Warum wurde Alkohol als Treibstoff für die ersten amerikanischen Weltraumraketen ausgewählt?

Ich war überrascht zu lesen, dass Redstone 75 % Ethylalkohol als Brennstoff verwendete. Es sieht so aus, als ob diese Idee später aufgegeben wurde und moderne Raketen stattdessen rektifiziertes Erdöl oder flüssigen Wasserstoff zum Verbrennen mit LOX verwenden. Ich denke, es wäre wirklich seltsam für jemanden, an den Alkohol zu denken, bevor er zuerst den üblichen Düsentreibstoff, Kerosin, probiert. Aus welchen Gründen wurde der Alkohol ursprünglich ausgewählt?

verwandt: youtube.com/watch?v=Eauxlp1wN8Q schnelle Antwort: Alkohol lässt sich leicht verdünnen, um die Motortemperatur zu senken, was für die damalige Kühltechnologie wichtig ist.
Die allererste amerikanische Weltraumrakete war Bumper 5 mit einer deutschen V-2/A-4-Rakete als Erststufe und einem amerikanischen WAC Corporal als Zweitstufe. Keine Umlaufbahn, aber eine maximale Höhe von 393 km, deutlich über der Karman-Linie. 75 % Ethylalkohol und LOX für die erste Stufe verwendet.

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Der Motor des Redstone basierte stark auf dem Motor des deutschen V-2 , der ebenfalls 75-prozentigen Ethylalkohol-Kraftstoff mit flüssigem Sauerstoff verwendete.

Robert Goddards erste Raketenexperimente mit Flüssigbrennstoff verwendeten Benzin mit flüssigem Sauerstoff, das extrem heiß brannte – Goddard brannte bei seinen frühen Flügen mehrere Düsen und Brennkammern aus. Herauszufinden, wie Brennkammer und Düse gekühlt werden können, wurde zum großen Hindernis für die Entwicklung leistungsstärkerer Motoren.

Ein Weg war die regenerative Kühlung: Der Kraftstoff wurde durch Rohre um den Motor und die Düse geleitet, um Wärme abzuziehen, bevor der Kraftstoff in die Brennkammer gesprüht wurde. Dies war komplex, und wenn Jet-Kerosin (das aus einer Mischung verschiedener Kohlenwasserstoffe hergestellt wird) verwendet wurde, verdampfte ein Teil des Kraftstoffs und bildete Gasblasen, die nicht viel Wärme transportierten, und ein Teil des Kraftstoffs polymerisierte oder "Koks", Verstopfung der Kühlrohre. Ethylalkohol hingegen verdampfte, aber kein Koks, und das Verdünnen mit Wasser hielt die Temperaturen so niedrig, dass die Verdampfung in den Kühlrohren kein unüberwindbares Problem darstellte. Das Wasser nahm in der Brennkammer viel Wärme auf und wurde als Dampf ausgestoßen, wodurch eine Reaktionsmasse zur Erzeugung von Schub bereitgestellt wurde, ohne zur Verbrennung beizutragen.

Nebenbei bemerkt, Bacardi 151 oder eine ähnliche hochprozentige Spirituose besteht im Wesentlichen aus 75 % Ethylalkohol und 25 % Wasser. Wenn Sie jemals einen flambierten Schuss oder ein Dessert hatten, ist das im Grunde genommen Redstone-Raketentreibstoff – aber das Verbrennen mit LOX (etwas dichter als Wasser) anstelle von atmosphärischem Sauerstoff (nur etwa 20 % der Luft um uns herum) macht viel aus heißer und schneller brennen.

IIRC, der Grund, warum A-4/V-2 Ethanol anstelle von Kerosin verwendete, war, dass letzteres als kriegswichtig angesehen wurde: Die Nazis brauchten es für die Flugzeuge und der Vorrat war begrenzt. Also mussten von Braun und sein Team ein anderes Treibmittel verwenden. Ethanol war verfügbar und einfach zu handhaben.
@DarkDust Militärflugzeuge im Zweiten Weltkrieg brauchten Benzin, kein Kerosin. Düsentriebwerke befanden sich in der Entwicklung, aber nicht in der Massenproduktion. Aber das Angebot an allen Mineralölprodukten war ohnehin sehr begrenzt, stattdessen wurde Kohleverflüssigung eingesetzt. Der Ethylalkohol wurde mit Wasser gemischt, um Kühlprobleme zu vereinfachen.
@DarkDust Benzin für Kolbenmotoren hätte wie heute mit 5 bis 10 % Ethylalkohol gemischt werden können. Während des Krieges waren auch Kartoffeln, die zur Herstellung von Ethylalkohol verwendet wurden, nur begrenzt verfügbar.
@Uwe: Du hast Recht. Ich habe gerade das in "Zündung!" gefunden: "Ende 1931 konstruierte Klaus Riedel vom VfR einen Motor für eine neue Kombination, und er wurde Anfang 1932 gezündet. Er verwendete wie üblich flüssigen Sauerstoff, aber den von Riedel konzipierten Kraftstoff und Willy Ley, war ein 60:40-Gemisch aus Äthylalkohol und Wasser. Die Leistung lag etwas unter der von Benzin, aber die Flammentemperatur war viel niedriger, die Kühlung war einfacher und die Hardware hielt länger. Dies war der Hauptbeitrag des VfR Treibmitteltechnologie, die in gerader Linie zur A-4 (oder V-2) führte und es war ihre letzte."
Nicht nur die A-4/V-2 verwendeten Ethylalkohol und LOX, auch die Vorgänger A-1, A-2, A-3 und A-5.
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