Raketentriebwerken

Raketentriebwerke sind Antriebe, die Schub erzeugen, indem sie Treibstoffe in einer Brennkammer kontrolliert verbrennen. Die heißen Abgase werden durch eine Düse beschleunigt, wodurch der Rückstoß das Raumfahrzeug antreibt. Das Funktionsprinzip beruht auf der Reaktion des verbrennenden Treibstoffs mit dem Oxidator.

Funktionsprinzip: Fuel und Oxidator gelangen in die Brennkammer, verbrennen dort und erzeugen hohen Druck. Die entstehenden Gase expandieren durch eine Düse, wandeln Wärme in kinetische Energie um und liefern Schub. Häufig speisen Turbopumpen Brennstoff und Oxidator unter Druck.

Typen: Feststoffraketenmotoren verwenden feste Treibstoffe und sind robust, aber schwer zu regeln. Flüssigkeitsraketenmotoren nutzen flüssige Treibstoffe und Oxidatoren, oft mit Turbopumpen, was bessere Steuerbarkeit ermöglicht. Hybridraketen kombinieren feste Brennstoffe mit flüssigem oxidator. Die Wahl beeinflusst Isp, Thrust und Zuverlässigkeit.

Zu den Hauptkomponenten gehören Brennkammer, Düse, Injektorsystem, Tanks oder Leitungen, Ventile und gegebenenfalls Turbopumpen oder Druckpumpen. Steuerung, Regelkreise und Trimmtäler ermöglichen Schubvektorsteuerung, Drosselbarkeit und Mischungsverhältnis während des Betriebs.

Wichtige Leistungskennzahlen sind Schub, spezifischer Impuls (Isp) und Schub-zu-Gewicht-Verhältnis. Isp variiert stark je nach Treibstoff und Betriebsbedingungen; typische Werte liegen im Bereich von etwa 250 bis 450 Sekunden im Vakuum. Sicherheit, Zuverlässigkeit und Kosten sind zentrale Planungsfaktoren.

Historisch prägten Pioniere wie Konstantin Tsiolkovski, Robert Goddard und Wernher von Braun die Entwicklung der Raketentriebwerke. Moderne Antriebe kommen in Trägerraketen, Satellitenstarts und Forschung zum Einsatz und entwickeln sich in Richtung höherer Effizienz, Zuverlässigkeit und wiederverwendbarer Konzepte.