Triebwerkstechnologie

Damit eine Trägerrakete starten kann, benötigt sie eine Schubkraft. Vereinfacht gesagt stößt ein Raketenantrieb heiße Verbrennungsgase mit hoher Geschwindigkeit über die Düse aus und erzeugt dadurch Vortrieb. Chemische Antriebe lassen sich in Flüssig-, Feststoff-, und Hybridantriebe unterteilen. Bei Flüssigantrieben werden sowohl der Oxidator als auch der Brennstoff in flüssiger Phase gelagert. Ein bekanntes Beispiel hierfür sind flüssiger Sauerstoff und flüssiger Wasserstoff. Oxidator und Brennstoff werden in eine Brennkammer eingespritzt und dort entzündet. Flüssigantriebe zeichnen sich durch ihre hohe Schubeffizienz, Regelbarkeit und Wiederzündfähigkeit aus, jedoch sind ihre Treibstoffe selten längerfristig lagerbar und die Komplexität des Gesamtsystems ist hoch. In Feststoffantrieben sind Oxidator und Brennstoff in fester Phase bereits vorgemischt (ähnlich einer Silvesterrakete) und müssen lediglich gezündet werden. Dadurch ist ihr Aufbau simpel. Zudem verfügen sie aufgrund der hohen Abbrandrate des Treibstoffes über eine hohe Schubkraft. Deswegen sind sie insbesondere bei militärischen Anwendungen beliebt. Jedoch lässt sich der Schub eines Feststofftriebwerkes praktisch kaum regeln. Hybridantriebe, bei denen der Oxidator flüssig und der zylindrische Brennstoffblock (Plastik, Butadien/Gummi oder Wachs) in fester Phase gelagert wird, sind nicht nur dem Namen nach zwischen Fest- und Flüssigantrieben zu verorten. Aufgrund ihres relativ simplen Aufbaus, ihrer Flexibilität, Regelbarkeit und Wiederzündfähigkeit sind sie auch bezüglich ihrer Vor- und Nachteile eine Kombination aus den anderen beiden Triebwerksarten.

Im Kontext "Responsive Space" erforscht die Abteilung Startsegment Antriebssysteme mit lagerfähigen Treibstoffen. Insbesondere Feststofftriebwerke stellen durch ihre hohe Lagerfähigkeit und Einsatzbereitschaft eine Schlüsseltechnologie für reaktionsschnelle Trägersysteme dar. Die Betrachtung von Hybridraketentriebwerken erfolgt in Kooperation mit anderen DLR-Instituten (ATHEAt). Hybridraketentriebwerken wird ein hohes Potential für den Einsatz als zuverlässiges, agiles Oberstufentriebwerk zugeschrieben. Sie bieten durch ihren regelbaren Schub die Möglichkeit, kritische Nutzlasten zielgenau in den gewünschten Orbit zu verbringen und auf unerwartete Abweichungen zu reagieren. Denkbare Kombinationen beider Technologien sind die Verwendung mehrfach gestufter Trägersysteme, die aus Feststoffantrieben in den Hauptstufen bestehen und einen Hybridantrieb in der Oberstufe besitzen.  Die Abteilung Startsegment untersucht mögliche Anwendungen, einschließlich Entwicklung und Triebwerkstest.