Die ultimative Wasserstoffrakete?

Wie ich vor Kurzem gelernt habe, ist monoatomarer Wasserstoff, entsprechendem Stickstoff hinsichtlich des spezifischen Impulses (Isp) überlegen (wenn auch nicht in puncto Schub). Auf der Suche nach dem ultimativen, chemischen Raketenmotor kommt man also an Wasserstoff kaum vorbei. Zu diesem Schluss kamen auch die Autoren dieser ausgezeichneten Publikation. Ihr Vorschlag: Metallischer Wasserstoff. Auf den ersten Blick ähnelt dieser Ansatz jenem von John D. Clark (hier diskutiert): In seiner metallischen Form ist Wasserstoff atomar anstatt molekular. Die im Raketenmotor stattfindende Rückumwandlung von H in H2 ginge mit einer gewaltigen Energiefreisetzung einher.

Es wird aber noch besser: Zum einen wäre die Dichte des Metalls um etwa den Faktor 10 größer als jene des Gases. Das brächte kleinere Tanks und größeren Schub mit sich. Weiters spekulieren die Autoren, das Metall könne bei Umgebungsbedingungen (sprich gemäßigter Temperatur und Druck) metastabil sein. Sie ziehen den Vergleich mit Diamanten, die erst einmal entstanden ebenfalls an der Luft metastabil sind. Im Gegensatz zur flüssigen, wäre die metallische Variante des Wasserstoffs also nicht kryogen. Der größte Pluspunkt wäre aber der theoretisch erzielbare Isp: Die Autoren kamen auf einen Wert von bis zu 1700 s! Zum Vergleich: NERVA, ein atomarer Raketenmotor erreichte „nur“ 710 s (841 s in Vakuum). Gut, das war in den 1960ern. Moderne, nukleare Raketen erreichten wohl höhere Werte – und wenn alle übrigen theoretischen Stricke rissen, bliebe immer noch Antimaterie. Trotzdem: Ein chemischer Raketenmotor wäre einem nuklearen vielleicht doch nicht zwingend unterlegen.

Natürlich müsste man zuvor das ein oder andere technische Problem lösen. Da wäre zunächst die Temperatur. Ein Isp von 1700 s ginge laut der Publikation mit einer Brennkammertemperatur von > 7000 K einher – etwas zu heiß für aktuelle Materialien. Die Hitze ließe sich natürlich senken, indem man den Treibstoff verdünnte, aber darunter würde auch die Leistung leiden. Allerdings würde selbst eine abgeschwächte Variante dieses Treibstoffes alle bisher eingesetzten in den Schatten stellen. Wenn man ihn denn auch herstellen könnte. Um ihn metallisch werden zu lassen, müsste man Wasserstoff „etwas“ unter Druck setzen. Wie die Autoren anmerken, liegen aktuelle Schätzungen bei 400 – 600 GPa. Zum Vergleich: Das Eisen im Kern unseres Planeten soll unter einem Druck von bis zu 377 GPa stehen. Selbst die Erde kann hier also nicht mithalten. Jupiter könnte es wahrscheinlich. In seinem Kern werden große Mengen an metallischem Wasserstoff vermutet Wir müssten also bloß einen Weg finden, die dort herrschenden Zustände, großtechnisch nachzuahmen. Was dem Jupiter erlaubt ist, wird vielleicht eines Tages auch dem Menschen erlaubt sein.

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