J-2-Triebwerk

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 in der Vergangenheit

Fünf J-2-Triebwerke wurden in der zweiten Stufe (S-II) 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 sechs 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 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.

Die Zukunft des J-2

Konzeptvorstellung des J-2X

Eine neue Variante dieses Triebwerks (genannt J-2X) sollte zur Verwendung im Project Constellation 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]. 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 in Huntsville, Alabama^[2] und ist so für den Flug qualifiziert, die Fortführung des Programmes ist aber ungewiss.

Eigenschaften

Schub: 890 kN, später gesteigert auf 1000 kN und weiter auf 1030 kN (im Vakuum)
Brenndauer: 500 s
Spezifischer Impuls: 418 s (4.1 kN·s/kg)
Leermasse: 1440 kg
Entspannungsverhältnis: 27,5 to 1
Treibstoff: LOX & LH2
Treibstoffmischverhältnis: 5,00, später 5,50
Brennkammerdruck: 30 bar
Hersteller: NAA/Rocketdyne
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

Quelle

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

Weblinks

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

• J-2 in der Encyclopedia Astronautica (englisch)
• J-2S in der Encyclopedia Astronautica (englisch)
• NASA History Office: Stages to Saturn (englisch)
• NASA to Begin Testing of Engine That Will Power Ares Rockets (englisch)