Kompliment für das Nachhaken. Die richtig interessanten Punkte, über die man nie nachdenkt (Lagerung und Transport von 20 Grad Kelvin kaltem Treibstoff; Einführen von Treibstoff in die Düse, deren Aufgabe ja eigentlich ist, alles wegzudrücken; Aufdröselung der 30 Min ab Start) mussten ganz schön rausgekitzelt werden. ;-)

  17. So, jetzt habe ich die ersten Folgen alle gehört: ich bin begeistert und freue mich schon auf viele weitere. Vor einiger Zeit hatte ich schon mit grossem Interesse den Überblick in CRE126 gehört, aber jetzt geht´s richtig schön in die Details.

    Besonders spannend finde ich, die Raumzeit-Folgen morgens beim Lauf durch den dunklen Wald unter funkelndem Sternenhimmel zu hören.

    Vielen Dank schonmal allen Beteiligten!

  18. @ch:
    es gilt impulserhaltung. niedrigernegetischere treibstoffe haben so weit ich weiß immer ein größeres molekulargewicht, erzeugen also evtl. mehr schub. das hängt aber nicht nur vom massedurchsatz sondern auch von der geschwindigkeit der “austrittsgase”

    die andere sache ist, dass die ESA sich z.b. voll ins bein geschossen hat mit ihren neuen Triebwerksentwicklungen. enorme kosten und immernoch nur 4t nach LEO. die 1. Stufe wird sowieso im weltraum verschrottet also reicht hier auch billig-kerosin scheiß, wie zb. 5 F-1 Triebwerke (saturn V) die 160t bis LEO bringen. Die inder zb haben alte baupläne für kerosin/LOX triebwerke von den russen gekauft.. so muss man da rangehen

  19. Mich würde speziell noch interessieren wie diese Vakuumtests durchgeführt werden. Mir ist schon klar das da ein Teststand evakuiert werden muss. Aber sobald ich da meine Verbrennungsgase einströmen lasse wird das Vakuum doch rasend schnell mit Gasen gefüllt und doch aufgehoben. Wie löst man das technisch?

    Soweit ich weiß hat das Cassini-Triebwerk, welches ja im Podcast erwähnt wurde, eine Art Verschluß oder Abdeckung. Mich würde interessieren wozu sie dient und wie sie funktioniert.

    Toller Podcast

  20. Hallo,

    zu dem letztem sehr interessanten Thema Raketenantriebe:

    Zur 1. Stufe der Ariane 5:
    Wenn die 2 Feststoffraketen ca. 90 % des Schubes bringen,
    warum nimmt man dann nicht *4 Feststoffraketen* (und in der Mitte die Nutzlast) ?

    (… wenn die Flüssigrakete viel wiegt und nur 10 % Schub bringt …)

    … vor allem, weil es kompliziert ist mit Lagerung / Befüllen / Temperatur halten (OK – für die 2. Stufe könnte man dann eben auch kleine
    Feststoffraketen nehmen … /// die Flüssigantriebe benötigt man aber deshalb, weil man sie mehrfach zünden können muß …)

    Oder kann man die Feststoffraketen nicht steuern ?
    Oder wäre das dann zu viel Schub, so daß die Nutzlast das nicht aushalten würde ?

    Dann könnte man immer erst 2 Feststoffraketen zünden und dann kurz vor dem Ausbrennen dieser dann die zweiten 2 Feststoffraketen zünden !

    (Klar – Entwicklung dauert 10 Jahre … je nach Anforderung wird was in Auftrag gegeben … Entwicklung geht weiter / andere Anforderungen / Tests / neue Erkenntnisse usw.)

    Weiter so …

    Viele Grüße
    Stefan

  21. Es gibt auch noch militärische Raketen, wie bsw. eine Luft-Luft-Rakete, die von Flugzeugen gegen andere Flugzeuge gezielt wird. Meine Vermutung ist, dass dort das Know-how entwickelt wird, was dann bei der Raumfahrt irgendwann einmal genutzt wird.

  22. @ch die Begriffe hoch- und niederenergetische Treibstoffe beziehen sich auf das verhältnis von Masse zu Energiegehalt. Man könnte auch sagen, der hochenergetische Treibstoff ist der leichtere ist. Wenn du dir die Differenz von Elektronegativität und die Molmasse der beteiligten Partner anguckst, dann stellst du schnell fest, dass die Wasserstof- Sauerstoffreaktion diesbezüglich unschlagbar ist. Für die letzte Stufe ist das eine wichtige Eigenschaft, da dieser Treibstoff erstmal von den vorhergehenden Stufen entsprechend beschleunigt werden muss. @Steffan, wenn du für die letzte Stufe niederenergetische Treibstoffe verwendest, brauchst du zu Anfang viel mehr schub. Für das was du gleich zu beginn verfeuerst ist diese Eigenschaft aber ziehmlich unerheblich. Da zählt der Schub. Für möglichst grossen Schub ist die verbrennungsgeschwindigkeit ausschlaggebend, was bei Flüssigtreibstoffen (wie z.B. Wasserstoff) vor allem Leistungsintensive Pumpen, was sowohl ein grosser kostenfaktor ist, als auch immer an Machbarkeitsgrenzen stösst.

    Die Feststoffraketen haben wie auch im Podcast gut erklärt wurde hier eine gute Methode: die Dinger brennen auf ganzer Länge von innen nach, durch die form, die die oberfläche am Anfang hat wird der Schub eingestellt. Man braucht “nur” die enstehenden Gase zu länken. Gut auch keine leichte aufgabe, aber da kann man ohne bewegliche Teile auskommen, was bei den Kräften, und den geschwindigkeiten, die da auftreten ein extremer Vorteil ist.

    Wie ja im Podcast erwähnt, gibt es inzwischen (was lange ja gar nicht möglich war) ein Raketensüstem, das ausschlieslich mit Wasserstoff, also hochenergetischem treibstoff arbeiten. Das mag zwar ganz gut zum angeben sein, stellt in meinen augen aber vor allem eine enorme Verschwendung da.

  23. Ein Tipp für Tim: wenn du wieder einmal eine Erklärung für Feststoffrakete brauchst probiers mit einer einfachen Silvesterrakete, die sollte für diesen Vergleich besser geeignet sein als (Wunder-)Kerzen ;-) so von wegen Schwarzpulver als fester Energieträger.

    Ansonsten weiter so!

  24. Ich habe mal ne technische Nachfrage: Als es um das Abschalten der letzten Stufe ging, war die Rede davon, dass sich der Zeitpunkt der Abschaltung nach bestimmten Rahmenbedingungen, wie z.B. der Geschwindigkeit richtet.

    Meine Frage: Wie bestimmt denn eine Rakete im Weltraum ihre Geschwindigkeit? Und Geschwindigkeit wozu? Zur Erdoberfläche?

    Vielleicht lesen hier ja fachkundige Leute mit, die mich aufklären können. :-)

  25. Pingback: Raumzeit über Raketenwissenschaft | The Lunatic Fringe

  26. Äußerst interessanter Podcast und engagiert geführt. Als Österreicher sei mir eine kleine Anmerkung am Rande gestattet: Fritz Lang war Österreicher (geb. in Wien) und nicht Deutscher.

  27. Pingback: Servicepost: Den letzten Space ShuttleStart live verfolgen – ryuus Hort

  28. Pingback: omega tau: Rocketscience | die Hörsuppe

  29. Pingback: Podcasts « Scumpeters Blog

  30. Guten Tag,
    Ich war im September 2003 auf Einladung von Herrn Adolf Frank
    zu Gast im DLR Lampoldshausen und habe sehr zahlreiche gute
    Erinnerungen an diesen Tag.
    (Herzliche Grüße an dieser Stelle)

    Seitdem bin ich regelmäßig mal auf der Site, aber erst heute auf diese
    Folge gestoßen.

    Ich finde den Beitrag super und bedaure, daß ich ihn erst später vollständig anhören kann.

    Eine Mini-Kritik aber habe ich:
    Herr Hupertz weiß (sehr) wenig über das A4.

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