Wieso eigentlich Sauerstoff?

  • 11 Antworten
  • 4081 Aufrufe

Myrdin

  • Gast
Wieso eigentlich Sauerstoff?
« am: 10. August 2002, 13:02:01 »
Hi,

ich möchte hier einmal die grundsätzliche Frage stellen:
Wieso benutzen wir eigentlich Sauerstoff als als Oxidator für Raketentriebwerke und nicht Stickstoff?
Schon allein, wenn man sich die Zusammensetzung der Luft vor Augen führt!
78% Stickstoff
21% Sauerstoff
1% sonstige Edelgase(Xenon,Argon,Helium usw).

Damit wäre es viel leichter einen Einstufigen,wiederverwendbaren Raumtransporter zu bauen!
Dazu habe ich folgende Seite gefunden:
[url][http://www.plichta.de/deutsch/index1.php/url]
Ein interessantes Konzept,wie ich meine!
Was denkt ihr dazu?

Ich

  • Gast
Re: Wieso eigentlich Sauerstoff?
« Antwort #1 am: 10. August 2002, 18:30:07 »
Wir nehmen Sauerstoff als Oxidator, weil Stickstoff kein Oxidator ist :) Ich will jetzt keine Chemievorlesung halten, aber das geht schlichtweg nicht. Es wäre schon einfacher damit einen einstufigen Träger zu bauen, denn der würde nie fliegen :)

Das Konzept der Seite
http://www.plichta.de/deutsch/index1.php/ist ziemlicher Humbug. Das funktioniert alles im Labor, nur taugen Silanantriebe nicht für Raumfahrtzeuge. Sie bieten energetisch nichteinmal Vorteile, nur Nachteile. Der wollte damit auch einen ufoförmigen einstufigen Raumtransporter betreiben. Das macht nun wirklich keinen Sinn, weder energetisch noch aerodynamisch.

Außerdem brauchst du einen Haufen Energie um Silan herzustellen, um Autos anzutreiben eigent sich sehr viel Besser Methan, Wasserstoff oder Methanol. Ist aus Luft und Wasserstoff (Wasser) herstellbar, nur ist der energetische Output größer und das Zeug verstopft nicht die Brennkammern wie der Sand :)

Myrdin

  • Gast
Re: Wieso eigentlich Sauerstoff?
« Antwort #2 am: 11. August 2002, 14:30:34 »
Auf die Idee bin ich auch nur gekommen,wegen dem Artikel auf der Internetseite! Hat mich auch ein wenig gewundert,dass dieses Konzept sonst nirgends erwähnt worden ist! Naja,man soll eben nicht alles glauben,was im Internet so steht! :-[
Aber ein Luftatmendes Raketentriebwerk sollte doch realisierbar sein,zumindest für die erste Stufe!
Oder wäre die Technik dafür zu aufwendig?

Ich

  • Gast
Re: Wieso eigentlich Sauerstoff?
« Antwort #3 am: 12. August 2002, 11:07:48 »
Ein deutscher Fachmann schätzt die Entwicklungskosten für ein oder zweistufige voll wiederverwendbare Träger auf 50 bis 100 Mrd. Die wären dann luftatmend.
Das ist sicher nicht wenig Geld, aber auch nicht viel. Soviel wurde auch für die UMTS Lizenzen in Deutschland bezahlt. Es würde sich wohl in 10 bis 20 Jahren amortisieren. Momentan ist aber jeder auf kurzfristigen Gewinn aus, in jedem Quartal muss er höher sein wie im letzten. Da darf man kein langfristiges Denken erwarten.

nick999999

  • Gast
Re: Wieso eigentlich Sauerstoff?
« Antwort #4 am: 12. August 2002, 15:15:26 »
was sind 100 Milliarden schon ????

Meiner Meinung nach würden alleine wieder durch neue Technologien und Patente eine ähnlich Große Summe zurückfliesen.

Aber diese Neue Generation von Raumtransporten müsten sehr viel Wartungsfreundlicher sein als das alte Spaceshuttle.
Sonst würde man kaum eine Ersparnis in denn Startkosten Realiesieren können.

Cu Nick

Myrdin

  • Gast
Re: Wieso eigentlich Sauerstoff?
« Antwort #5 am: 12. August 2002, 21:09:55 »
Stimmt, der Wartungsaufwand sollte so gering wie möglich sein! Damit eine höhere Startfrequenz ermöglicht wird!
Das hauptproblem ist leider noch immer die hohe leermasse der Raketen! darunter leidet vor allem die Nutzlast,die den geringsten Teil des Gewichts der ganzen Rakete ausmacht!
Das liegt daran,dass seit Jahrzehnten fast die gleichen Materialien(Aluminium,Stahl...) verwendet werden! Leider hat man für tragende und stark belastete Bauteile einer Rakete noch keinen gleichwertigen(und vor allem leichteren!) Ersatz gefunden! In dieser Richtung sollte man eindeutig mehr entwickeln!

Ansonsten halte ich einen Zweistufigen,wiederverwendbaren Transporter eher für möglich, als einen Einstufigen.Die werden wohl erst in der dritten Generation entwickelt werden!

gorgoyle

  • Gast
Re: Wieso eigentlich Sauerstoff?
« Antwort #6 am: 16. Mai 2008, 22:13:44 »
Nach einer moderneren Auffassung muß ein Oxidator nicht mehr unbedingt Oxid sein oder enthalten.
Ob Stickstoff deswegen ein Oxidator sein kann weiß ich nicht. Ich weiß daß Stickstoff-Verbindungen sehr energiereich sein können.
Ein (handhabares) Problem wäre, daß die Aktivierungsenergie sehr hoch sein müßte: Wenn O2 noch gerne bei Raumtemperatur reaktionswillig ist so müßen bei Stickstoff wesentlich höhere Temperaturen erreicht werden.

Vereinfacht sind folgende Faktoren ausschlaggebend:
- Aktivierungs-Energie - Wieviel Energie muß vorher reingesteckt werden?
- Energiefreisetzung (wie heisst es richtig?) Wieviel Energie kommt raus?
- Reaktions-Kinetik - Wie schnell läuft die Reaktion ab?
- was noch?
Wenn eine Reaktion eine hohe Aktivierungs-Energie erfordert, heißt das, daß das Zeug sehr heiß ist und viel Energie thermisch abgestrahlt wird also verloren geht.  Wenn die R-Kinetik zu langsam ist, bedeutet das, daß der Triebwerksstrahl nicht NUR aus Reaktions-Produkten sondern auch aus noch "unverbrannten" Treibstoff besteht.

Zu Stickstoff vs. Oxygen fällt mir noch Lachgas (2N0) ein: Dieser Stoff wird als Treibstoff für Verbrennungsmotoren für Höchstleistungen verwendet, Allerdings nicht als Oxidator sondern als Oxidanz (zu oxidierender Stoff):    2 N2O + 3 O2 => 4 NO2  Fazit:  Das Verbrennen VON Stickstoff ist reichlich exotherm aber nicht MIT.

Mann könnte also fragen:  

Warum benutzt man nicht den Stickstoff der Atmosphäre als Oxidanz und führt nicht lediglich den Oxidator mit?

?Kann vll. jemand hier berechnen, wieviel Energie aus dieser Reaktion kommen würde:   N2 + 2 O2 => 2 NO2

MartinM

  • Gast
Re: Wieso eigentlich Sauerstoff?
« Antwort #7 am: 17. Mai 2008, 00:03:12 »
Stickstoff kann ein Oxidanz sein - allerdings ist der atmosphärische Stickstoff N2 ein "toter Hund", wie es im Laborjargon heißt  - oder, um es etwas fachlicher Auszudrücken, ist das Stickstoffmolekül wegen seiner stabilen Dreifachbindung und die damit verbundene hohe Bindungsdissoziationsenergie von 942 kJ/mol sehr reaktionsträge.
Das heißt, man braucht um Luftstickstoff überhaupt mit irgend etwas reagieren zu lassen, eine hohe Aktivierungsenergie, um diese Verbindung erst einmal zu trennen, etwa einen Lichtbogen, oder einen geeigneten Katalysator - z. B. fein verteiltes Platin oder Rhodium (je nachdem, was man mit dem Stickstoff anstellen will).
Ohne Zweifel reagiert Luftstickstoff bei der in einem Ramjet herrschenden hohen Temperatur und hohem Druck nicht nur mit dem Luftsauerstoff (unter Bildung von "Stickoxiden"), sondern ggf. auch mit dem Brennstoff. Das Dumme ist nur, dass diese Reaktion allesamt endotherm sind, also, dass die Reaktionsprodukte mehr Energie enthalten als die Ausgangsstoffe. Salopp gesagt: da muss ich mehr Energie ´reinstecken, als´rauskommt.

Zu der Reaktionsgleichung:
N2 + 2 O2 => 2 NO2

NO2 hat eine Standardbildungsenthalpie von + 33,1 kJ/mol, die von N2 und O2 ist bequemerweise jeweils 0. Somit ist die Reaktionsenthalpie + 66,2 kJ/mol. Ich muss also rechnerisch 66,2 Kilojoule Energie hineinstecken (das sind, anders ausgedrückt, 0,0158218 kWh), um ca. 92 g NO2 zu erzeugen.
Infolgedessen ist NO2 ein sehr guter Oxidator. ;)

Noch ein paar Worte zu Plichta: ich habe mich vor Jahren etwas intensiver mit seinen Vorschlägen einer "Silanwirtschaft" befasst - speziell mit seinen Silantriebwerken (die, würden sie funktionieren, ziemlich scheußliche Feinstaubschleudern wären).
Plichta ist ein hervorragender Chemiker; zumindest in den 70er Jahren war er der Pionier der Silan-Chemie. Wie es bei Menschen, die einen ausgezeichneten "Hammer" haben, so oft geht: alle Probleme erscheinen ihnen als "Nägel". Oder anders gesagt: der Mann ist so von seinen Erfindungen fasziniert, dass er die praktische Probleme, die sich daraus ergeben, übersieht oder beiseite schiebt. Hinzu kommt, dass Plichta einen Hang zur Zahlenmystik hat und versucht, die Welt aus einem Primzahlkreuz heraus zu erklären. Das ist ein interessanter (metaphysischer) Ansatz, aber Plichta ist so davon überzeugt, dass man es nur noch als "fixe Idee" beschreiben kann (und Plichta m. E. zurecht den Ruf eines "Mathe-Esoterikers" weg hat).

Ich halte Plichta für einen an sich hervorragenden Wissenschaftler, der aber irgendwann "abhob" und ebenso exentrische wie praxisfremde Ideen produziert.  ::)

MM
« Letzte Änderung: 17. Mai 2008, 00:24:27 von MartinM »

H.J.Kemm

  • Gast
Re: Wieso eigentlich Sauerstoff?
« Antwort #8 am: 17. Mai 2008, 00:14:08 »
Moin,

falls jemand bisher an nix verzweifelt ist, dann versuche er mal das zu verstehen >>>

Gottes geheime Formel.
Die Entschlüsselung des Welträtsels und der Primzahlcode
von und mit Peter Plichta.


Auch mit Grappa hat es bei mir absolut nix bewirkt.  

Jerry
« Letzte Änderung: 17. Mai 2008, 00:19:39 von H.J.Kemm »

*

Offline roger50

  • Raumcon Berater
  • *****
  • 11810
Re: Wieso eigentlich Sauerstoff?
« Antwort #9 am: 17. Mai 2008, 00:35:23 »
N'abend,

ist dieser Thread nicht völlig OT im Bereich "Bemannte Raumfahrt" ?  ::)

Gruß
roger50
« Letzte Änderung: 17. Mai 2008, 00:36:00 von roger50 »

MartinM

  • Gast
Re: Wieso eigentlich Sauerstoff?
« Antwort #10 am: 17. Mai 2008, 00:41:58 »
Hast recht, ist hier als "Grundsatzfrage" völlig O.T. (hat aber immerhin einige Jahre hier "überlebt" ;-)
Habe leider nicht die Berechtigung, diesen Thread nach "Fragen und Antworten" zu verschieben, wo er m. E. hingehört.
« Letzte Änderung: 17. Mai 2008, 00:44:24 von MartinM »

H.J.Kemm

  • Gast
Re: Wieso eigentlich Sauerstoff?
« Antwort #11 am: 17. Mai 2008, 00:46:38 »
Moin,

gemach, gemach. Der Mod ist informiert und wird entsprechend handeln.

Jerry

PS: Aber bitte deswegen die Diskussion nicht abbrechen!.