J-2 (Raketentriebwerk)

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Eigenschaften des J-2 Raketentriebwerks

J-2 ist die Bezeichnung für ein Raketentriebwerk, das bei der Mondrakete Saturn V zum Einsatz kam. Es war einst das größte mit flüssigem Wasserstoff betriebene Triebwerk der USA, wurde jedoch mit der Entwicklung des Haupttriebwerkes des Space Shuttle übertroffen.

Verwendung des J-2[Bearbeiten]

Fünf J-2-Triebwerke wurden in der zweiten Stufe (S-II) der Saturn V verwendet. Jeweils ein J-2-Triebwerk kam in der dritten Stufe (S-IVB) der Saturn V sowie in der baugleichen zweiten Stufe (ebenfalls S-IVB) der Saturn IB zum Einsatz. In Studien für geplante Nova-Raketen wurden verschiedene Konfigurationen vorgeschlagen, deren Oberstufen ebenfalls von J-2-Triebwerken angetrieben worden wären.

Ein einzigartiges Charakteristikum des J-2 war, dass es mehrmals gezündet werden konnte. So wurde das J-2-Triebwerk der dritten Stufe der Saturn V während des Fluges zweimal benutzt. Die erste Brennperiode dauerte zweieinhalb Minuten und diente dazu, das Raumschiff in die Erdumlaufbahn zu bringen. Nachdem die Crew die korrekte Funktion des Raumschiffes überprüft hatte und das Triebwerk wieder zündfähig war, wurde das J-2-Triebwerk nochmals für 6 Minuten und 30 Sekunden gezündet, um das Schiff auf Mondkurs zu bringen, von der NASA TLI (Trans Lunar Injection) genannt.

Zum erneuten Zünden des Triebwerks war eine längere Pause erforderlich, um einzelne Teile abkühlen zu lassen und für die Turbopumpen eine ausreichende Menge gasförmigen Wasserstoffs verfügbar zu haben, um diese wieder zu starten. Die Pause lag bei etwa 35 Minuten. Für die Wiederzündbarkeit wurde von der bisherigen Technik der Zündung durch hypergole Zündmedien abgewichen, eine Lichtbogenzündung (ähnlich einer Zündkerze) wurde eingeführt.

Für das geplante Nachfolgemodell Nova der Saturn V wurde eine verbesserte Version, das J-2S, entwickelt und getestet. Das J-2S lieferte etwa 10 % mehr Schub und verbesserte den spezifischen Impuls geringfügig, kam aber nie zum Einsatz.

Das weiterentwickelte J-2X[Bearbeiten]

Konzeptvorstellung des J-2X

Diese neue Variante dieses Triebwerks sollte zur Verwendung im Rahmen des Constellation-Programms genutzt werden, welches das Space Shuttle nach seiner Außerdienststellung 2010 ersetzen sollte. Das J-2X-Triebwerk sollte dazu in beiden Versionen der Ares-Raketen als Triebwerk fungieren, bei der Ares I in der Oberstufe, bei der Ares V nur in der Earth Departure Stage (EDS).[1] Der Einsatz von drei J-2X ist in der Oberstufe des Space Launch System projektiert.

Entwickelt wird das neue Triebwerk von Whitney Rocketdyne Inc.; der Vertrag hierzu wurde Juli 2007 unterzeichnet. Erste Tests mit dem historischen J-2-Triebwerk, primär zur Gewinnung von Vergleichsdaten, fanden im NASA Stennis Space Center in der Nähe von St. Louis statt. Im November 2008 bestand das Triebwerk das Critical Design Review beim Marshall Space Flight Center[2] in Huntsville, Alabama und ist so für den Flug qualifiziert. Beim ersten Testflug der Ares I-X kam es nicht zum Einsatz. Im Jahre 2011 wurde am John C. Stennis Space Center mit Prüfstandsläufen des neuen Triebwerks in vollständiger Konfiguration begonnen.[3]

Technische Daten[Bearbeiten]

J-2 J-2X
Mischungsverhältnis LOX/LH2 5,0 (später 5,5) 5,5
Brenndauer 500 sek. 431 sek.
Wiederzündungen 3 mal
Gesamthöhe 3.380 mm 4.700 mm
Durchmesser 2.010 mm 3.050 mm
Trockenmasse 1.400 kg
Masse/Schub-Verhältnis (Vakuum)  ? kg/kN
Brennkammerdruck 3,0 MPa  ? MPa
Düsenhalsdurchmesser  ? mm  ? mm
Düsenenddurchmesser  ? mm  ? mm
Düsenenddruck  ? MPa  ? MPa
Expansionsverhältnis 27,5 80
Vakuumschub 890 kN
(später 1000 kN/1030 kN)
1.310 kN
Spezifischer Impuls (Vakuum) 421 s. 448 s.


Verwendung: Saturn IB / S-IVB, zweite Stufe – ein Triebwerk
Verwendung: Saturn V / S-II, zweite Stufe – fünf Triebwerke
Verwendung: Saturn V / S-IVB, dritte Stufe – ein Triebwerk

Siehe auch[Bearbeiten]

Quelle[Bearbeiten]

Bilstein, R.E. (2003). Stages to Saturn. Gainesville: University of Florida Press.

  1. http://www.nasa.gov/pdf/187393main_j2x_fs_nov08.pdf
  2. http://www.nasa.gov/home/hqnews/2008/nov/HQ_08-290_J2XCDR.html
  3. J-2X-Seite auf nasa.gov (englische Sprache, abgerufen am 22. September 2012)

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: J-2-Triebwerk – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien