Wann wurde Wasserstoffperoxid in der Raketentechnik eingesetzt?
Peroxid ist anscheinend ein sehr gutes Treibmittel, aber ich kann anscheinend keinen Fall finden, in dem es verwendet wird. Wurde es jemals benutzt und wenn nicht, warum nicht? Was sind die Nachteile?
Antworten
Wasserstoffperoxid hat den (vielleicht nicht voll verdienten) Ruf, gefährlich zu arbeiten; es zersetzt sich spontan, setzt Wärme frei und die Zersetzungsrate steigt mit der Temperatur, so dass es schwierig ist, sicher zu lagern. In einem alten Usenet-Diskussionsthread auf Yarchive werden die Gefahren ausführlicher erläutert.
Es wird manchmal als Monotreibstoff (unter Verwendung eines Katalysatorbettes zur Zündung) für kleine Reaktionsstrahlruder verwendet, insbesondere im X-15-Raumflugzeug und in den Kontrollstrahlrudern des Abstiegsmoduls des Sojus-Raumfahrzeugs.
Wie Organic Marble feststellt, wird es auch verwendet, um Turbopumpen in frühen gepumpten Biotreibstoffraketen wie der deutschen V-2 und der US Redstone anzutreiben , und wird dafür immer noch auf dem Sojus-Booster verwendet.
Es wurde auch als Oxidationsmittel für größere Biotreibstoffraketen wie das britische Kerosinperoxid Black Arrow verwendet .
Kerosinperoxid wurde auch als Treibmittelkombination für wiederverwendbare SSTO-Trägerraketen vorgeschlagen . Während es keinen so guten massenspezifischen Impuls wie Wasserstoff / LOX hat, ist Peroxid relativ dicht, was zu einem kleineren Träger führt, bei dem entsprechend weniger Masse für den Wärmeschutz aufgewendet wird, und der niedrigere massenspezifische Impuls hat tatsächlich einen Vorteil im Delta. v benötigt, um die Umlaufbahn zu erreichen.
Die Hybrid-Smallsat-Trägerraketen-Technologie wird derzeit in Taiwan 1 vom Advanced Rocket Research Center zu 100% zusammen mit der gesamten Steuerelektronik und den Algorithmen entwickelt. Das Video unten zeigt einen Test mit vier Hybrid Peroxid Oxidator sowie Gummithermoplastische festen Motoren sowohl vektorisierten und mehr gedrosselt stabiles Schweben zu implementieren. Ich denke, dass geplant ist, 2021 einen viel größeren Hybridmotor in der Mitte für Tests in größerer Höhe (> 100 km) einzubauen, mit dem Ziel, die Umlaufbahn (möglicherweise N2O + Thermoplast) zu erreichen, wobei diese eine Lageregelung ermöglichen.
1 Ich bin seit Jahren ein Fan, aber keine Zugehörigkeit.
Aus dem ersten Video unten ( Hinweis: Dies ist eine nicht technische Übersetzung eines Ausschnitts eines Interviews):
Reporter: Das Ziel des Teams ist es, eine Satelliten-Trägerrakete zu schaffen. Sie werden es in eine Umlaufbahn von mindestens 100 Kilometern über der Erdoberfläche lenken, um wissenschaftliche Experimente durchzuführen.
Wu Tsung-hsin (Advanced Rocket Research Center) Ich ging mit diesem Ding in die USA und ihre Augen leuchteten auf. Sie können problemlos eine Rakete mit flüssigem Treibstoff herstellen, aber dies ist wirklich die erste Rakete mit Hybridtreibstoff auf der Welt.
Reporter: Wu Tsung-hsin, Professor an der Nationalen Chiao Tung-Universität, ist unter Studenten als Onkel Rocket bekannt. Mit einem Team von 15 professionellen Forschern und über 30 Studenten und Doktoranden hofft er, die erste 100% taiwanesische Rakete herstellen zu können. Das würde es der Nation ermöglichen, ihre eigenen Satelliten ohne Unterstützung von Institutionen in Übersee ins All zu starten.
Beispiel eines thermoplastischen Drosselklappen- und Wiederzündungsmotortests mit 1200 N H2O2 +
Beispiel eines thermoplastischen Motortests mit 10 kN Isp 224 s (Meeresspiegel) N2O +
Zusätzlich zu Russel Borogoves Erwähnung von Black Arrow kann ich hinzufügen, dass die Motoren von Black Arrow Bristol Siddeley Gamma waren , wo 85% Wasserstoffperoxid nicht nur als Oxidationsmittel verwendet wurden (mit einem Verhältnis von Oxidationsmittel zu Kraftstoffgemisch von ungefähr 8: 1). , aber auch als Düsenkühlmittel.
Wie im Wikipedia-Artikel erwähnt, wurde bereits katalytisch zersetztes (und sehr heißes) Peroxid in der Brennkammer verwendet (Sauerstoff war also ein echtes Oxidationsmittel, obwohl kaltes Peroxid selbst chemisch ein Oxidationsmittel ist).
Armadillo Aerospace versuchte, sowohl 90% Wasserstoffperoxid zu verwenden, als auch später auf Wasserstoffperoxid (50% Konzentration in Wasser) und Methanol als gemischtes Monotreibstoff für ihr Fahrzeug umzusteigen.
Meine Erinnerungen an Internet-Fans waren, dass sie zumindest mit der 90% -Lösung ernsthafte Probleme hatten, eine gleichmäßige Verbrennung zu erzielen, und viele Katalysator- und Injektorkonfigurationen ausprobierten, bis sie nicht mehr 90% erreichen konnten. Ihr Blog und ihre Website scheinen verschwunden zu sein.
Eine weitere Ergänzung zu Russell Borogoves Antwort: Wasserstoffperoxid wurde für die Lageregelung der Quecksilberkapsel verwendet , und das AMU-Experiment wurde an Gemini 9 versucht.
Laut "Entwicklung von Wasserstoffperoxid-Monotreibstoffraketen" (.pdf, 2006) von Angelo Cervone, Lucio Torre, Luca d'Agostino, Antony J. Musker, Graham T. Roberts, Cristina Bramanti und Giorgio Saccoccia:
Alta SpA (Italien) und DELTACAT Ltd. (Vereinigtes Königreich) führen eine von der Europäischen Weltraumorganisation finanzierte Studie zur Entwicklung von Wasserstoffperoxid-Monotreibstoff-Triebwerken durchunter Verwendung fortschrittlicher katalytischer Betten. Das vorliegende Papier konzentriert sich auf die Konstruktion von zwei verschiedenen Demonstrationsstrahlrudern mit Nennleistungen von 5 N und 25 N. Die Konstruktionsanforderungen und -spezifikationen werden vorgestellt, gefolgt von den Hauptergebnissen einer Konzeptstudie, die durchgeführt wurde, um die ungefähren erforderlichen Abmessungen zu definieren. Einige Details zum spezifischen Design der beiden Prototypen und zur Auswahl der Hauptkomponenten werden bereitgestellt, insbesondere in Bezug auf die Sensoren und Wandler, die während des Experiments verwendet werden sollen. In den Prototyp-Triebwerken werden verschiedene katalytische Bettkonfigurationen getestet, darunter mit Manganoxid oder Platin beschichtete Gaze und Pellets aus reinem Silber, um die optimale für die weitere industrielle Entwicklung zu finden. Ein dedizierter Prüfstand, der von Alta SpA entworfen und realisiert wurdefür Tests an den Triebwerksprototypen ist ebenfalls dargestellt.
Und:
Die vielversprechendsten hochenergetischen grünen Treibmittel wie ADN, HAN und HNF (Wucherer et al.1, Schoyer et al.2) basieren auf komplexen organischen Molekülen und kompensieren das hohe Molekulargewicht ihrer Zersetzungsprodukte bei hohen Betriebstemperaturen von die Abgase. Infolgedessen müssen extrem teure Materialien und Herstellungsverfahren für die Schubkammer verwendet werden, und gleichzeitig wird die Lebensdauer der katalytischen Betten drastisch reduziert.
Wasserstoffperoxid hingegen leidet nicht unter diesen Nachteilen und wurde daher als vielversprechendes grünes Treibmittel für Anwendungen mit niedrigem und mittlerem Schub überdacht.