Hochenergie-Kraftstoffe für einen besseren Antrieb
Derzeitige Raketenantriebssysteme können in drei Hauptkategorien unterteilt werden, je nach Art des verwendeten Brennstoffs: flüssig, fest und hybrid. Jeder Art hat ihre Vorteile und eignet sie für bestimmte Weltraumanwendungen, Festtreibstoffe sind allerdings relativ stabil und leicht zu lagern. Allerdings liegt ihre Leistung noch unter der von flüssigen Brennstoffen. Durch jüngste Durchbrüche bei Materialien mit hoher Energiedichte ist die Entwicklung von Hochleistungsfesttreibstoffen eine denkbare Alternative geworden. Europäische Forscher wollen mit dem Projekt HISP(öffnet in neuem Fenster) ("High performance solid propellants for in-space propulsion") deren volles Potenzial ausschöpfen. Ziel waren eine ähnliche Leistung wie bei den effizientesten Flüssigtreibstoff und ein Anstieg von 10% im Vergleich zu bestehenden Festbrennstoffen. Die HISP-Forscher analysierten experimentell vier aluminiumbasierte Brennstoffe mit hoher Energiedichte: mikrometrisches Aluminium, nanometrisches Aluminium, aktiviertes Aluminium sowie Aluminiumhydrid. Um die wesentlichen Leistungsbeschränkungen zu überwinden, schien Ammoniumdinitramid (ADN) als Oxidationsmittel eine vielversprechende Alternative zu dem häufig eingesetzten Ammoniumperchlorat (AP) zu sein. Eines der Verbrennungsprodukte von Treibstoffen mit AP ist Chlorwasserstoff, das Korrosion an der Startanlage verursacht und schädlich für die Umwelt ist. Andererseits ist ADN hoch reaktiv mit einigen polymeren Bindemitteln. Glycidyl-Azide-Polymer als das geeignetste Bindemittel ermöglichte die Entwicklung eines Treibstoffs, mit dem die Nutzlast der Vega-Trägerrakete um mehr als 30% erhöht werden könnte. Die Industriepartner von HISP haben die Fertigungsverfahren für diese Materialien verbessert, um ihre chemische Stabilität zu erhöhen und die erwünschte Kompatibilität zu erreichen. Obwohl sie für eine Hochskalierung noch nicht bereit sind, wurde ihre mögliche Industrialisierung bewertet. Auch wurden bereits Referenz-Missionen ausgewählt, um die Gesamtvorteile für eine Mission durch die neuen Festtreibstoffe zu bestimmen. HISP hat die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie für Raumfahrtantriebe verbessert. Durch die Erhöhung der technologischen Verfügbarkeit von Festtreibstoffen auf Basis von Verbindungen mit hoher Energiedichte wird es dazu beitragen, neue Missionen zu fernen Zielen zu ermöglichen, sodass die EU die Grenzen der Weltraumforschung überwinden kann.
