Raketenantriebe

Raketenantriebe sind Systeme, die durch den kontrollierten Ausstoss von Reaktionsmasse Schub erzeugen und so Raumfahrzeuge beschleunigen. Sie wandeln Energie – chemisch, elektrisch oder nuklear – in kinetische Energie der Ausstossmasse um. Zentrale Kenngröße ist der spezifische Impuls (Isp), der die Effizienz angibt: Je höher der Isp, desto mehr Impuls pro Masse Treibstoff liefert der Triebwerk, oft bei geringerem sofortigem Schub.

Chemische Raketenantriebe nutzen chemische Reaktionen zwischen Treibstoff und Oxidator. Feststoffraketen verwenden gemischte Treibstoffe in fester Form; sie liefern hohen Schub bei kompakter Bauweise, sind aber schwer kontrollierbar und in der Regel nicht mehrstufig abschaltbar. Flüssigtreibstoffsysteme verwenden getrennte Lagerräume für Brennstoff und Oxidator (z. B. LOX/LH2 oder RP-1/LOX). Monopropellantentriebe arbeiten mit einem einzelnen Treibstoff, der durch Zersetzung Schub erzeugt; Bipropellantensysteme verwenden zwei separate Stoffe. Flüssige Systeme ermöglichen größere Steuerbarkeit und Wiederzündung, sind aber komplexer.

Elektrische Triebwerke verwenden elektrische Energie, um Treibmittel zu Ionisieren und zu beschleunigen. Beispiele sind Ionentriebwerke und Hall-Effekt-Triebwerke; Pulsed Plasma Thrusters zählen ebenfalls in das Spektrum. Sie bieten sehr hohen Isp, tendieren jedoch zu geringem Schub und benötigen eine langanhaltende Energiequelle, etwa Solarzellen oder Kernenergie. Sie eignen sich besonders für Langstreckenmissionen und Satellitenantriebe.

Nuklearantriebe umfassen nuklearthermische Systeme, die Reaktorkernwärme nutzen, um Treibstoff zu erhitzen, sowie nuklear elektrische Systeme, die aus Kernenergie Elektrizität für elektrische Triebwerke gewinnen. Sie versprechen hohen Isp, bringen jedoch sicherheits- und umweltbezogene Herausforderungen mit sich.

Historisch entwickelten sich Raketenantriebe von V2-ähnlichen Reaktionen zu modernen chemischen Stufen, elektrischen Langstreckenantrieben und nuklearen Konzepten, die in der Raumfahrtforschung weiterhin untersucht werden.