Countdown, ein leuchtender Feuerstrahl, dichter Rauch und der Aufbruch ins Ungewisse: Raketenstarts sorgen stets für ein beeindruckendes Spektakel. Viele der Flugkörper heben allerdings mit einem gefährlichen Treibstoff ab: Hydrazin. Die Chemikalie ist stark krebserregend und umweltgefährdend. Beim Befüllen der Triebwerke sind dementsprechend dicke Schutzanzüge notwendig. Wenn zudem ein Start misslingt, kann es zu schweren Schäden in der Umwelt kommen. Hydrazin setzt aber beim Verbrennen viel Energie frei, lässt sich relativ lange lagern und entzündet sich zudem spontan mithilfe eines Hilfsmittel wie etwa Salpetersäure (die allerdings bei Raumtemperatur verdampft und giftige Gase freisetzt). Daher kommt es trotz seines Gefahrpotenzials standardmäßig als Raketentreibstoff zum Einsatz, was die Suche nach einem gleichwertigen Ersatz erschwert.
Sauerstoff als Alternative?
Das Start-up Isar Aerospace arbeitet an einer Alternative. „Wir entwickeln Raketenmotoren, welche flüssigen Sauerstoff nutzen“, erklärt Felix Kühne von dem Raumfahrtunternehmen. Motoren, die mit flüssigem Sauerstoff laufen, fassen die Ingenieure unter der Abkürzung LOX (von englisch Liquid Oxygen) zusammen. LOX-Triebwerke verbrennen Kohlenwasserstoffe wie etwa Kerosin mit Hilfe des reinen Sauerstoffs. Einige wie die Ariane 5 nutzen auch flüssigen Wasserstoff. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie im Vergleich zu Triebwerken auf Hydrazinbasis leistungsstärker, kontrollierbarer und wesentlich sicherer sind. „Die Konstruktion dieser Triebwerke ist allerdings verdammt knifflig, weshalb ihre Entwicklung einige Zeit in Anspruch nimmt und sich nur wenige an diese heranwagen“, erläutert Kühne. Schließlich müssen die einzelnen Komponenten wie beispielsweise die Pumpen des Triebwerks an den Treibstoff und seine Eigenschaften angepasst werden.
Studenten der Wissenschaftlichen Arbeitsgemeinschaft für Raketentechnik und Raumfahrt der Technischen Universität München haben das Start-up gegründet, das von der Europäischen Raumfahrbehörde (ESA) gefördert wird. Das Unternehmen konzentriert sich auf kleine Trägerraketen – sogenannte Microlauncher -, die Miniatursatelliten wie NanoSats, CubeSats oder auch PicoSats ins All befördern. Solche Miniatursatelliten zeichnen sich durch ihr leichtes Gewicht von etwa drei Kilogramm aus und werden zum Beispiel zur Kommunikation oder Erdbeobachtung eingesetzt.
Ein Denkanstoß für die Big Player der Raumfahrt
Die Miniatursatelliten haben allerdings nur eine geringe wirtschaftliche Bedeutung. Große Raumfahrtunternehmen wie SpaceX oder Blue Origin bieten lediglich eine Mitfahrgelegenheit für Objekte in dieser Größenordnung an – und das auch nur in unregelmäßigen Abständen. Selbst Schwerlastraketen wie die Falcon 9 oder die Ariane 5 nehmen nur selten leichte Fracht mit. Deshalb müssen die Absender häufig lange auf den Start warten und können zudem nur selten mitentscheiden, zu welcher Position ihre Satelliten genau gebracht werden.
Zwar gibt es auch Unternehmen, die sich auf Microlauncher spezialisiert haben, doch das sind nur wenige und die meisten wagen sich zudem nicht an die Entwicklung von LOX-Triebwerken heran. Isar Aerospace arbeitet gleich an zweien dieser Triebwerke: Finch, der mit einer Schubkraft von zwei Kilonewton für einzelne Satelliten konzipiert wurde und Aquila, der mit der zwanzigfachen Leistung gleich mehrere Nutzlasten ins All bringen soll. Bis zum ersten Einsatz könnte aber noch einige Zeit vergehen. „Ein erster Start mit unseren Antrieben könnte noch ein paar Jahre dauern“, sagt Felix Kühne. Doch sobald die Triebwerke im Einsatz sind, könnte das einen Denkanstoß auslösen, der sich auch auf die Big Player der Raumfahrtindustrie auswirkt.