Ein Raketentriebwerk, das seinen eigenen Treibstoff druckt

Seit Jahrzehnten träumen Raketenwissenschaftler davon, die fest- und flüssigkeitsbetriebenen Triebwerke von Trägerraketen zu einem einzigen zu kombinieren hybrid Motor. Ein solcher Motor hätte die Stabilität von Motoren mit festem Kraftstoff, aber die Steuerbarkeit von Motoren mit flüssigem Kraftstoff.

Stereolithographischer Raketenmotor mit wellenförmigem Radialkanal

Hybridantriebe sind zwar auf Schiffen wie dem SpaceShip One von Virgin Galactic aufgetaucht, aber sie sind nicht so verbreitet, wie sie sein könnten, teilweise weil es schwierig ist, die beiden Phasen der Materie in ihnen – fest und flüssig – während einer Verbrennung vollständig zu kombinieren und konsequent.



Stereolithographischer Raketenmotor mit parallelem Radialkanal für feste Brennstoffe

Eine Lösung, die gerade in einem vom US-Patent- und Markenamt erteilten Patent offenbart wurde, besteht darin, mithilfe von Stereolithographie, auch bekannt als 3D-Druck, komplizierte Kanäle zu schaffen, in denen flüssiges Oxidationsmittel in einem Block aus festem Raketentreibstoff fließen könnte. Mit anderen Worten, es würde buchstäblich eine millimeterdünne Schicht Raketentreibstoff auf einmal drucken.

Um die Herausforderungen zu verstehen, Erfinder dieses neuen Ansatzes Hoffnung zu überwinden, hilft es, ein wenig über den aktuellen Stand der Raketentechnik zu verstehen. Auf dem Space Shuttle befinden sich auf beiden Seiten des Raumschiffs Festbrennstoff-Booster, die nach dem Zünden nicht mehr abgestellt werden können, und die flüssigkeitsbetriebenen Triebwerke im Heck des Raumschiffs, deren Zündung während des gesamten Fluges kontrolliert werden kann . Hybridmotoren besitzen die besten Eigenschaften von beiden.

Ein früheres Patent von denselben Erfindern beschrieben unter Verwendung von Festbrennstoffkörnern in komplizierten Formen. Anscheinend erkannten sie, dass der beste Weg, diese Formen zu erstellen, die Verwendung von Stereolithographie war. Ihre neueste Erfindung zeigt weitere Forschungen zu komplizierten Formen im Makromaßstab und zeigt drei radikal unterschiedliche Designs dafür, wie ein flüssiges Oxidationsmittel durch ein festes Treibmittel fließen könnte, um die gewünschten Brenneigenschaften zu erreichen.

Stereolithographischer Raketenmotor mit vergrabenem Radialkanal für feste Brennstoffe

Die Autoren argumentieren, dass dieser Ansatz endlich den Traum von Hybridraketen-Enthusiasten auf der ganzen Welt verwirklichen könnte - eine gleichmäßige, kontrollierte Verbrennung, die die Hälfte des flüssigen Treibstoffs eliminiert, den eine Rakete normalerweise mit sich führt, aber auch die Kontrolle des Schubs wie bei einer Flüssigtreibstoff-Rakete ermöglicht Rakete. Wenn man bedenkt, dass Virgin Galactic bereits Hybridantriebe für ihre Raketen verwendet, ist es nicht schwer vorstellbar, dass eine solche Triebwerkstechnologie zu einem festen Bestandteil des aufkeimenden Weltraumtourismus und schließlich kommerzieller Raumfahrtunternehmen wird.

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