Lukas' Blog - von Lukas Graber

70 81. Blogeintrag (Di, 21.07.09)
Nukleartriebwerke eine hohe Masse, NERVA-2 beispielsweise 12 t bei 867
kN Schub. Es können also nur weitere 75 t mittransportiert werden, falls
die Rakete gegen die Schwerkraft abheben können soll.
Sind denn nukleare Triebwerke gänzlich unrealistisch? Was wäre, wenn
die Ariane einen nuklearen Antrieb verpasst bekäme? Diese Fragen stellte
ich mir bei der Lektüre der letzten Ausgabe des IEEE Spectrums, welche
von Konzepten für zukünftigen Marsmissionen handelt. (Übrigens gibt es
da auch einen aufschlussreichen und ermutigenden Artikel von Elon Musk
von SpaceX!)
Variante 1: Nukleare Hauptstufe (Étage principal nucléaire EPN)
NERVA-2 hat einen Vakuumschub von 867 kN, also halb soviel wie
das Vulcain-Triebwerk. Die EPC würde nur mit Wasserstoff gefüllt, d.h.
ohne Sauerstoff. Das Volumen beträgt dann ungefähr der Summe beider
bisherigen Tanks, was zu insgesamt etwa 32 t Wasserstoff führt. Das
ist natürlich viel zu wenig. Wir flanschen kurzerhand noch zwei weitere
EPC an, womit wir 96 t Wasserstoff mitführen können. Das ist noch
immer sehr wenig, aber wir müsen auch berücksichtigen, dass NERVA-2
schubschwächer als Vulcain-2 ist. Zu berücksichtigen ist auch die viel
höhere Triebwerksmasse von 11.86 t gegenüber 1.9 t, welche sich zur
Leermasse der Grundstufe addiert – ganz zu schweigen von der Leermasse
der Zusatztanks.
Würde man das NERVA-2-Triebwerk erst nach Ausbrennen der Feststoffbooster
starten (da der spezifische Impuls im Vakuum mehr als doppelt
so hoch ist), reduzierte (!) sich die Nutzlast von 10 t auf 8 t (ESC-
A-Oberstufe). Formale Verhübschungen sind bekanntlich zu vermeiden,
deshalb kurz und bündig: ”Das isch e Saich!” Dies liegt an der gigantischen
Leermasse aus einerseits dem Triebwerk und andererseits den 2 EPC als
Zusatztanks. Auch muss angemerkt werden, dass der Schub von NERVA-2
eigentlich zu gering ist, um die 3 EPC plus Oberstufe und Nutzlast gegen
die Schwerkraft zu stemmen. Forget it!
Variante 2: Nukleare Oberstufe (Étage supérieur nucléaire ESN)
Nun zum zweiten Versuch. Wir lassen die Grunstufe wie sie ist und
setzten nur eine nukleare Oberstufe auf. Auch dafür gibt es ein Triebwerk,
nämlich das ”http://www.astronautix.com/articles/sovermal.htm” RD-
0410, welches 35.2 kN Schub bei 8927 Ns/kg spezifischem Impuls und 2 t
Masse liefert. Es handelt sich um ein Trieberwerk der Sovietunion, getestet
auf dem Atomwaffentestgelände ”http://maps.google.com/maps?f=q
source=s-q hl=de geocode= q=Semipalatinsk sll=42.228517,101.865234
sspn=58.021393,106.787109 ie=UTF8 ll=50.41705,80.236073 spn=0.098772,0.208569
t=h z=13 iwloc=A” Semipalatinsk (Nordost-Kasachstan), wo heute unter
anderem auch Brennelemente des kasachischen ”http://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraf
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