Raumfahrt
10.07.2019

NASA entwickelt grünen Raketen-Treibstoff

Foto: SpaceX
Mit dem Start einer Falcon-Rakete von SpaceX begann die Testphase des neuen Treibstoffs.

Die US-Weltraumbehörde will das giftige Hydrazin durch ein umweltfreundliches Antriebsmittel ersetzen. Auch die Europäer forschen fieberhaft an grünen Treibstoffen für die Raumfahrt.

Die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA hat zusammen mit einem amerikanischen Industriekonsortium einen grünen Treibstoff für die Raumfahrt entwickelt. Es soll das hochgiftige, krebserregende und umweltschädliche Hydrazin ablösen, das seit Jahrzehnten als Standardsprit für Raketen genutzt wird. ASCENT (Advanced Spacecraft Energetic Non-toxic Propellant), so der Name des neuen Treibstoffs, ist nach Angaben der NASA 50 Prozent leistungsfähiger als Hydrazin, erheblich sicherer und belastet nicht die Umwelt. „Ein grüner Treibstoff ist entscheidend für die Zukunft der Raumfahrt, da diese in den nächsten Jahren Alltag werden dürfte“, erklärt Shawn Phillips vom Air Force Research Laboratory (AFRL) in Kalifornien in einem Gespräch mit bizz energy.

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So plant das von Elon Musk geführte SpaceX-Unternehmen, das Teil des NASA-Konsortiums ist, bis 2025 fast 12.000 Satelliten für ein globales Breitband-Internet in den erdnahen Orbit zu schießen. Zielgruppen des 10 Milliarden Dollar teuren Starlink-Projekts sind unter anderem Fluggesellschaften, Reedereien und Finanzfirmen. Neben SpaceX arbeiten andere Start-ups an Satelliten-Flotten im All für ein weltumspannendes ultraschnelles Internet: OneWeb auf den britischen Kanalinseln will 600 Satelliten im Orbit stationieren, die kanadische Telesat 300, Hongyang aus China 320 und LeoSat aus den Niederlanden 108. Der Großteil der dafür vorgesehenen Raketen sollen mit ASCENT fliegen. Die NASA plant den Treibstoff auch für ihre bemannten Weltraumflüge einzusetzen – etwa die Mond-Mission in fünf Jahren und die Mars-Mission im Jahr 2033.

Größere Nutzlasten und Reichweiten möglich

Mit dem Start einer Falcon-Rakete von SpaceX vom Kennedy-Weltraumbahnhof in Florida begann am 24. Juni die Testphase des Treibstoffs. Drei entscheidende Vorteile hat ASCENT verglichen mit Hydrazin. Teure Sicherheitsmaßnahmen entfallen. So braucht das Personal beim Umgang mit dem neuen Treibstoff statt astronautenähnlicher Ganzkörperanzüge nur normale Schutzkleidung. Das verkürzt die Zeit für das Betanken von Raketen um Tage. Die höhere Energiedichte von ASCENT ermöglicht zudem größere Nutzlasten und Reichweiten, was die Kosten der Raumfahrt erheblich reduziert. Noch wichtiger sind die Vorteile für die Umwelt. Hydrazin setzt beim Verbrennen Stickstoffe und Lachgas frei, was die Ozon-Schicht schädigt und überproportional zum Klimawandel beiträgt. Lachgas ist 298 Mal wirksamer als das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2). ASCENT ist auch eine kostengünstige Alternative zum klimaschädlichen Kerosin, da sein Einsatz kaum Umbauten an Düsentriebwerken erforderlich macht. Das in der Luftfahrt verwandte Kerosin treibt häufig die erste Raketenstufe an.

Hydroxylammonium-Nitrat, so der chemische Name für ASCENT, zerfällt bei der Verbrennung in weitgehend ungiftige und klimaneutrale Stoffe – hauptsächlich Wasser. Das vermindert erheblich die Verschmutzung der Atmosphäre. SpaceX-Chef Musk hat bereits angekündigt, in seinen Raketen nur noch ASCENT zu verwenden, das mit erneuerbaren Energien erzeugt wird. Andere Raketenbetreiber wollen folgen.

Europäer wollen Anschluss nicht verpassen

Auch die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) forscht fieberhaft an grünen Treibstoffen. Außer der Angst, technologisch den Anschluss an die USA zu verlieren, sitzt der europäischen Raumfahrt die EU-Chemikalienagentur in Helsinki im Nacken. 2011 stufte diese Hydrazin als „Substanz mit sehr hohem Risiko“ ein, was auch Einschränkungen bei Raummissionen zur Folge haben könnte. Zwei Alternativen favorisiert die ESA: Zum einen Antriebe mit Wasserstoffperoxid, zum anderen Treibstoffe auf Basis von Ammoniumdinitramid (ADN) – ein ähnlicher Ausgangsstoff wie bei ASCENT. So entwickelte die Schwedische Raumfahrtkooperation einen Treibstoff auf ADN-Basis mit der Bezeichnung LMP-103S, der 30 Prozent mehr Leistung bringt und für Mensch und Natur weitgehend unschädlich ist. Dabei arbeiten die Schweden mit Forschern des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums in Lampoldshausen bei Heilbronn zusammen, wo Treibstoffe unter Praxisbedingungen getestet werden. Zum Einsatz kam LMP-103S allerdings erst einmal im Rahmen der Solarmission PRISMA für die Steuerung zweier Satelliten. Für den Antrieb von Raketen ist der Treibstoff noch nicht geeignet.

Dennoch sieht Ferran Valencia Bel, Ingenieur für chemische Antriebsstoffe bei der ESA, in LMP-103S das größere Potenzial. „Der zentrale Vorteil eines solchen Treibstoffs“, so Valencia Bel im Gespräch mit bizz energy, „ist die Aussicht Komponenten wie die Antriebsdüsen von Hydrazin-Systemen weiter nutzen zu können.“ Angesichts der Perspektive, dass die Raumfahrt ein neuer Industriezweig und ein Spielfeld für Touristen wird, müsse sie „dringend nachhaltiger und umweltfreundlicher“ werden.

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Norbert Mühlberger
Keywords:
Treibstoffe | NASA | SpaceX
Ressorts:
Technology

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