Bipropellantensysteme

Bipropellantensysteme sind Raketenantriebe, die zwei verschiedene Propellanten verwenden, die getrennt in Lagertanks gespeichert und erst im Brennraum gemischt und gezündet werden. Typischerweise handelt es sich um einen Brennstoff und einen Oxidator. Die Zündung kann je nach Propellantsystem spontan (hypergole Biprops) erfolgen oder durch eine Zündanlage bzw. Vorverbrennung ausgelöst werden.

Aufbau und Funktionsweise: Ein bipropellantischer Antrieb umfasst zwei getrennte Treibstoff- und Oxidatorentanks, Förderleitungen, Ventile und oft Turbopumpen, eine Brennkammer mit Injektoren und eine Düse. Je nach System können zusätzlich Zündvorrichtungen, Druckregelungen und Steuerungseinheiten vorhanden sein. Die Triebwerke können gimbalbar sein, um die Trägheit des Raumfahrzeugs zu steuern, oder über Verstelleinheiten der Triebwerke an der Trageplattform orientiert.

Propellantenkombinationen: Typische bipropellante Systeme verwenden LOX/LH2 (Flüssiger Sauerstoff und flüssiger Wasserstoff), LOX/RP-1 (Kerosin) oder hypergole Mischungen wie MMH/N2O4, UDMH/N2O4 bzw. Aerozine 50/N2O4. LH2/LOX bietet hohen spezifischen Impuls, ist aber kryogen und anspruchsvoll im Handling. Hypergole Biprops sind in der Regel betrieblich einfacher, lassen sich gut speichern und zünden zuverlässig, weisen jedoch toxische und korrosive Eigenschaften auf.

Verwendung: Bipropellantensysteme finden sich in Orbitalmanövrier- und Abstiegssystemen, Oberstufentriebwerken und in einzelnen RCS-Systemen. Beispiele sind das Space Shuttle Orbital Maneuvering System (MMH/N2O4) und bipropellante Triebwerke in Mondlandegeräten (z. B. Aerozine 50/N2O4). Sie bieten hohe Schubkraft, Neustartfähigkeit und gute Thrust-Control, sind jedoch komplex und mit Sicherheits- sowie Umweltbelastungen verbunden.