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Junge Wilde forschen an klimaschonenden Raketen

SpaceX CRS-18 Mission
SpaceX Falcon 9, © SpaceX

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FRANKFURT - Immer mehr Raketen schießen immer mehr Satelliten in die Umlaufbahn - jeder Start setzt enorme Mengen klimaschädliches CO2 frei. Junge Firmen forschen an emissionsarmen Alternativen. Die europäische Raumfahrtindustrie hat im Klimaschutz eine große Chance erkannt.

"Drei! Zwei! Eins!" - und dann erhebt sich die Falcon Heavy langsam aus einer Wolke von weißem Rauch. Heiße Gase schießen aus ihren 27 Triebwerken und erzeugen einen Schub wie 18 Jumbo Jets.

Wenn die größte in Betrieb befindliche Rakete der Welt - gebaut von Elon Musks Raumfahrtfirma SpaceX - den Orbit erreicht, wird sie rund 400 Tonnen Kerosin verbrannt und mehr Kohlendioxid erzeugt haben als ein durchschnittliches Auto in mehr als zwei Jahrhunderten.

Die Sorgen wachsen, was solche Schocks für die Atmosphäre mit dem Klima unseres Planeten machen - zumal die Zahl der Raketenstarts rapide steigt. Private Raumfahrtfirmen wie SpaceX, Blue Origin von Amazon-Gründer Jeff Bezos und Richard Bransons Virgin Galactic treiben die Kommerzialisierung des Alls voran.

Allein im vergangenen Jahr wurden 443 Satelliten in die Umlaufbahn gebracht, mehr als dreimal so viele wie zehn Jahre zuvor, hat das Büro der Vereinten Nationen für Weltraumfragen ermittelt. SpaceX allein will in den nächsten sieben Jahren 12.000 künstliche Himmelskörper in den Orbit schießen, um weltumspannende Datenkommunikation zu ermöglichen. Hinzu kommen neue Missionen zur Erkundung von Mond, Mars und fernerem Kosmos.

Das wird die Zahl der Starts vervielfachen - Experten erwarten, dass in einigen Jahren etwa tausend Raketen jährlich abheben werden. Heute sind es rund hundert.

Für die Emissionen, die diese verursachen, gibt es derzeit keinerlei Regulierung. Doch das hindert eine neue Generation von Raumfahrtpionieren nicht daran, trotzdem Technologien zu entwickeln, die Raketen sauberer machen.

"Der Klimawandel ist eine Realität, und wir wollen ihn nicht noch schlimmer machen", sagt Chris Larmour, CEO des britischen Raketenbauers Orbex. Das Startup, gegründet 2015, verwendet Bio-Propan. Das soll die CO2-Emissionen im Vergleich zu herkömmlichem Raketentreibstoff um 90 Prozent senken, behauptet der 52-jährige Nordire.

"Bislang waren Leistung und Kosten für alle Beteiligten die einzigen Kriterien beim Bau von Raketen", sagt Jean-Marc Astorg, Raketenchef bei der französischen Raumfahrtagentur CNES. "Um die Umwelt ging es gar nicht, aber das ändert sich gerade."

"Der Rest der Welt hinkt Europa hinterher, was die Umweltfreundlichkeit ihrer künftigen Triebwerke und Raketen angeht", sagt Astorg. ArianeGroup, Europas größte Raketenfirma, arbeitet an einer Trägerrakete, die dank Bio-Methan als Treibstoff CO2-neutral fliegen soll. Die sogenannte Ariane Next soll 2030 abheben.

Kleinere Herausforderer wie Orbex sind da schneller. Die Firma, die sich aus Venture Capital und öffentlichen Mitteln finanziert, plant den Jungfernflug ihrer Rakete mit Namen "Prime" für Ende 2021. Außer CO2 zu sparen soll die Rakete Ruß komplett vermeiden, verspricht Larmour, denn dieser sei ein "viel größeres Klimaproblem".

Kerosingetriebene Raketen stoßen nämlich nicht nur Kohlendioxid aus, sie transportieren auch große Mengen Ruß in höhere Atmosphäreschichten. Dort verweilt er lange Zeit und bildet eine Schicht, die zur Erderwärmung beitragen könnte.

Daniel Metzler hält Einsparungen von 25 bis 40 Prozent bei Ruß und CO2 eher für realistisch. Der 27-jährige Österreicher ist Chef der Münchener ISAR Aerospace, die ebenfalls Ende 2021 eine selbst entwickelte Rakete starten will. Airbus, Universitäten und Hersteller von Kleinsatelliten haben bereits Absichtserklärungen mit dem Startup unterzeichnet.

Die Rakete verwendet einen Flüssigtreibstoff auf Basis eines "leichten Kohlenwasserstoffs”, sagt Metzler - mehr Details will er nicht verraten.

Raketentreibstoff aus dem Baumarkt

Die deutlichen Verringerungen bei der Rußbildung sorgen für ganz neue Herausforderungen, erklärt der Ingenieur - denn der Ruß hat die positive Nebenwirkung, die Innenwand der Brennkammer vor zu großer Hitze zu schützen. ISAR löst das Problem, indem sie den zufließenden Treibstoff durch ein komplexes System von Kanälen leitet, wodurch er das Triebwerk kühlt.

Weil solch komplexe Strukturen mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht zu realisieren sind, stellt ISAR - ebenso wie Orbex - ihre Triebwerke im 3D-Drucker her.

Auch die Rocket Factory Augsburg, eine Tochter des deutschen Satellitenbauers OHB, berücksichtigt bei der Entwicklung ihres "Mini-Launchers” Umweltaspekte. Die Rakete, die kleine Satelliten ins All bringen und im kommenden Jahr starten soll, verwendet einen umweltfreundlichen Treibstoff, dessen Zutaten man "alle im Baumarkt kaufen" kann, sagt Chefingenieur Stefan Brieschenk.

Die neue Rezeptur soll auch eine Alternative zum hochgiftigen Hydrazin sein, das häufig in Raketenoberstufen und Satelliten eingesetzt wird. Beim Design der Rakete gehe es darum, CO2 und Ruß "so gut es geht zu vermeiden", sagt der 34-Jährige. "Wir warten nicht auf Regulierungen", erklärt er. "Wir sind alle junge Leute und wollen jetzt etwas zum Positiven verändern."
© Bloomberg News, aero.de | Abb.: SpaceX | 03.02.2020 07:05

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Beitrag vom 03.02.2020 - 21:56 Uhr
@Macswinus,
wie funktioniert der Wärmetauscher im SABRE? Die heisse Luft im Triebwerk soll doch gekühlt werden?
Auch mit Mach 5 braucht man einige Zeit für die Strecke London nach Sydney. Da ist Wasserstoff nicht so genial!

Beitrag vom 03.02.2020 - 19:23 Uhr
Was hier beschrieben wird ist nicht wirklich besser als das was Arianespace seit Jahren macht.
Die Ariane 6 setzt als Booster noch ein Feststoffantrieb ein. Da liegt der Kohlenstoffanteil bei um die 10%. Das ist weit weniger als bei Methanantrieben. Alles andere sind Wasserstoff/Sauerstoff Antriebe. Die sind wirklich CO2-frei.
Das immer als besonders innovativ angesehene SpaceX verwendet heutzutage fast ausschließlich Kerosin. Europa hängt eben nicht überall hinterher.
Das vinci Triebwerk läuft seit 2005 im Teststand in voller Brenndauer. Das Raptor Triebwerk hat erst ein paar Tests mit reduzierter Brenndauer und nicht im Vakuum.

Die hier vorgestellten Start-ups ziehlen auf einen komplett anderen Markt ab als Arianespace. Es macht einen Unterschied, ob man 6t in 36000km Höhe befördert oder ein paar Kilo in 800km Höhe. Das lässt sich einfach nicht vergleichen.
Ich bezweifle auch, dass Propan aus dem Baumarkt CO2 neutral ist. Das ist kosteneffizient, aber nicht klimafreundlich, wobei der Anteil der Raumfahrt am CO2 Ausstoß wohl verschwindent gering ist.
Beitrag vom 03.02.2020 - 14:32 Uhr
OK, UK ist nicht mehr EU, aber trotzdem wäre SABRE von Reaction Engines Limited erwähnenswert. Wasserstoff als Treibstoff, Sauerstoff aus der Atmosphäre bis Mach 5... Sauberer geht's kaum!


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