SpaceX's Starship Raptor Engine

Einführung

• SpaceX hebt sich durch zwei wesentliche Merkmale ab:
  1. Träumen von scheinbar unmöglichen Ideen.
  2. Diese Ideen in die Realität umsetzen.
• Der Raptor-Triebwerk veranschaulicht diese Innovation.

Hintergrund des Merlin-Triebwerks

Frühe Tage von SpaceX

• Anfangstriebwerk: Merlin.
• Entworfen während der chaotischen Anfangszeit von SpaceX.
• Finanzielle Schwierigkeiten: Elon Musk finanzierte das Projekt selbst.
• Ziel: Ein einfaches und günstiges Raketentriebwerk bauen.

Funktionsweise eines Raketentriebwerks

• Grundkonzept: Sauerstoff und Treibstoff im Brennraum kombinieren, um Schub zu erzeugen.
• Treibstoff: Merlin verwendet RP-1, ein gereinigtes Kerosin.
• Verbrennungsprozess: Hochdruckpumpen transportieren Sauerstoff und Treibstoff in den Brennraum, zünden, um Energie zu erzeugen, die durch die Düse nach außen strömt und Schub erzeugt.
• Gasgenerator: Treibt die Treibstoff- und Sauerstoffpumpen des Merlin an.
• Open-Cycle-Gasgenerator: Überschüssiges Gas wird abgelassen, was es einfach und billig macht.

Entwicklung zum Raptor-Triebwerk

Anforderungen der nächsten Generation

• Neue Mission von Starship: Das komplexeste und effizienteste Raketentriebwerk mit dem höchsten Schub-Gewichts-Verhältnis bauen.
• Neuer Raketentreibstoff: Methan statt Kerosin.

Vorteile von Methan

• Verbrennungseffizienz: Lässt sich leichter vollständig verbrennen, hinterlässt keinen Ruß.
• Saubere Verbrennung: Reduziert den Wartungsaufwand für wiederverwendbare Raketen.

Design des Raptor-Triebwerks

• Vollstromstufiger Verbrennungszyklus: Komplexes System mit zwei Gasgeneratoren.
• Zwei Turbinen: Unabhängige Turbinen für Treibstoff und Sauerstoff.
• Vorverbrenner: Verwandeln Flüssigkeit in Gas, was eine effiziente Verbrennung ermöglicht.
• Geschlossener Zyklus: Kein Abgas wird abgelassen, der Druck bleibt hoch.

Leistung und Kraft

• Hoher Schub: 230 metrische Tonnen auf Meereshöhe.
• Kompakte Größe: Ermöglicht 33 Triebwerke im Booster des Starships.
• Hoher Druck: Kammerdruck von 300 bar, was zu mehr Schub führt.

Zukunftsinnovationen

Vereinfachung des Raptors

• Philosophie von Elon Musk: Unnötige Teile eliminieren und das Design optimieren.
• Übergang von Raptor 1 zu Raptor 2: Weniger Teile, integrierte Komponenten und potenzielle Entfernung von Schutzabdeckungen.
• Langfristiges Ziel: Nachhaltige, produktionsfreundliche Triebwerke für eine Flotte von Starships.

Endziel von Starship

• Häufiger Einsatz: Vergleichbar mit modernen Verkehrsflugzeugen.
• Breite Anwendungen: Erde-Mars, Erde-Mond und Punkt-zu-Punkt-Erdtransport.
• Historische Bedeutung: Potenzial, eines der wichtigsten Fahrzeuge in der Geschichte der Menschheit zu werden.