Beschreibung

Die Erfindung betrifft zunächst einen Raketenantrieb umfassend einen ersten Tank und einen zweiten Tank, wobei der erste Tank mit einem Brennstoff und der zweite Tank mit einem Oxidator, wie flüssigem Wasserstoffperoxid, zum Speisen mindestens eines vorzugsweise wie- derholt zündbaren Haupttriebwerks des Raketenantriebs befüllt ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb ei- nes solchen Raketenantriebs sowie ein Raumfahrzeug mit einem solchen Raketenantrieb.

Fernerkundung oder Wiederverwendung sind große Herausforderungen für autonome Antriebssysteme von Raketen und Raumfahrzeugen. Im Fall von Langzeitmissionen sind kryogene Raumfahrzeuge nicht immer die erste Wahl, da es großer Anstrengungen bedarf, die kryogenen Flüssigkeiten auch flüssig zu halten (so genannte "Boil-off "-Problematik), um eine relativ hohe Dichte und damit kleine Treibmittelbehälter zu gewähr- leisten. Klassische, lagerfähige Treibstoffe sind für Fernerkundung bzw. lange Operationszeiten im Orbit (Satelliten) aus dem Stand der Technik bekannt. Vielfach kommen toxische Treibstoffe wie NTO (= Distickstofftetroxid) oder MMH (= Monomethylhydrazin) für Raketen- stufen oder Satelliten zum Einsatz. Diese Treibstoffe haben den

Nachteil, dass sie zum einen aufgrund nationaler Regularien nicht mehr umweltkonform sind. Daneben bestehen Nachteile bei der Ferner- kundung von Mond und erdnahen Planeten, wie zum Beispiel dem Mars, wenn wiederverwendbare oder rückführende Systeme in Betracht gezogen werden. Bei derartigen wiederverwendbaren bzw. rückführenden Syste- men ist die Möglichkeit, die für den Rückflug erforderlichen Treib- mittel- und Arbeitsgase vor Ort zu erzeugen von wesentlicher Bedeu- tung. NTO und MMH als Vertreter dieser konventionellen Treibstoffty- pen sind auf dem Mars oder dem Mond jedoch nur bedingt mit hohem Aufwand oder gar nicht synthetisierbar. Auch klassische Hochleis- tungshochdruckgase wie Helium sind dort nur unter erschwerten Bedin- gungen zugänglich und schon auf der Erde immer knapper verfügbar. Aufgabe der Erfindung ist es unter anderem, einen autogenen Raketen- antrieb anzugeben, der mit umweltverträglichen Treibmitteln arbeitet und die speziellen Eigenschaften von Wasserstoffperoxid für weitere Zusatzfünktionen des Raketenantriebs nutzt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Raketenan- triebs sowie ein mit einem solchen Raketenantrieb ausgestattetes Raumfahrzeug anzugeben.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Raketenantrieb gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 13 und ein Raumfahrzeug gemäß Anspruch 16. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.

Dabei wird die Aufgabe zunächst dadurch gelöst, dass dem Raketenan- trieb ein Gasgenerator zugeordnet ist, der dazu ausgebildet ist dampfförmiges Wasserstoffperoxid zu erzeugen, das vollständig oder teilweise mindestens einer Turbine zugeführt wird. Nach dem Durch- strömen der Turbine ist das durchströmende Wasserstoffperoxid zumin- dest teilweise einer Separatoreinheit zuführbar, die dazu ausgebil- det ist, dampfförmiges Wasserstoffperoxid in Wasserdampf und gasför- migen Sauerstoff zu zerlegen, und/oder das durchströmende Wasser- stoffperoxid ist einer Elektrolyseeinheit zuführbar, mittels deren aus dem dampfförmigen Wasserstoffperoxid oder aus diesem nachgela- gertem Wasserdampf gasförmiger Sauerstoff und gasförmiger Wasser- stoff entsteht.

Hierdurch ist der Raketenantrieb mit umweltverträglichen Treibmit- teln betreibbar, die auch unter schwierigen Umweltbedingungen, wie sie zum Beispiel auf dem Mond oder erdnahen Planeten wie dem Mars herrschen, mit relativ geringem Aufwand synthetisierbar sind. Dar- über hinaus ist eine Wiederverwendbarkeit von mit dem erfindungsge- mäßen Raketenantrieb ausgestatteten Raumfahrzeugen, Raketenstufen, Satelliten oder dergleichen aufgrund des ungiftigen Oxidators ge- währleistet. Hierdurch lassen sich gegebenenfalls auch zurückkeh- rende und wiederverwendbare Raumeinheiten realisieren. Das zunächst flüssige Wasserstoffperoxid wird in dem Gasgenerator katalytisch in dampfförmiges Wasserstoffperoxid bzw. ein so genanntes "Arbeitsgas- gemisch” überführt, das zumindest teilweise in der Separatoreinheit in Wasserdampf bzw. Wasser und Sauerstoff und/odei direkt oder wei- terführend in der Elektrolyseeinheit in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten wird. Die dem Gasgenerator nachgeschaltete Separa- toreinheit kann das Arbeitsgasgemisch hierbei elektrothermisch oder fluidisch-dynamisch mit Hilfe der Zentrifugalkraft trennen. Aufgrund der Nutzung dieser Zersetzungsprodukte des Wasserstoffperoxids ist ein optimierter Betrieb des autogenen Raketenantriebs und seiner Sub- bzw. Nebensysteme realisierbar. Beispielsweise kann die Bedrü- ckung der Tanks mit Sauerstoff und/oder mit Wasserdampf erfolgen, wodurch ein konventionelles Inertgassystem zur Tankbedrückung ganz oder zumindest teilweise entbehrlich wird. Aufgrund der Tankbedrü- ckung ist eine zuverlässige wiederholte Zündbarkeit des Haupttrieb- werks gewährleistet.

Im Fall einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels des Gasgenera- tors mindestens ein Lageregeltriebwerk mit dampfförmigem Wasser- stoffperoxid versorgbar. Hierdurch ist eine separate Speisung der Lageregeltriebwerke entbehrlich. Die Turbine kann einen Überbrü- ckungszweig bzw. einen "Bypass" aufweisen, der unter anderem dazu ausgebildet ist, einen die Turbine durchströmenden Volumenstrom des gasförmigen Wasserstoffperoxids zu beeinflussen, das heißt insbeson- dere zu erhöhen öder zu verringern.

Bevorzugt ist mittels der mindestens einen Turbine ein elektrischer Generator und/oder mindestens eine Brennstoffpumpe und/oder eine Oxidatorpumpe antreibbar. Infolgedessen steht ein elektrischer Gene- rator zur Verfügung, der zürn Bespiel zur Versorgung des Raketenan- triebs und dessen Subsysteme und/oder des ganzen Raumfahrzeugs mit elektrischer Energie dienen kann. Mittels des elektrischen Genera- tors kann beispielsweise auch eine optionale Elektrolyseeinheit mit der notwendigen elektrischen Energie versorgt werden. Die Turbine kann die Separatoreinheit im Fall einer fluidisch-dynamischen Ar- beitsweise der Separatoreinheit auch direkt mechanisch drehend an- treiben, während bei einer thermischen Funktionsweise der vom elektrischen Generator erzeugte Strom zum Betrieb der Separatorein- heit notwendig ist. Weiterhin ist es möglich:, eine Brennstoff- und/oder Oxidatorpumpe elektrisch oder direkt mechanisch-drehend mittels der Turbine anzutreiben.

Bei einer günstigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mittels eines Wasserdampfstrangs der Separatoreinheit der erste Tank und mittels eines Oxidatorstrangs der Separatoreinheit der zweite Tank bedrück- bar ist. Hierdurch ist eine einfache Bedrückung der Tanks mit Zer- setzungsprodukten des Wasserstoffperoxids:, also des ohnehin vorhan- denen Oxidators möglich. Der Begriff "Strang" definiert im Kontext der vorliegenden Beschreibung eine Rohrleitung oder auch mehrere Rohrleitungen, deren Anordnung im Fall mehrerer Leitungen der Topo- logie eines Kabel- bzw. Leitungsbaums ähneln kann, wobei jeder Strang bzw. jede Leitung die gleichen chemischen Stoffe wie H ₂ ,O ₂ , H ₂ O ₂ , Brennstoff etc. führt und wobei diese in unterschiedlichen Ag- gregatzuständen vorliegen können.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen der Raketenantrieb mindestens einen Behälter mit einem Inertgas zur zumindest ergänzen- den Bedrückung des ersten und/oder zweiten Tanks aufweist, infolge- dessen ist eine von den Zersetzungsprodukten des Wasserstoffperoxids unabhängige Bedrückung der Tanks möglich.

Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen ist mittels eines Oxida- torstrangs der Separatoreinheit der zweite Tank bedrückbar, eine Elektrolyseeinheit ist mittels eines WasserdampfStrangs:mit der Se- paratoreinheit verbunden, und die Elektrolyseeinheit weist einen hochenergetischen Wasserstoff- und Sauerstoffstrang auf. Aufgrund der Elektrolyseeinheit, die vorzugsweise im Hochtemperatur- und Hochdruckbetrieb arbeitet, ist zusätzlich die Gewinnung von Wasser- stoff und Sauerstoff aus dem mit Hilfe der Separatoreinheit abge- trennten Wasser bzw. Wasserdampf möglich. Der Wasserstoff und der Sauerstoff können zum Beispiel zum Versorgen eines Lageregeltrieb- werks dienen, das hierdurch einen im Vergleich zur Speisung mit Was- serstoffperoxid einen deutlich höheren Schub bzw. spezifischen Im- puls erzeugen kann. Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen weist ein erfindungsgemäßer Raketenantrieb in der Variante, dass das dampfförmige Wasserstoff- peroxid nach dem Durchströmen der mindestens einen Turbine zumindest teilweise einer Elektrolyseeinheit zuführbar ist, mindestens einen Arbeitsgasstrang für ein aus der Turbine austretendes Arbeitsgasge- misch, also für gemischte Anteile von Wässerdampf und Sauerstoff auf. Der Arbeitsgasstrang umfasst dann vorzugsweise zum einen einen

Oxidatorstrang zum Bedrücken des zweiten Tanks. Zum anderen umfasst der Arbeitsgasstrang bei derartigen Ausführungsformen vorzugsweise einen Wandlungssträng, in dem das Arbeitsgasgemisch der Elektroly- seeinheit zu deren Betrieb zuführbar ist. Die Elektrolyseeinheit weist dabei bevorzugt einen höchenergetischen Wasserstoff- und Sau- erstoffstrang auf. Aufgrund der Elektrolyseeinheit, die vorzugsweise im Hochtemperatur- und Hochdruckbetrieb arbeitet, ist zusätzlich die Gewinnung von Wasserstoff und Sauerstoff aus dem Arbeitsgas im Wand- lungsstrang aus dem bestehenden Wasserdampf-Sauerstoff-Gemisch mög- lich. Der Wasserstoff und der Sauerstoff können zum Beispiel zum Versorgen eines Lageregeltriebwerks dienen, das hierdurch einen im Vergleich zur Speisung mit Wasserstoffperoxid einen deutlich höheren Schub bzw. spezifischen Impuls erzeugen kann.

Bevorzugt ist dem hochenergetischen Wasserstoffstrang ein erster Hochdruckspeicher und dem hochenergetischen Sauerstoffstrang ist ein zweiter Hochdruckspeicher zugeordnet. Infolgedessen ist eine Puffer- bzw. Speicherwirkung im Wasserstoff- und Sauerstoffstrang reali- siert.

Vorzugsweise ist der erste Tank mittels des hochenergetischen Was- serstoffstrangs bedrückbar. Hierdurch entfällt eine ansonsten erfor- derliche, separate Bedrückung mit einem Inertgäs.

Im Fall einer günstigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Hauptdüse des Haupttriebwerks mittels des ersten Hochdruckspeichers mit Wasserstoff und mittels des zweiten Hochdruckspeichers mit Sau- erstoff beaufschlagbar ist. Hierdurch lässt sich im Bedarfsfall zum Beispiel eine Schuberhöhung des Haupttriebwerks, eine Schubvektor- steuerung des Haupttriebwerks zur Flugbahnänderung usw. realisieren.

Vorzugsweise sind mittels des ersten und des zweiten Hochdruckspei- chers das mindestens eine Lageregeltriebwerk, mindestens eine Ver- teidigungseinheit und/oder eine Hochenergieeinheit / Hochdruckein- heit versorgbar. Hierdurch kann unter anderem die Leistung der Läge- regeltriebwerke im Vergleich zur Speisung mit purem Wasserstoffper- oxid gesteigert werden. Darüber hinaus können eine Verteidigungsein- heit, wie eine rückstoßfreie Leichtgaswaffe oder andere Hochenergie- einheiten versorgt werden. Bei der Verteidigungseinheit kann es sich auch um eine Netzharpune oder eine ähnliche Vorrichtung zum Einfan- gen von beispielsweise außer Kontrolle geratenen Satelliten handeln, bevor die Gefahr einer Kollision mit anderen Objekten im Orbit ent- steht. Bei der Hochdruckeinheit kann es sich um eine Schnittstelle zu einer Aufblasbaren Struktur wie einem Habitat handeln.

Vorzugsweise ist dem Oxidatorstrang der Separatoreinheit eine Sauer- stoffspeichereinheit und dem Wasserdampfstrang der Separatoreinheit eine Wasserspeichereinheit zugeordnet. Infolgedessen steht ein Spei- cher zur Speisung eines Lebenserhaltungssystems des Raumfahrzeugs mit Wasser und Sauerstoff zur Verfügung.

Die eingangs genannte Aufgabe wird darüber hinaus durch ein Verfah- ren zum Betrieb des Raketenantriebs nach Maßgabe des Patentanspruchs 12 gelöst, wonach der Brennstoff über eine erste Hauptspeiseleitung dem Haupttriebwerk zugeführt wird und das flüssige Wasserstoffper- oxid aus einer zweiten Hauptspeiseleitung des Haupttriebwerks zumin- dest teilweise abgezapft und dem Gasgenerator zugeführt wird, infol- gedessen kann ggfls. auch nur ein verhältnismäßig kleiner Teil des flüssigen Wasserstoffperoxids dem Gasgenerator zugeleitet werden, während der verbleibende (Haupt-)Teil des flüssigen Wasserstoffper- oxids nach dem Kühlen von Häuptdüse und Brennkammer des Haupttrieb- werks zur Schuberzeugung dient. Die Aufteilung des über die zweite Hauptspeiseleitung zugeführten flüssigen Wasserstoffperoxids zwi- sehen dem Haupttriebwerk und dem Gasgenerator zur katalytischen Um- wandlung des flüssigen in gas- bzw. dampfförmiges Wasserstoffperoxid kann zum Beispiel mittels eines regelbaren Verteilers (so genannter "Divider") bzw. eines regelbaren Dreiwegeventils mit entsprechenden hydraulischen Anschlüssen oder dergleichen erfolgen. Sollte das Haupttriebwerk mit einer Brennstoffkühlung arbeiten, wird ein erster Teil des Wasserstoffperoxids direkt dem Haupttriebwerk zugeführt, während der verbleibende (restliche) zweite Teil nach dem Durchlau- fen der Turbine in die Brennkammer des Haupttriebwerks zurückgeführt wird. Das Verhältnis der Aufteilung zwischen dem ersten und zweiten Teil hängt hierbei vom Bedarf der Subsysteme des Raketenantriebs zur Bedrückung der Tanks und der Energiewandlung ab.

Nach Maßgabe einer Weiterbildung des Verfahrens wird das aus dem Gasgenerator austretende dampfförmige Wasserstoffperoxid zumindest teilweise der Turbine zugeführt. Hierdurch ist unter anderem eine Leistungsregelung der Turbine möglich. Der nicht der Turbine zuge- führte Anteil des dampfförmigen Wasserstoffperoxids ist über eine geeignete Verteileinheit der Brennkammer des Haupttriebwerks zuführ- bar. Grundsätzlich wird in Abhängigkeit vom Einsatzszenario des Ra- ketenantriebs stets nur ein Teil des Wasserstoffperoxids der Turbine zugeführt. üm die größtmögliche spezifische Leistung zu erzielen, sollte so viel Wasserstoffperoxid wie möglich dem Haupttriebwerk zu- geführt bzw. nach dem Durchlaufen der Turbine in dieses mit Hilfe einer geeigneten Rückführleitung zurückgeführt werden (nicht in den Zeichnungen dargestellt). In Abhängigkeit vom Anwendungsszenario kann dieses Verhältnis variieren.Der reine Bedrückungsbedarf der Tanks kann geringer ausfallen als die benötigte Leistung der Sub- bzw. der Nebensysteme und damit der Bedarf an dem - aus der Haupt- speiseleitung des Haupttriebwerks abgezweigten bzw, abgezapften - Oxidator bzw. dem Wasserstoffperoxid. Hierbei sollte stets ein mög- lichst hoher Anteil des Oxidators unmittelbar zur Speisung des Haupttriebwerks herangezogen werden bzw. in dem so genannten Haupt- zyklus verbleiben, um vorrangig Schub- Und Impulsleistung zu erzie- len. Vorzugsweise kann ein erfindungsgemäßes Raketentriebwerk einen Trieb- werkszyklus aufweisen, mit dem es bei ausgeschaltetem, nicht aktivem Brennstoffstrang in einem Monotreibstoff-Modus zu betreiben ist. Dadurch kann eine verbesserte Drosselbarkeit im Hauptantrieb erzielt werden.Alternativ oder zusätzlich kann das Raketensystem einen Trieb- werkszyklus haben, mit dem in einem ausgeschalteten Zustand des Haupt- antriebs der Raketenantrieb zum Betreiben (ggf. nur) des Lagerege- lungssystems, zu einer Bedrückung der Treibstofftanks und/oder (bei entsprechend entwickelter Schnittstelle) zur Bereitstellung von Ar- beitsgas für externe Systeme wie Raumstation oder Habitat (z.b. auf- blasbare Strukturen) einsetzbar ist. Ein derartiger Triebwerkszyklus kann mittels geeigneter Subsysteme und/oder Schnittstellen realisiert werden.

Darüber hinaus wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein erfin- dungsgemäßes Raumfahrzeug gelöst, das mit mindestens einem erfin- dungsgemäßen Raketenantrieb (insbesondere einer der genannten Aus- führungsformen) ausgestattet ist. Infolgedessen lässt sich der opti- mierte, autogene Raketenantrieb für ein Raumfahrzeug nutzen.

Die Erfindung wird anhand von in den Figuren dargestellten Ausfüh- rungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Figuren weisen die gleichen konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf. Gestrichelt dargestellte Linien symbo- lisieren jeweils optionale Leitungen bzw. Komponenten. Es zeigt

Figur 1 ein schematisches Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines Raketenantriebs,

Figur 2 ein schematisches Schaltbild einer zweiten Ausführungs- form eines Raketenantriebs,

Figur 3 ein schematisches Schaltbild einer dritten Ausführungs- form eines Raketenantriebs, und

Figur 4 ein schematisches Schaltbild einer vierten Ausführungs- form eines Raketenantriebs.

Figur 1 illustriert ein schematisches Schaltbild einer ersten Aus- führungsform eines Raketenantriebs. Ein Raketenantrieb 100 umfasst unter anderem einen ersten Tank 102 für einen Brennstoff 104 und ei- nen zweiten Tank 106 für einen Oxidator 108, bei dem es sich bevor- zugterweise um Wasserstoffperoxid 110 handelt. Bei dem Brennstoff 104 handelt es sich um einen beliebigen, flüssigen sowie lagerfähi- gen Brennstoff, wie zum Beispiel Kerosin, der zudem wie das als Oxi- dator 108 eingesetzte Wasserstoffperoxid 110 eine möglichst geringe Toxizität aufweist.

Der Brennstoff 104 ist mittels einer Brennstoffpumpe P ₁ über eine Hauptspeiseleitung 126 einer Brennkammer 122 mindestens eines Haupt- triebwerks 120 zuführbar. Entsprechend ist der Oxidator 108 bzw. hier bevorzugterweise das Wasserstoffperoxid 110 mittels einer Oxi- datorpumpe P ₂ und einer zweiten Hauptspeiseleitung 128 nach dem Pas- sieren der Hauptdüse 124 ebenfalls der Brennkammer 122 zuführbar. In der Brennkammer 122 des Haupttriebwerks 120 erfolgt nach inniger Vermischung des Brennstoffs 104 und des Oxidators 108 deren Verbren- nung zur Schuberzeugung.

Mittels einer Abzweigleitung 130 ist ein Gasgenerator 140 mit der zweiten Hautspeiseleitung 128 verbunden. Der dem Gasgenerator 140 mittels der Abzweigleitung 130 zugeführte Volumenstrom an flüssigem Wasserstoffperoxid ist mittels eines in den Figuren der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht dargestellten, regelbaren Ver- teilers variierbar. Der Gasgenerator 140 ist dazu ausgebildet, auf vorzugsweise katalytischem Weg dampfförmiges Wasserstoffperoxid zu erzeugen, das mittels einer Leitung L ₁ einer Turbine 150 bzw. einer Strömungsmaschine zuleitbar ist., Mach dem Durchströmen der Turbine 150 gelangt das Wasserstoffperoxid mittels einer weiteren Leitung L ₂ zu einer Separatoreinheit 160.

Die Leitungen L _1,2 sind mittels eines Überbrückungszweigs 154 zur Schaffung eines Bypasses für die Turbine 150 verbunden, wodurch der Volumenstrom des die Turbine 150 passierenden Wasserstoffperoxids mittels nicht dargestellter Ventile etc. einstellbar ist. An den op- tionalen Überbrückungszweig 154 ist hier lediglich exemplarisch eine gleichfalls optionale Leitung L ₃ angeschlossen, die zur Speisung ei- nes Lageregeltriebwerks 170 (s. g. "Thruster") mit dampfförmigem Wasserstoffperoxid bestimmt ist. Auch in der Leitung L ₃ sind nicht dargestellte Ventile vorgesehen, um den Schub bzw. den spezifischen Impuls des Lageregeltriebwerks 170 differenziert regeln zu können.

Das der Separatoreinheit 160 über die Leitung L ₂ bzw, den optionalen Überbrückungszweig 154 aus dem Gasgenerator 140 zuströmende dampf- förmige Wasserstoffperoxid wird darin in Sauerstoff O ₂ und Wasser bzw. Wasserdampf H ₂ O aufgespalten, was mit den beiden punktierten Markierungskreisen und den darin eingetragenen chemischen Bezeich- nungen O ₂ bzw. H ₂ O zeichnerisch verdeutlicht ist. Die beiden punk- tierten Markierungskreise dienen lediglich zur Veranschaulichung des Umstandes, dass innerhalb eines rohr- bzw. leitungsartigen Oxida- torstrangs 180 und eines Wasserdampfstrangs 182, die jeweils mit der Separatoreinheit 160 verbunden sind, die vorstehend genannten Stoffe (O ₂ , dampf- bzw, gasförmiges H ₂ O) aus der Separatoreinheit 160 in Richtung der beiden Tanks 102, 106 zur Bedrückung derselben ableit- bar sind.

Der erste Tank 102 mit dem Brennstoff 104 ist mittels des an die Se- paratoreinheit 160 angeschlossenen Wasserdampfstrangs 182 bevorzugt mit dem separierten Wasserdampf und der zweite, das flüssige Wasser- stoffperoxid 110 enthaltende Tank 106 ist entsprechend mittels eines an die Separatoreinheit 160 angeschlossenen Oxidatorstrangs 180 mit dem separierten gasförmigen Sauerstoff bedrückbar, wie jeweils mit den beiden weißen Pfeilen 184, 186 veranschaulicht ist.

Die Turbine 150 kann einen optionalen elektrischen Generator 152 (gestrichelt dargestellt) zur Gewinnung elektrischer Energie antrei- ben. Die Brennstoffpumpe P ₁ und die Oxidatorpumpe P ₂ können direkt- drehend mittels der Turbine 150 oder bei vorhandenem elektrischen

Generator 152 mit Hilfe von nicht dargestellten Elektromotoren elektrisch angetrieben sein.

Die dem Gasgenerator 140 nachgeschaltete Separatoreinheit 160 kann das zugeführte dampfförmige Wasserstoffperoxid bzw. das "Arbeitsgas- gemisch" hierbei elektrothermisch oder fluidisch-dynamisch mit Hilfe der Zentrifugalkraft trennen. Im Fall der elektrothermischen Funkti- onsweise der Separatoreinheit 160 wird die mit Hilfe des Generators 152 gewonnene elektrische Energie zum Betrieb eingesetzt. Basiert die Aufspaltung des Wasserstoffperoxids in Sauerstoff und Wasser bzw. Wasserdampf hingegen auf dem fluidisch-dynamischen Wirkprinzip unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft, kann die Separatoreinheit 160 direkt mechanisch-drehend von der Turbine 150 angetrieben werden.

Wasserstoffperoxid 110 als hier zum Einsatz kommender Oxidator des Raketenantriebs 100 ist weitgehend umweltverträglich, nicht toxisch und zudem auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen, wie sie auf dem Mond und erdnahen Planeten wie Mars herrschen, vergleichsweise leicht zu synthetisieren. In Verbindung mit einem ähnliche Eigen- schaften aufweisenden lagerfähigen, flüssigen Brennstoff 104, kann ein mit dem Raketenantrieb 100 ausgestattetes Raumfahrzeug 136 unter Umständen auch wiederverwendet werden bzw, zur Erde zurückkehren. Darüber hinaus gestattet die Aufspaltung von Wasserstoffperoxid 110 innerhalb des Raketenantriebs 100 mittels der Separatoreinheit 160 in Sauerstoff O ₂ und dampfförmigen Wasserdampf H ₂ O zugleich die Be- drückung des ersten und zweitens Tanks 102, 106. Daher ist bei der ersten Ausführungsform von Fig. 1 kein zusätzlicher Tank mit einem Inertgas wie Helium etc. zur Bedrückung der Tanks 102, 106 vonnöten. Bei dem Raumfahrzeug 136 kann es sich beispielsweise um eine Rakete, einen Satelliten, eine Räumkapsel, ein Raumstation oder dergleichen handeln.

Weiterhin können in allen Leitungen bzw. rohrartigen Strängen des Raketenantriebs 100 erforderlichenfalls, der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht därgestellte Ventile bzw. Stellorgane vorge- sehen sein, die von einer gleichfalls nicht eingezeichneten elektro- nischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Raketenantriebs 100 und/oder des Raumfahrzeugs 136 kontrollierbar sind. Dasselbe gilt für Verbindungsknoten zwischen zwei oder mehr Leitungen bzw. durch (Mehrweg-)Ventile gebildete Verbindungsknoten. Die mindestens eine elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung ist hierbei dazu ausgebildet, sämtliche Abläufe bzw. Prozesse innerhalb des Raketen- antriebs 100 zu kontrollieren. Die Fig. 2 illustriert ein schematisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform eines Raketenantriebs. Die zweite Ausführungsform eines Raketenantriebs 200 umfasst erneut den ersten und zweiten Tank 102, 106, wobei der erste Tank 102 mit dem Brennstoff 104 und der zweite Tank 106 mit dem Oxidator 108:in Form von flüssigem Wasser- stoffperoxid 110 befüllt ist. Der Brennstoff 104 ist mittels:der Brennstoffpumpe P ₁ über die erste Hauptspeiseleitung 126 direkt der Brennkammer 122 des Haupttriebwerks 120 zuführbar. Entsprechend ist der Oxidator 108 mittels der Oxidatorpumpe P ₂ über die zweite Haupt- speiseleitung 128 der Brennkammer 122 zuführbar, wobei der Oxidator 108 bzw. das Wasserstoffperoxid 110 vor dem Eintritt in die Brenn- kammer 122 diese und die Hauptdüse 124 kühlt. Innerhalb der Brenn- kammer 122 kommt es zur innigen Vermischung des Brennstoffs 104 und des gasförmigen Oxidators 108 sowie zu deren Verbrennung zur Impuls- erzeugung.

Mittels der an die zweite Hauptspeiseleitung 128 angeschlossenen Ab- zweigleitung 130 ist wiederum ein einstellbarer Anteil des flüssigen Wasserstoffperoxids 110 in den Gasgenerator 140 überführbar, um ka- talytisch gasförmiges Wasserstoffperoxid zu erzeugen. Das gasförmige Wasserstoffperoxid 110 ist mittels der Leitungen L _1,2 der Turbine 150 zu- und abführbar und gelangt anschließend in die Separatoreinheit 160. Das von dem Gasgenerator 140 erzeugte gasförmige Wasserstoff- peroxid kann teilweise oder vollständig mit Hilfe des Überbrückungs- zweigs 154 an der Turbine 150 vorbeigeleitet ("Bypass") und somit zumindest teilweise auch auf direktem Weg in die Separatoreinheit 160 geleitet werden. Mit Hilfe des Überbrückungszweigs 154 und der Leitung L ₃ ist im Bedarfsfall noch das Lagekontrolltriebwerk 170 mit gasförmigem Wasserstoffperoxid versorgbar. An die Separatoreinheit 160 sind wiederum der Oxidatorstrang 180 und der Wasserdampfstrang 182 angeschlössen, die zur Bedrückung des in den Tanks 102, 106 be- vorrateten Brennstoffs 104 und des Oxidators 108 dienen. Mittels der Turbine 150 ist der optionale elektrische Generator 152 zu Erzeugung elektrischer Energie antreibbar.

Als wesentlicher Unterschied zu der ersten Ausführungsform verfügt die zweite Ausführungsform des Raketenantriebs 200 über einen Behäl- ter 202, der mit einem Inertgas 210, wie Helium, Neon, Argon etc. befüllt ist. Mittels einer Leitung L ₄ , die an den Wasserdampfstrang 182 angeschlossen ist, ist der erste Tank 102 mit dem Inertgas 210 bedrückbar bzw. beaufschlagbar. Weiterhin kann mittels einer optio- nalen Leitung L ₅ auch der zweite Tank 106 mit dem Inertgas 210 beauf- schlagt werden. Die zweite Leitung L ₅ kann hierbei, wie in Figur 2 illustriert, von der Leitung L ₄ abzweigen oder unabhängig von dieser, unmittelbar an den Behälter 202 angeschlossen sein (nicht darge- stellt).

Der Vorteil der zweiten Ausführungsform des Raketenantriebs 200 ist unter anderem darin zu sehen, dass heben der Möglichkeit der Bedrü- ckung der Tanks 102, 106 mit den Spaltprodukten (O ₂ , H ₂ O) des Wasser- stoffperoxids, also der einen Treibstoffkomponente des Raketenan- triebs 200, die Möglichkeit einer zumindest ergänzenden Bedrückung zumindest eines der Tanks 102, 106 mit dem Inertgas 210 aus dem Be- hälter 202 besteht. Die Bedrückung der Tanks 102, 106 erfolgt wiede- rum in Richtung der Pfeile 184, 186.

Nach Maßgabe eines Verfahrens zum Betrieb des Raketenantriebs 200 ist vorgesehen, dass der Brennstoff 104 über die erste Hauptspeise- leitung 126 dem Haupttriebwerk 120 zugeführt wird und das flüssige Wasserstoffperoxid aus der zweiten Hauptspeiseleitung 128 des Haupt- triebwerks 120 zumindest teilweise abgezapft bzw, abgezweigt und dem Gasgenerator 140 zugeführt wird. Infolgedessen kann eine mechanische Leistung der Turbine 150 unter der Kontrolle der Steuer- und/oder Regeleinrichtung in weiten Grenzen variiert werden. Das aus dem ka- talytischen Gasgenerator 140 austretende dampfförmige Wasserstoff- peroxid kann verfahrensgemäß mit Hilfe des Überbrückungszweig 154 zumindest teilweise um die Turbine 150 herumgeleitet und/oder dem Lageregeltriebwerk 170 zugeführt werden, was unter permanenter Kon- trolle der Steuer- und/oder Regeleinrichtung geschieht. Dieses be- deutet, dass das aus dem Gasgenerator 140 austretende gasförmige Wasserstoffperoxid - bis auf die, dem Lageregeltriebwerk 170 zuge- führten Mengen - vollständig über die Turbine 150 und/oder den Über- brückungszweig 154 bis in die Separatoreinheit 160 gelangt. Die Fig. 3 illustriert ein schematisches Schaltbild einer dritten Ausführungsform eines Raketenantriebs. Diese Ausführungsform eines Raketenantriebs 300 umfasst wiederum die beiden Tanks 102, 106, die mit dem Brennstoff 104 sowie dem Oxidator 108 in Form von Wasser- stoffperoxid 110 zumindest teilweise befüllt sind. Der Brennstoff 104 ist mittels der Brennstoffpumpe P ₁ über die erste Hauptspeiselei- tung 126 und der Oxidator 108 ist mittels der Oxidatorpumpe P ₂ über die zweite Hauptspeiseleitung 128 in die Brennkammer 122 des Haupt- triebwerks 120 förderbar, wobei die Kühlung der Hauptdüse 124 bzw. der Düsenerweiterung und der Brennkammer 122 mittels des Oxidators 108 bzw. des Wasserstoffperoxids 110 erfolgt.

Der Gasgenerator 140 ist erneut mittels der Abzweigleitung 130 mit der zweiten Hauptspeiseleitung 128 verbunden. Die Turbine 150 ist mittels der Leitung L ₁ aus dem Gasgenerator 140 mit gasförmigem Was- serstoffperoxid beaufschlagbar, das nach dem Durchlaufen der Turbine 150 über die Leitung L ₂ in die Separatoreinheit 160 ableitbar ist. Im Gegensatz zu den beiden ersten Ausführungsformen fehlt hier der optionale Überbrücküngszweig 154 ("Bypass") der Turbine 150 nach Maßgabe der Fig. 1, 2. Mittels der Turbine 150 ist der hier obliga- torische elektrische Generator 152 (mit einer durchgezogenen Linie dargestellt) zur Gewinnung elektrischer Energie antreibbar. Das La- geregeltriebwerk 170 ist.unter anderem mittels der Leitung L ₃ speis- bar. Zwischen der Leitung L ₁ und der Leitung L ₃ kann mittels eines nicht dargestellten Ventils eine beliebige Volumenstromaufteilung vorgesehen sein. Der in dem zweiten Tank 106 befindliche Oxidator 108 in Form des flüssigen Wasserstoffperoxids 110 ist analog zu den Ausführungsformen von Fig. 1, 2 mit Hilfe des von der Separatorein- heit 160 ausgehenden Sauerstoffstrangs 180, wie mit dem weißen Pfeil 186 angedeutet, bedrückbar. Die punktierten Kreise im Oxidator- und Wasserdampfstrang 180, 182 der Separatoreinheit 160 dienen analog zu den Fig. 1, 2 lediglich zur Veranschaulichung der in diesen Strängen strömenden chemischen Verbindungen (O ₂ , dampf- bzw. gasförmiges H ₂ O)., Der Raketenantrieb 300 ist erneut in das Raumfahrzeug 136 inte- griert. Als ein wesentlicher Unterschied zu den beiden Ausführungsformen von Fig. 1, 2 verfügt die dritte Ausführungsform unter anderem über eine Elektrolyseeinheit 302 nebst zugehöriger Leitungen, die für einen Hochdruck- und/oder Hochtemperaturbetrieb ausgebildet ist. Die Elektrolyseeinheit 302, die vorzugsweise mindestens eine sauer- stoffionenleitende Festoxid-Elektrolysezelle umfasst, ist mittels des Wasserdampfstrangs 182 mit der Separatoreinheit 160 verbunden. Die Versorgung der Elektrolyseeinheit 302 mit der betriebsnotwendi- gen elektrischen Energie kann zum Beispiel mittels des von der Tur- bine 150 angetriebenen elektrischen Generators 152 oder einer nicht dargestellten, externen weiteren elektrischen Energiequelle erfol- gen. Der Elektrolyseeinheit 302 ist ferner ein hochenergetischer Wasserstoffstrang 310 und ein hochenergetischer Sauerstoffstrang 312 zur Ableitung der durch die Elektrolyse aus dem zugeführten Wasser entstehenden Reaktionsprodukte H ₂ und O ₂ zugeordnet. Die beiden punk- tierten Kreise mit den darin enthaltenen chemischen Bezeichnungen H ₂ und O ₂ dienen erneut:lediglich zur Verdeutlichung der in den unter Hochdruck und/oder hoher Temperatur stehenden Strängen 310, 312 von der Elektrolysezelle 302 abgeführten Stoffe. Der Sauerstoffstrang 312 der Elektrolysezelle 302 ist mit dem Oxidatorstrang 180 der Se- paratoreinheit 160 gekoppelt. Als ein weiterer Unterschied ist bei der dritten Ausführungsform an den Wasserstoffstrang 310 ein erster Hochdruckspeicher 320 zur Be- vorratung des von der Elektrolysezelle 302 gelieferten Wasserstoffs H ₂ angeschlossen, Von dem Wasserstoffstrang 310 zweigt eine weitere Leitung L ₆ ab, mittels der auch der im ersten Tank 102 bevorratete Brennstoff 104 in Richtung des weißen Pfeils 184 bedrückbar ist, so dass beide Tanks 102, 106 dauerhaft bedrückt sind und eine zuverläs- sige wiederholte Zündung des Haupttriebwerks 120 im Bedarfsfall ge- währleistet ist. Der Sauerstoffstrang 312 der Elektrolyseeinheit 302 ist darüber hinaus mittels einer Leitung L ₇ mit einem zweiten Hoch- druckspeicher 322 zur Aufnahme des von der Elektrolyseeinheit 302 gelieferten Sauerstoffs O ₂ verbunden.

Die beiden Hochdruckspeicher 320, 322 gestatten ferner den Betrieb einer ganzen Anzahl von nachfolgend kurz erläuterten, exemplarischen Sub- bzw. Nebensystemen des Raketenantriebs 300. So ist an den ersten Hochdruckspeicher 320 für Wasserstoff H ₂ eine weitere Leitung L ₈ angeschlossen, die mit der Hauptdüse 124 des Haupttriebwerks 120 verbunden ist. Entsprechend führt eine weitere Leitung L ₉ vom zweiten Hochdruckspeicher 322 für Sauerstoff O ₂ zu der Hauptdüse 124 des Haupttriebwerks 120. Hierdurch lässt sich im Be- darfsfall zum Beispiel eine spezifische Impulserhöhung des Haupt- triebwerks 120, eine komplexe Schubvektorsteuerung des Haupttrieb- werks 120 zur Flugbahnänderung des Raumfahrzeugs 136 oder derglei- chen realisieren, was mit den ersten beiden Ausführungsformen des Raketentriebwerks nach Maßgabe der Fig. 1, 2 nicht möglich ist.

Weiterhin führen zwei Leitungen L _10,11 von den beiden Hochdruckspei- chern 320, 322 zu dem Lageregeltriebwerk 170, so dass dieses mit hochenergetischem Sauerstoff O ₂ und Wasserstoff H ₂ betreibbar ist, Was im Vergleich zu der Speisung mit gasförmigem Wasserstoffperoxid über die Leitung L ₃ ausgehend von dem Gasgenerator 140 - wie bei den Ausführungsformen von Fig. 1, 2 vorgesehen - die Erzeugung wesent- lich höherer spezifischer Impulse mittels des Lageregeltriebwerks 170 gestattet.

Darüber hinaus sind hier abweichend von den Ausführungsformen nach Maßgabe der Fig. 1, 2 eine Verteidigungseinheit 330 und/oder eine Hochenergieeinheit 332 mit Hilfe weiterer Leitungen L _12,13 mit den Hochdruckspeichern 320, 322 verbunden. Bei der Verteidigungseinheit 330 kann es sich beispielsweise um eine nicht dargestellte Leicht- gaskanone mit einem vorzugsweise integrierten Rückstoßausgleich zum Beschleunigen eines Projektils auf eine Austrittsgeschwindigkeit von bis zu 60 km/s handeln. Der Betrieb der Leichtgaskanone ist mittels des, in den Hochdruckspeichern 320, 322 bevorrateten Wasserstoffs H ₂ und/oder des Sauerstoffs O ₂ möglich. Der Wasserstoff H ₂ dient als das Projektil beschleunigendes Leichtgas, während ein Gemisch aus Was- serstoff H ₂ und Sauerstoff O ₂ (Knallgas) als eigentliche Treibladung anstelle von Schwarzpulver etc. fungiert. Infolgedessen ist eine be- trächtliche Gewichtsreduzierung im Verhältnis zum Einsatz von Schwarzpulverpatronen bei einer zugleich erhöhten Austrittsgeschwin- digkeit erreichbar. Ein definierter Ausstoß des Beschleunigüngsgases H ₂ sorgt mittels einer geeignet positionierten Gegendüse zugleich für einen Impulsausgleich, so dass eine Position des Raumfahrzeugs 136 im Wesentlichen unverändert bleibt.

Darüber hinaus kann die Verteidigungseinheit 330 mit einem nicht dargestellten Lasersystem gebildet sein, das ebenfalls mit dem Sau- erstoff O ₂ und Wasserstoff H ₂ aus den beiden Hochdruckspeichern 320, 322 sowie mit dem Strom des elektrischen Generators 152 versorgt werden kann.

Bei der Hochenergieeinheit 332 kann es sich weiterhin um eine belie- bige andere Vorrichtung handeln, zu deren Betrieb ebenfalls unter Hochdruck stehender Wasserstoff H ₂ und Sauerstoff O ₂ notwendig ist.

Im Bereich von nicht bezeichneten Anschluss- bzw. Verbindungsstellen (Knoten) zwischen den Leitungen L _{8, 10} L _9,11 L _{10, 12} L _11,13 und anderer sind vorzugsweise jeweils nicht dargestellte Ventile zur Durchlasskon- trolle und/oder Aufteilung der jeweiligen Stoffströme (O ₂ , H ₂ ,H ₂ O ₂ , Brennstoff etc.) vorgesehen, die zudem in flüssiger und/oder gasför- miger Phase vorliegen können. Darüber hinaus können Ventile an oder in beliebigen Abschnitten der Leitungen vorgesehen sein.

Als weiterer Unterschied können optional eine Sauerstoffspeicherein- heit 340 und eine Wasserspeichereinheit 342 vorgesehen sein, so dass ein nicht dargestelltes Lebenserhaltungssystem des Raumfahrzeugs 136 mit Sauerstoff O ₂ und Wasser H ₂ O für eine z. B. an Bord des Raumfahr- zeugs 136 befindliche menschliche Besatzung dauerhaft versorgbar ist. Hierdurch sind längere Aufenthalte im Raum bzw. ggfls. auch Reisen zum Mond und/oder erdnahen Planeten wie dem Mars realisier- bar. Zu diesem Zweck ist die Sauerstoffspeichereinheit 340 mittels einer weiteren Leitung L ₁₄ mit dem Oxidatorstrang 180 der Separa- toreinheit 160 verbunden und die Wasserspeichereinheit 342 ist über eine Leitung L ₁₅ an den Wasserstrang 182 der Separatoreinheit 160 an- geschlossen.

Auch die dritte Ausführungsform des Raketenantriebs 300 lässt sich mit Hilfe einer Vielzahl von der Steuer- und /oder Regeleinrichtung kontrollierten Verfahren bzw. Abläufen auf eine optimale Art und Weise betreiben bzw. nutzbringend einsetzen.

So kann beispielsweise flüssiges Wasserstoffperoxid H ₂ O ₂ aus dem zweiten Tank 106 mittels des Gasgenerators 140 zunächst in gasförmi- ges Wasserstoffperoxid H ₂ O ₂ verwandelt werden und mittels der Turbine 140 und des elektrischen Generators 150 verstromt werden.

Das aus der Turbine 150 über die Leitung L ₂ austretende gasförmige Wasserstoffperoxid wird mithilfe der Separatoreinheit 160 in Sauer- stoff O ₂ und Wasser H ₂ O aufgespalten. Der Sauerstoff O ₂ und das flüs- sige und/oder dampfförmige Wasser H ₂ O lassen sich dann in einer Sau- erstoffSpeichereinheit 340 und in einer Wasserspeichereinheit 342 längerfristig zur weiteren Verwendung bevorraten. Das aus der Sepa- ratoreinheit 160 austretende Wasser H ₂ 0 wird mittels der Elektroly- seeinheit 302 in Wasserstoff H ₂ und Sauerstoff O ₂ zerlegt, die ge- trennt voneinander dauerhaft in einen ersten Hochdruckspeicher 320 für H ₂ und in einen zweiten Hochdruckspeicher 322 für O ₂ zur beliebi- gen weiteren Verwendung eingespeichert werden.

Als Verwendungen des jeweils unter Hochdruck in den Hochdruckspei- chern 320, 322 bevorrateten Wasserstoffs H ₂ und des Sauerstoffs 0 ₂ kommen zum Beispiel das Einspritzen in die Hauptdüse 124 des Haupt- triebwerks 120, die Speisung des Lageregeltriebwerks 170, sowie die Versorgung der Verteidigungseinheit 330 in Form einer Leichtgaska- none bzw. der Hochenergieeinheit 332 in Betracht (Sub- bzw. Nebenan- triebe).

Es versteht sich hierbei von selbst, dass eine Vielzahl weiterer Verfahren bzw. Prozesse, jeweils unter Kontrolle der nicht darge- stellten elektronischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Be- trieb des Raketenantriebs 300 nach Maßgabe der dritten Ausführungs- form von Fig. 3 möglich sind.

Die Fig. 4 illustriert ein schematisches Schaltbild einer vierten Ausführüngsform eines Raketenantriebs. Diese Ausführungsform eines Raketenantriebs 400 umfasst eine Elektro- lyseeinheit (402), die vorliegend eine protonenleitende Festoxid- Elektrolysezelle umfasst. Im Vergleich zur in der Figur 3 gezeigten Ausführungsform entfällt dadurch die Separatoreinheit 160, und das Abgas der Turbine 150 kann direkt der Elektrolyseeinheit 402 zugeführt werden. Der Oxidatorstrang 180' führt bei dieser Ausführungsform dicht nur Sauerstoff, sondern auch Wasserdampf und der Wasserdampfstrang 182' wird zum Wandlungstrang, der wie der Oxidatorstrang 180' ein Wasserdampf-Sauerstoff-Gemisch enthält, nur dass die Zuführung direkt zur Elektrolyseeinheit 402 besteht. Die optionale Wassereinheit 342' und Sauerstoffspeichereinheit 340' können zusammen am Oxidatorstrang 180' akkommodiert werden.

Die Erfindung betrifft einen Raketenantrieb umfassend einen ersten Tank und einen zweiten Tank, wobei der erste Tank mit einem Brenn- stoff und der zweite Tank mit einem Oxidator, wie flüssigem Wasser- stoffperoxid, zum Speisen mindestens eines vorzugsweise wiederholt zündbaren Haupttriebwerks des Raketenantriebs befüllt ist. Dem Rake- tenantrieb ist ein Gasgenerator zugeordnet, der dazu ausgebildet ist, dampfförmiges Wasserstoffperoxid zu erzeugen. Nach dem Durch- strömen mindestens einer Turbine kann das Wasserstoffperoxid zumin- dest teilweise einer Separatoreinheit zuführbar seih, die dazu aus- gebildet ist, dampfförmiges Wasserstoffperoxid in Wasserdampf und gasförmigen Sauerstoff zu zerlegen. Alternativ oder zusätzlich kann das Wasserstoffperoxid einer Elektrolyseeinheit zuführbar sein, die dazu ausgebildet ist, aus ihr zugeführtem Wasserstoffperoxid und/oder diesem nachgelagertem Wasserdampf gasförmigen Sauerstoff und gasförmigen Wasserstoff zu erzeugen.

Hierdurch ist der Raketenantrieb einschließlich all seiner Subsys- teme mit Wasserstoffperoxid H ₂ O ₂ als ein umweltverträglicher Oxidator in Verbindung mit einem flüssigen, lagerfähigen und ebenfalls eine möglichst geringe Toxizität aufweisenden Brennstoff betreibbar.

Darüber hinaus hat die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb des Rake- tenantriebs sowie ein Raumfahrzeug zum Gegenstand.. Bezugszeichenliste

100 Raketenantrieb (1. Var.)

102 erster Tank

104 Brennstoff

106 zweiter Tank

108 Oxidator

110 Wasserstoffperoxid

120 Haupttriebwerk

122 Brennkammer (Haupttriebwerk)

124 Hauptdüse (Haupttriebwerk, Düsenerweiterung)

126 erste Hauptspeiseleitung (Oxidator)

128 zweite Hauptspeiseleitung (Brennstoff)

130 Abzweigleitung

136 Raumfahrzeug

140 Gasgenerator

150 Turbine

152 elektrischer Generator

154 Überbrückungszweig (Turbine)

160 Separatoreinheit

170 Lageregeltriebwerk

180, 180' Oxidatorstrang (Separatoreinheit)

182, 182' Wasserdampfstrang (Separatoreinheit)

184 weißer Pfeil

186 weißer Pfeil

200 Raketenantrieb (2. Var.)

202 Behälter (Inertgas)

210 Inertgas

300 Raketenantrieb (3. Var.)

302 Elektrolyseeinheit (Hochdruck/Hochtemperatur)

310 (hochenergetischer) Wasserstoffstrang

312 (hochenergetischer) Sauerstoffstrang

320 erster Hochdruckspeicher (Wasserstoff)

322 zweiter Hochdruckspeicher (Sauerstoff)

330 Verteidigungseinheit

332 Hochenergieeinheit 340, 340' Sauerstoffspeichereinheit

34:2, 342' Wasserspeichereinheit

400 Raketenantrieb (4. Var.)

402 Eletrolyseeinheit L ₁ Leitung (Turbine)

L ₂ Leitung (Turbine) L ₃ Leitung (Lageregeltriebwerk)

L ₄ Leitung (Bedrückung erster Tank) L ₅ Leitung (Bedrückung zweiter Tank)

L ₆ Leitung (Bedrückung erster Tank)

L ₇ Leitung (Anbindung erster Hochdruckspeicher)

L ₈ Leitung (Hauptdüse)

L ₉ Leitung (Hauptdüse)

L ₁₀ Leitung (Lageregelungstriebwerk)

L ₁₁ Leitung (Lageregelungstriebwerk)

L ₁₂ Leitung (Verteidigungs-/Hochenergieeinheit)

L ₁₃ Leitung (Verteidigungs-/Hochenergieeinheit)

L ₁₄ Leitung (Sauerstoffspeiehereinheit)

L ₁₅ Leitung (Wasserspeichereinheit)

P ₁ Brennstoffpumpe P ₂ Oxidatorpumpe