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Raketentreibstoff, der sauberer, sicherer und trotzdem voller Energie ist

09.04.2019

WikiImages, pixabay.com, CC0

Symbolisches Bild

Untersuchungen, die in Science Advances veröffentlicht wurden, zeigen, dass es möglich sein könnte, Raketentreibstoff herzustellen, der viel sauberer und sicherer ist als die heute gebräuchlichen hypergolischen Treibstoffe. Und doch genauso effektiv. Die neuen Brennstoffe verwenden einfache chemische "Auslöser", um die Energie eines der spannendsten neuen Materialien, einer Klasse von porösen Feststoffen, bekannt als metallorganische Gerüste oder MOFs, freizusetzen. MOFs bestehen aus Cluster von Metallionen und einem organischen Molekül, das als Linker bezeichnet wird.

Satelliten und Raumstationen, die für längere Zeit im Orbit bleiben, sind auf Hypergole angewiesen, Brennstoffe, die so energiereich sind, dass sie sich in Gegenwart eines Oxidationsmittels sofort entzünden (da es keinen Sauerstoff zur Unterstützung der Verbrennung außerhalb der Erdatmosphäre gibt). Die derzeit hauptsächlich eingesetzten hypergolischen Kraftstoffe hängen von Hydrazin ab, einer hochgiftigen und gefährlich instabilen chemischen Verbindung, die aus einer Kombination von Stickstoff- und Wasserstoffatomen besteht. Kraftstoffe auf Hydrazinbasis sind so krebserregend, dass Menschen, die damit arbeiten, sich so schützen müssen, als ob sie sich selbst auf die Raumfahrt vorbereiten würden. Trotz aller Vorsichtsmaßnahmen werden jährlich rund 12.000 Tonnen Hydrazin-Kraftstoffe von der Luft- und Raumfahrtindustrie in die Atmosphäre abgegeben.

"Dies ist ein neuer, sauberer Ansatz zur Herstellung von leicht brennbaren Kraftstoffen, die nicht nur wesentlich sicherer sind als die derzeit verwendeten, sondern auch sehr schnell reagieren oder verbrennen, was eine wesentliche Eigenschaft von Raketentreibstoff ist", sagt Tomislav Friščić. Er ist Professor am Chemistry Department von McGill und Co-Senior-Autor der Studie zusammen mit dem ehemaligen McGill-Forscher Robin D. Rogers.

"Obwohl wir uns noch in den Anfängen der Arbeit mit diesen Materialien im Labor befinden, eröffnen diese Ergebnisse die Möglichkeit, eine Klasse neuer, sauberer und gut abstimmbarer hypergolischer Kraftstoffe für die Luft- und Raumfahrtindustrie zu entwickeln", sagt der Erstautor Hatem Titi, ein Postdoc, der im Labor von Friščić arbeitet.

Friščić ist an der Kommerzialisierung dieser Technologie interessiert und wird mit McGill und Acsynam, einem bestehenden Spin-off-Unternehmen aus seinem Labor, zusammenarbeiten, um dies zu erreichen.

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