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Hochwirksames Peroxid als Raketentreibstoff

1934
  • Hellmuth Walter
Hochprozentige Peroxidzubereitung in einem Labor für Raketenantriebsanwendungen.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

High-Test Peroxide (HTP), eine hochkonzentrierte H₂O₂-Lösung (typischerweise 85–98 %), wird als Monotreibstoff in der Raketentechnik verwendet. Beim Überströmen über einen Katalysator, meist Silber oder Platin, zersetzt es sich schnell zu einem Hochtemperaturgemisch aus Dampf und Sauerstoff. Dieses heiße Gas wird dann durch eine Düse geleitet, um Schub zu erzeugen und Raketen, Torpedos und Reaktionskontrollsysteme anzutreiben.

Der deutsche Ingenieur Hellmuth Walter leistete in den 1930er Jahren Pionierarbeit bei der Verwendung von HTP als Monotreibstoff. Er entwickelte den “Walter-Antrieb”, der während des Zweiten Weltkriegs in U-Booten und Torpedos eingesetzt wurde. Das Prinzip beruht auf der stark exothermen katalytischen Zersetzung von H₂O₂. Ein typisches Katalysatorpaket besteht aus versilberten Nickelsieben. Wenn das flüssige HTP durch das Paket fließt, zersetzt es sich fast augenblicklich. Bei der Reaktion [latex]2 H_2O_2(l) \rightarrow 2 H_2O(g) + O_2(g)[/latex] wird eine beträchtliche Energiemenge freigesetzt, die den entstehenden Dampf und Sauerstoff auf über 600 °C (1112 °F) erhitzt. Diese schnelle Expansion des heißen Gases erzeugt, wenn es durch eine Raketendüse geleitet wird, einen erheblichen Schub. Der spezifische Impuls von HTP als Monotreibstoff liegt bei etwa 150-160 Sekunden, was im Vergleich zu Bipropellantien bescheiden ist, aber Vorteile in Bezug auf Einfachheit, Lagerfähigkeit und geringere Toxizität im Vergleich zu Alternativen wie Hydrazin bietet. Das System benötigt nur einen Tank und ein einfaches Ventil und Katalysatorbett, was es für Anwendungen wie Reaktionskontrollsysteme (RCS) zur Lageregelung von Raumfahrzeugen zuverlässig macht. HTP kann auch als Oxidationsmittel in Bipropellant-Systemen verwendet werden, wo es zusammen mit einem Brennstoff wie Kerosin oder Ethanol in eine Brennkammer eingespritzt wird und einen höheren spezifischen Impuls erzeugt.

Der Umgang mit HTP erfordert äußerste Vorsicht. Es ist ein starkes Oxidationsmittel und kann bei vielen organischen Materialien eine Selbstentzündung auslösen. Verunreinigungen können eine unkontrollierte Zersetzung auslösen, die zu einer Druckexplosion führt, ein Phänomen, das als Dampfexplosion oder “VE” bekannt ist. Trotz dieser Gefahren haben seine Leistungsfähigkeit und relative Einfachheit ihm seinen Platz in verschiedenen Nischenanwendungen der Luft- und Raumfahrt und der Marine gesichert.

UNESCO Nomenclature: 3301
- Luft- und Raumfahrt. Raumfahrt

Typ

Chemischer Prozess

Störung

Wesentliche

Verwendung

Nische/Spezialisiert

Vorläufer

  • Entdeckung der exothermen Zersetzung des Wasserstoffperoxids
  • Entwicklung der Katalyse, insbesondere mit Edelmetallen
  • Erfindung der Lavaldüse zur Umwandlung von Wärmeenergie in kinetische Energie
  • grundprinzipien des dritten newtonschen gesetzes der bewegung

Anwendungen

  • V-2-Raketenturbinen-Kraftstoffpumpe
  • schwarze Ritterrakete
  • Reaktionskontrolltriebwerke des Sojus-Raumschiffs
  • Bell-Raketengürtel (Raketenpaket)
  • antrieb für torpedos wie das britische mark 12 “fancy”

Patente:

NA

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Verwandt mit: Hochtestperoxid, HTP, Monopropellant, Rakete, Hellmuth Walter, Katalysator, Schub, Dampf, Sauerstoff, spezifischer Impuls.

Historischer Kontext

Hochwirksames Peroxid als Raketentreibstoff

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(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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