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Von der Erde zum Mond – und mit Treibstoff-Pellets wieder zurück

Kleine gepresste Treibstoffkügelchen könnten in Zukunft explosive Flüssigkraftstoffe in Raumfähren und Raketen ersetzen. Das schlagen amerikanische Forscher vor, die das Verbrennungsverhalten solcher festen Treibstoff-Pellets in der Schwerelosigkeit und auf der Erde untersucht haben. Demnach verbrennen die Presslinge im All effektiver und könnten außerdem als sicherere Alternative auf der Erde eingesetzt werden. Fokion Egolfopoulos und seine Kollegen von der University of Southern California in Los Angeles stellen ihre Ergebnisse auf dem Internationalen Symposium für Verbrennungstechnik vor, das vom 25. bis zum 30. Juli in Chicago stattfindet.

In ihren Experimenten untersuchten die Wissenschaftler, wie effektiv und sicher die Treibstoffpellets bei unterschiedlichen Bedingungen im Vergleich zu gasförmigen Kraftstoffen verbrennen. Dazu beobachteten die Forscher zwei sich direkt gegenüber liegende Flammen, die aus zwei unterschiedlichen Düsen gespeist wurden: Durch die eine Düse wurde ein brennbares Gas geleitet, während durch die andere ein nicht brennbares Trägergas floss, das die Treibstoffpartikel zur Flamme transportierte. Die Forscher führten diese Versuche mit unterschiedlich großen Pellets sowohl in einem Labor auf der Erde als auch während eines Parabelflugs durch, auf dem Schwerelosigkeit simuliert wird.

In der Schwerelosigkeit schnitten die festen Partikel besser ab als der gasförmige Treibstoff: Sie verbrannten nahezu vollständig, und es war nur eine geringe Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases notwendig. Damit seien die Pellets ideal für Weltraumflüge, kommentieren die Forscher. In zukünftigen Missionen zum Mond oder zum Mars könnte ein solcher Treibstoff möglicherweise sogar direkt vor Ort aus dem Mond- oder Marsgestein gewonnen werden und den Astronauten den Rückflug ermöglichen. Denkbar sei auch, Kohlenstoffpartikel einzusetzen, die beispielsweise aus der Marsatmosphäre stammen könnten.

Auf der Erde benötigten die Wissenschaftler eine deutlich höhere Geschwindigkeit des Trägergases, um den Effekt der Schwerkraft auszugleichen ? mit der Folge, dass einige der Partikel nur teilweise verbrannten. Trotzdem lohne sich die Verwendung der Pellets nach Ansicht der Forscher unter bestimmten Bedingungen auch auf der Erde: So könne beispielsweise in Bergwerksstollen oder in Sägemühlen die Explosionsgefahr mithilfe des festen Treibstoffs deutlich gesenkt werden.

ddp/bdw ? Ilka Lehnen-Beyel
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