Hypergolität

Fass mit hypergolem Treibstoff für die Raumsonde MESSENGER

Hypergolität ist eine Eigenschaft mancher Raketentreibstoffe, deren Komponenten spontan miteinander reagieren, wenn sie in Kontakt gebracht oder vermischt werden. Der Begriff Hypergole stammt von dem Deutschen Wolfgang Carl Nöggerath (1908–1973), der diese Bezeichnung für selbstzündende Treibstoffmischungen wie z. B. die der Me 163B zum ersten Mal verwendete.

Eigenschaften und Nutzung

Zündung

Die Komponenten hypergoler Treibstoffe sind meist starke Oxidations- und Reduktionsmittel, die sich bei Kontakt sofort, teilweise explosionsartig, entzünden. Da der Treibstoff nach dem Einspritzen in die Brennkammer sofort reagiert und brennt, kann sich nie zu viel Treibstoff in der Brennkammer ansammeln, bevor das Triebwerk gezündet wird. Die Zündung erfolgt auf jeden Fall, was für Waffensysteme wie Interkontinentalraketen und Oberstufen von Trägerraketen wesentlich ist. Hypergole Treibstoffe werden auch bei manchen Triebwerken zur Zündung eingesetzt. Triebwerke, die hypergole Treibstoffe verbrennen, benötigen keine komplizierten Zündvorrichtungen und können mehrfach zünden. Deshalb werden hypergole Treibstoffe oft bei Korrekturtriebwerken eingesetzt, da diese oft gezündet werden müssen und die Anzahl der Zündungen vorher nicht immer feststeht.

Umweltschädlichkeit und Lagerung

Die Komponenten hypergoler Treibstoffe sind oft hochreaktiv und deshalb meist giftig, instabil und schwierig zu lagern. Bei größeren Waffensystemen ist man daher zu Feststoffboostern übergegangen. Da hypergole Treibstoffe eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellen, werden sie selten in Erststufen verwendet. Hydrazin-Derivate mit Distickstofftetroxid sind heute die einzigen hypergolen Treibstoffe, die noch eingesetzt werden. Sie sind zwar giftig, aber da sie ohne Kühlung problemlos lange Zeit lagerfähig sind, (anders als z. B. flüssiger Wasserstoff) werden sie von Satelliten und Raumsonden oder in Oberstufen von Raketen verwendet. Bemannte Raumschiffe (z. B. Space Shuttle) verwenden sie ebenfalls meistens für ihre Korrekturtriebwerke.

Spezifischer Impuls

Hypergole Treibstoffe haben meistens keinen sehr hohen spezifischen Impuls, weshalb sie selten verwendet werden, wenn Schub effizient bereitgestellt werden soll, beispielsweise bei langlebigen Missionen mit oft durchzuführenden Manövern wie Lage- und Bahnstabilisierung. Da sie aber keine Tankisolierungen, Kühlsysteme oder Zündvorrichtungen benötigen, welche zusätzliches Gewicht bedeuten, lohnt sich der Einsatz, wenn Schub für eine begrenzte Zeit benötigt wird, wie zum Beispiel für Korrekturtriebwerke.

Beispiele

Beispiele für hypergole Treibstoffe sind:

Dimethylhydrazin und Distickstofftetroxid (das am weitesten verbreitete Hypergol, z. B. in der Proton verwendet)
Methylhydrazin und Distickstofftetroxid (z. B. in der EPS-Oberstufe der Ariane 5 verwendet)
Dimethylhydrazin und Salpetersäure
Hydrazin und Salpetersäure
Anilin und Salpetersäure
Wasserstoffperoxid und ein Gemisch aus Hydrazinhydrat, Methanol und 13 % Wasser
Hochkonzentriertes Wasserstoffperoxid und RP-1

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