Mit Bio-Propan in die Erdumlaufbahn

Tech Secretary Peter Kyle kündig­te die staatlichen Investitionen am 29. Januar auf der Europäischen Raumfahrtkonferenz in Brüssel an.

Prime soll Ende 2025 auf dem schottischen Weltraumbahnhof SaxaVord starten, einem von zwei lizenzierten Vertikalstart-Raumfahrtzentren in Europa.

Das Projekt – so Kyle – werde die Position des Vereinigten Königreichs als führender Kleinsatellitenhersteller und Weltmarktführer in der Raumfahrt stärken und im Rahmen des Regierungsplans für den Wandel ­140 hoch bezahlte Arbeitsplätze in der Region schaffen. Bereits jetzt ist Großbritannien ein wichtiger Akteur in der Satellitenindustrie. In Glasgow werden mehr Satelliten gebaut als in jeder anderen Stadt Europas.

Die Regierung erhofft sich, mit dem Projekt Startinvestitionen in das Vereinigte Königreich zu locken. Da die euro­päische Nachfrage nach Satelliten bis 2033 auf 50 Mrd. US-Dollar geschätzt wird, würden selbst 2 % davon ­allein der britischen Wirtschaft Einnahmen in Höhe von 1 Mrd. US-Dollar bescheren.

Für Orbex bedeutet die üppige Finanzspritze Planungssicherheit. Dazu Philip Chambers, CEO von Orbex: „Diese Inves­tition ebnet uns nicht nur den Weg für den Start unserer ersten Rakete in diesem Jahr, sondern auch für die Entwicklung einer größeren Rakete, mit der wir an der Euro­pean Launcher Challenge teilnehmen können. Diese Entwicklungsziele sind für unsere längerfristige Entwicklung von entscheidender Bedeutung.“

„Grüner“ Ansatz

Orbex hat sich verpflichtet, die ESA-Ini­tiative Clean Space zu unterstützen. Mit einem sorgfältig gewählten Ansatz zur Verringerung der Umweltauswirkungen verbessert das Unternehmen den Kohlenstoff-Fußabdruck und die Auswirkungen des Lebenszyklus der Orbex-Trägerrakete dramatisch. Prime ist auf dem besten Weg, das erste einer neuen Generation von besonders umweltfreundlichen und nachhaltigen Trägersystemen zu werden.

Die 19 m lange zweistufige Rakete wird von sieben 3D-gedruckten Triebwerken angetrieben. Die sechs Triebwerke der ers­ten Stufe bringen die Rakete durch die Atmosphäre auf eine Höhe von etwa 80 km. Das einzige Triebwerk auf der zweiten Stufe ist dafür da, die Reise in eine niedrige Erdumlaufbahn (Low Earth Orbit, LEO) zu vollenden und den Abwurf der Nutzlast in die Erdumlaufbahn zu ermöglichen.

Schlüsselelement des ambitionierten Umweltkonzepts ist die erstmalige Verwendung von ­Bio-LPG als Raketentreibstoff anstelle herkömmlicher raffinierter fossiler Kerosin­produkte wie Rocket Propellent-1 (RP-1). Dieser Treibstoff, geliefert von Calor UK, ermöglicht es, die Kohlenstoffemissionen im Vergleich zu anderen Raketen ähnlicher Größe erheblich zu reduzieren. Eine Studie der Universität Exeter hat ergeben, dass ein einziger Start der Orbex Prime-Rakete 96 % weniger Kohlenstoffemissionen verursacht als vergleichbare Raumfahrtsysteme, die fossile Brennstoffe verwenden.

Prime ist außerdem eine wiederverwendbare Rakete, die so konstruiert wurde, dass sie keine Trümmer auf der Erde und in der Umlaufbahn hinterlässt.

Vorteile des Treibstoffs Propan

Propan? Damit soll eine Rakete angetrieben werden? Viele, die Propan nur als Flaschengas zum Grillen kennen, können es nicht glauben. Tatsache ist aber, dass die flüssige Kombination von Propan und Sauer­stoff den Kombinationen von Methan, Kerosin oder anderen Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff im Hinblick auf den volumenbezogenen Energiegehalt weit überlegen ist.

Aufgrund seines niedrigen Schmelzpunkts von -187,7 °C ­(Methan: -182 °C) kann Propan sehr weit heruntergekühlt und verdichtet werden, bevor es fest wird. Der Siedepunkt von Propan andererseits ist mit -42 °C ­besonders hoch (Methan: -161,5 °C). Beim Abkühlen ergibt sich dadurch eine außergewöhnliche Dichtezunahme. Niedriger Schmelzpunkt und Dichteerhöhung führen dazu, dass Propan und Sauerstoff bei der gleichen Temperatur ohne Energieverlust in die Rakete gefüllt werden können.

Ein weiterer Vorteil von Propan liegt darin, dass es gut verfügbar und preisgüns­tig ist. Propan lässt sich bei Raumtemperatur bereits mit etwas mehr als 8 bar verflüssigen. Aufwendiges Handling und kostspielige Lagerhaltung sind nicht nötig,

Berücksichtigt man, dass Methan­emissionen auf hundert Jahre gerechnet 25 mal so schädlich sind wie CO₂, spricht auch das Treibhauspotenzial für die umweltfreundlichere Lösung Propan, dessen GWP (Global Warming Potential) bei 3 liegt.

Futuria Flüssiggas

Als Haupttreibstoff für die erste in ­Europa entwickelte Mikrorakete liefert Calor Gas Ltd., der führende britische Anbieter von Flüssiggas (LPG), im Rahmen einer exklusiven Partnerschaft Futuria-Flüssiggas (früher ­BioLPG). Das wurde im Dezember 2021 vereinbart. Der sauber verbrennende erneuerbare Treibstoff wird aus ­einer Mischung von Abfällen, Reststoffen und nachhaltig beschafften Materialien hergestellt und ist ein gleichwertiger Ersatz für Flüssiggas:. Bei gleicher Leistung reduziert es die Kohlenstoffemis­sionen im Vergleich zu fossilem LPG nochmals deutlich.

Die Einführung von Futuria Flüssiggas im Vereinigten Königreich ist erklärter Teil des Unternehmensziels von Calor, seine Energieprodukte bis 2040 zu 100 % aus erneuerbaren Quellen zu beziehen. Das Unternehmen wolle „Privat- und Geschäftskunden auf eine Reise zur drastischen Verringerung ihres CO₂-Fußabdrucks“ mitnehmen und freue sich, „die Anwendungen von Futuria Flüssiggas auf die Raumfahrt auszuweiten!“

Anlässlich des Abkommens sagte Chris Larmour, CEO von Orbex: „Die Minimierung der Umweltauswirkungen von Starts war ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Konstruktion von Prime. Ebenso wie ein massearmes und kohlenstoffarmes Trägersystem trägt die Verwendung eines einzigen erneuerbaren Treibstoffs wie ­Futuria Flüssiggas dazu bei, die Kohlenstoff­emissionen von ­Prime im Vergleich zu anderen Träger­raketen mit herkömmlichen Kohlenwasserstofftreibstoffen um bis zu 96 % zu senken. Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit Calor und seinem technischen Team“.

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www.calor.co.uk