Booster (Raketenantrieb)
Als Booster wird in der Raumfahrttechnik und bei militärischen Raketen eine Hilfsrakete oder erste Stufe bezeichnet, die beim Start eingesetzt und dann abgeworfen wird. Sie kann an der Trägerrakete oder einem Außentank (so beim Space Shuttle) angebracht sein. Booster dienen der Erzeugung zusätzlichen Schubs während des Starts.
Sind sie ausgebrannt, bei gängigen Trägerraketen in 40–60 km Flughöhe, werden sie – meist einige Zeit vor dem Brennschluss der ersten Raketenstufe – abgetrennt und fallen zur Erdoberfläche zurück, ins Wasser oder auf das Festland. Bei den chinesischen Raketen LM-2 und LM-3 ist Letzteres die Regel und besonders riskant, da sie mit hochgiftigem Hydrazin betrieben werden und teils auf Äckern oder in Wohngebieten niedergehen (wenn auch meist nach Vorwarnung für die jeweilige Region). Die erzielte Geschwindigkeit von Boostern gegenüber der Atmosphäre ist meist nicht hoch genug, um ein Verglühen herbeizuführen. Einige größere Booster wie die des Space Shuttles, der Ariane 5 und der Energija-Rakete landen beziehungsweise landeten mit Hilfe von Fallschirmen weich, um auf Fehler inspiziert und eventuell wieder verwendet zu werden. Die Booster der Falcon Heavy landen senkrecht mittels Triebwerksrückstoß und Landebeinen, die der Super Heavy können direkt zum Startturm zurückkehren.[1]
Auch im Bereich von Flugzeugen und anderer atmosphärischer Flugkörper finden Booster zur kurzzeitigen Schubsteigerung Anwendung. Flugkörper mit Ramjet benötigen zum Beispiel zum Erreichen der für das Triebwerk notwendigen Mindestgeschwindigkeit eine andere Antriebsquelle. Auch als Starthilfe bei Flugzeugen kommen kleine Raketenbooster zum Einsatz. Drohnen wie die CL-289 werden aus dem Stand mittels eines Raketenboosters gestartet, aber auch größere militärische Flugzeuge können oft optional mit Boostern ausgerüstet werden, um die Startstrecke mittels eines JATO-Starts zu verkürzen.
Technik
Nach dem verwendeten Treibstoff wird zwischen zwei Bauarten unterschieden:
- Festtreibstoff-Booster (engl. solid rocket booster, kurz SRB), wie sie bei den Space-Shuttle-Feststoffraketen eingesetzt wurden und bei Raketentypen wie Atlas V, Ariane 5 und LVM3 weiterhin Verwendung finden. In der sowjetischen Raumfahrt wurden Feststoffbooster nicht genutzt.
- Flüssigtreibstoff-Booster (engl. liquid rocket booster, kurz LRB) werden vor allem in sowjetischen/russischen Trägerraketen wie Sojus, aber auch indischen (GSLV Mk II) und chinesischen (beispielsweise LM-2E und LM-3B) Raketen eingesetzt. Gerade auf russischer Seite spricht man allerdings nicht von Boostern bzw. Hilfsraketen, sondern von Blöcken der ersten Stufe. Auf US-amerikanischer Seite nutzen bisher die Delta IV Heavy und die Falcon Heavy LRBs. Als Liquid-Fly-Back Booster (LFBB) wird ein Konzept für Flüssigtreibstoff-Booster bezeichnet, die durch ihre Rückkehr als Flugzeug zum Startplatz die Startkosten senken sollen.
- Bei einigen Trägerraketen wurde auch ein Mix von SRB und LRB verwendet, z. B. bei der europäischen Ariane 44LP. Bei der japanischen H-2A war der Mix geplant, wurde jedoch nicht umgesetzt.
Häufig werden, je nach Nutzlastmasse, zwei oder vier Booster eingesetzt, um symmetrische Schubverhältnisse zu garantieren; diese sind aber auch bei der Kombination von drei, sechs oder neun Boostern erreichbar. Bei der Energija wurden die Booster paarweise gebündelt und man konnte die Rakete mit zwei (realisiert), drei oder vier solcher Boosterpaare einsetzen. Bei der Delta II wurden 3, 4 oder 9 Booster verwendet. Einige Raketen wie die Atlas V können Booster auch in unsymmetrischen Verhältnissen einsetzen; in diesem Fall muss der Schubvektor der Booster trotzdem durch den Massenmittelpunkt der Rakete führen.
- Zwei Feststoffbooster für das Space Shuttle auf einem Crawler-Transporter
- Windkanalmodell eines nicht realisierten wiederverwendbaren Boosters
- Der obere Teil eines „GEM-46“-Feststoffboosters einer Delta II Heavy im Vergleich zur Größe eines Technikers
- Ein Feststoffbooster des Space Shuttles wurde im Ozean geborgen und nach Cape Canaveral gebracht.
- Booster an den Raketen der 2K11 Krug
- Flüssigtreibstoff-Starthilfsrakete Walter HWK 109-500 (rechts) aus dem Zweiten Weltkrieg mit Fallschirmpaket an einer Arado Ar 234
Literatur
- G. Brüning, X. Hafer: Flugleistungen. Springer Verlag Berlin Heidelberg GmbH, Berlin Heidelberg 1978.
- Ernst Messerschmid, Stefanos Fasoulas: Raumfahrtsysteme. Springer Verlag Berlin Heidelberg, Berlin Heidelberg 2000, ISBN 978-3-662-09675-8.
Weblinks
- Antriebssysteme - Sterne und Weltraum
- Grundlegende Theorie des Raketenantriebs ( vom 30. Juni 2016 im Internet Archive)
- Raketenbewegung ( vom 27. Mai 2016 im Internet Archive)
Einzelnachweise
- ↑ Mike Wall: SpaceX catches giant Starship booster with 'Chopsticks' on historic Flight 5 rocket launch and landing (video). space.com, 13. Oktober 2024, abgerufen am 15. Oktober 2024 (englisch).
Auf dieser Seite verwendete Medien
CAPE CANAVERAL, Fla. -- At NASA's Kennedy Space Center in Florida, a crawler-transporter moves a mobile launcher platform with two solid rocket boosters perched on top from the Vehicle Assembly Building's (VAB) High Bay 1 to High Bay 3. Inside the VAB, the boosters will be joined to an external fuel tank next month in preparation for space shuttle Endeavour's STS-134 mission to the International Space Station targeted to launch in February, 2011. For more information visit: http://www.nasa.gov/mission_pages/shuttle/shuttlemissions/sts134/index.html
Autor/Urheber: George Chernilevsky, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Soviet and Russian surface-to-air missile (SAM) system "2K11". NATO reporting name is SA-4 Ganef. Ukrainian Air Force Museum in Vinnitsa.
A technican observes the placement of a Delta II 7920 Heavy booster.
Autor/Urheber: HawkeyeUK, Lizenz: CC BY-SA 2.0
WkNr 140312
The Ar234 was the world’s first operational jet-powered bomber, although in service it was used almost exclusively for reconnaissance. The type first flew in June 1943 and entered Luftwaffe service in the Autumn of 1944, with the name Blitz translating as ‘Lightning’. 214 were built and the type remained in service until the last days of the war in Europe. In April 1945, an Ar234 became the last Luftwaffe aircraft to fly over the UK during WW2. This is the only surviving example and is a standard bomber variant. It was being operated by II./KG76 when it was captured by British forces at Stavanger, Norway, during May 1945. After being test flown as ‘Watson Whizzer 505’ until July 1945, it was shipped to the United States aboard HMS Reaper and allocated the Foreign Evaluation identity FE-1010, later changed to T2-1010. It flew for 20 hours while being evaluated at Freeman Field, Indiana, and Wright Field, Ohio, before being allocated for museum use and stored at Park Ridge, Illinois, during 1946. It was moved to Silver Hill, Maryland, in 1955 and was officially transferred to the Smithsonian Institute during 1960, with restoration taking place between 1984 and 1989. Seen on display in the Steven F. Udvar Hazy Center as part of the National Air and Space Museum. Washington Dulles International Airport, Chantilly, Virginia
7th May 2015Photographers capture the solid rocket booster recovery ship Freedom Star with a spent solid rocket booster (SRB) from the STS-114 launch on July 26 in tow as it makes it way through Port Canaveral to Hangar AF on the Cape Canaveral Air Force Station. The SRBs are the largest solid propellant motors ever flown and the first designed for reuse. After a Shuttle is launched, the SRBs are jettisoned at two minutes, seven seconds into the flight. At six minutes and 44 seconds after liftoff, the spent SRBs, weighing about 165,000 lb., have slowed their descent speed to about 62 mph and splashdown takes place in a predetermined area. They are retrieved from the Atlantic Ocean by special recovery vessels and returned for refurbishment and eventual reuse on future Shuttle flights. Once at Hangar AF, the SRBs are unloaded onto a hoisting slip and mobile gantry cranes lift them onto tracked dollies where they are safed and undergo their first washing.
Sekwencja odzyskiwania rakiety wspomagającej
- 1 - Spadochron wyciągający,
- 2 - Stożek dziobowy,
- 3 - Rakieta wspomagająca SRB,
- 4 - Spadochron stabilizujący,
- 5 - Osłona spadochronów głównych,
- 6 - Trzy spadochrony główne.
(c) I, ArtMechanic, CC BY-SA 3.0
Windkanalmodell eines wiederverwendbaren Boosters (Ariane 5 Liquid Fly-back Booster) für Kraftmessungen bis Ma=7, fotografiert am Tag der Raumfahrt des Deutsches Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Braunschweig
Einer von neun "GEM 40" Feststoffbooster wird an eine Delta II-Rakete montiert. Diese Rakete startete am 12. Januar 2005 die Raumsonde Deep Impact zum Kometen Tempel 1.
Autor/Urheber: SpaceX, Lizenz: CC0
Falcon Heavy Side Boosters landing on LZ1 and LZ2