In der Geschichte des Raketenantriebs ziehen Orte wie das Kennedy Space Center (Kapitel 94) oder die White Sands Missile Range (Kapitel 106) die ganze Aufmerksamkeit auf sich, doch die Wurzeln der Raketenforschung finden Sie in einem Ort drei Stunden nördlich von Berlin, nämlich in Peenemünde, an der deutschen Küste. Es war im Zweiten Weltkrieg in Peenemünde, als Wernher von Braun und andere daran arbeiteten, raketengetriebene Waffen zu perfektionieren, und schließlich die erste Rakete ins All schossen.
Zwei wichtige Waffen kamen aus Peenemünde: die Fieseler Fi 103 (besser bekannt als die V-1) und die A-4 (besser bekannt als V-2).
Die V-1 war eine vergleichweise einfache Rakete, die von einem schrägen, durch Dampf angetriebenen Werfer abgeschossen wurde. Sie bestand aus einem Strahltriebwerk (siehe Kasten) und einem einfachen Leitsystem, das die V-1 bis kurz vor das Ziel steuerte. Die Distanz zum Ziel wurde durch ein Anemometer in der Raketenspitze berechnet, das wiederum einen Zähler steuerte, der auf Null zurückzählte. Der Zähler wurde so eingestellt, dass er die Null kurz vor dem Ziel erreichte, wobei der Wind und die Geschwindigkeit der Waffe berücksichtigt wurden. Sobald der Zähler die Null erreichte, blockierte die Steuerung, wodurch die Maschine in einen Sturzflug überging und einschlug. Da der Antrieb der V-1 sehr laut war, war die dann plötzlich eintretende Stille für die Angegriffenen ein Warnsignal dafür, dass eine Explosion kurz bevorstand.
Verpuffungsstrahltriebwerk
Ein Strahltriebwerk stößt einen Strahl heißer Gase aus, die einen Rückstoß erzeugen, der die Rakete vorwärts treibt. Das in der V-1 verwendete Triebwerk war ein Verpuffungsstrahltriebwerk (engl. pulse jet engine), ein einfaches Strahltriebwerk mit nur wenigen beweglichen Teilen. Es gibt sogar eine Version des Verpuffungsstrahltriebwerks, die keine beweglichen Teile enthält.
Ein Verpuffungsstrahltriebwerk besteht aus einem Rohr, das an einem Ende wie ein Trichter geformt ist und als Austrittsdüse fungiert. Am anderen Ende befindet sich ein Lufteinlass. Dieser verfügt über ein Lufteinlassventil, mit dem die angrenzende Kammer geschlossen oder geöffnet werden kann. In dieser Verbrennungskammer wiederum befinden sich eine Zündkerze und eine Vorrichtung für die Befüllung mit Brennstoff (siehe Abbildung 20.1). Zuerst wird die Kammer mit einer Mischung aus Treibstoff (etwa Progangas) und Luft gefüllt, und die Zündkerze gezündet.
Die Kerze entzündet den Treibstoff. Dieser explodiert und breitet sich schnell in der Kammer aus. Durch die Explosion entstehen heiße Gase, die sich in der Kammer ausdehnen. Durch die Ausdehnung dieser Gase wird das Ventil geschlossen, so dass ein Entweichen durch den Lufteinlass nicht mehr möglich ist. Es bleibt also nur die Düse als möglicher Weg für die Gase, die sich schnell in diese Richtung ausdehnen und Druck erzeugen.
Während die Gase durch die Düse entweichen, nimmt der Druck in der Kammer ab, bis sich das Ventil dann bei normalem Luftdruck wieder öffnet und Luft einströmen kann (während gleichzeitig Treibstoff eingespritzt oder angesaugt wird). Dabei wird ein Teil der heißen Gase durch Unterdruck wieder in die Kammer gesogen. Diese Gase sind heiß genug, um den Treibstoff zu entzünden, und so den ganzen Prozess wieder anzustoßen, ohne dass dafür die Zündkerze benötigt wird.
Dieser Prozess wiederholt sich immer wieder. Dabei werden Schub und ein charakteristischer, lauter, rhythmischer Ton erzeugt. Die Lautstärke ist eines der größten Probleme von Verpuffungsstrahltriebwerken – sie sind wirklich kaum zu überhören (im Zweiten Weltkrieg konnte man die V-1 kilometerweit hören) und laut genug, um das Gehör zu schädigen.
Man kann das Ventil auch weglassen und erhält so ein Triebwerk ganz ohne bewegliche Teile. Dazu baut man eine Krümmung von 180°in das Triebwerk ein, so dass die Düse und der Lufteinlass in der gleichen Richtung liegen (siehe Abbildung 20.2). Wenn das Treibstoff/Luft-Gemisch entzündet wird, dehnen sich die Gase sowohl in die Düse als auch in den kurzen Lufteinlass aus.
Abbildung 20.2 Ein Paar ventilloser Verpuffungsstrahltriebwerke; zur Verfügung gestellt von Eleanor Lovinsky, Madagascar Institute
Aufgrund des Unterdrucks und wegen des Lufteinlasses, der bei dieser Triebwerksversion deutlich kürzer ist als die Düse, strömt schnell Luft in die Kammer nach. Kurz danach werden aufgrund des niedrigeren Drucks wieder heiße Gase aus der Düse zurückgesogen. Die heißen Gase entzünden das neue Treibstoff/Luft-Gemisch und der Prozess setzt sich fort.
Man kann die Leistung des Triebwerks durch entsprechende Erweiterungen noch erhöhen. Wenn die heißen Gase die Düse (und den Lufteinlass) verlassen, liefern sie keinen Schub mehr. Indem man eine abgeschrägte Düse (mit einem kleinen Spalt) hinter dem Auslass montiert, erhitzen die heißen Gase die Umgebungsluft, die sich über die Düse ausdehnt und zusätzlichen Schub liefert.
Doch wirklich interessant war für die sowjetischen und alliierten Kräfte, die nach dem Krieg technologische Beute suchten, das Team, das die V-2 entwickelt hatte. Die V-2-Rakete erreichte im Oktober 1942 als erste das All (mit einer Höhe von über 80 Kilometern). Raketen dieses Typs wurden zu tausenden hergestellt und auf Großbritannien, Holland, Frankreich und Belgien abgeschossen.
Beim Raketenantrieb der V-2 wurden Alkohol und flüssiger Sauerstoff gemischt, um Schub zu erzeugen. Außerdem wurde ein ausgereiftes Leitsystem eingesetzt, das bei einigen späten Modellen mit Funksignalen arbeitete, um die Rakete ins Ziel zu lenken.
Gegen Ende des Zweiten Weltkriegs ergaben sich Wernher von Braun und sein Team von über 100 Mitarbeitern der US-Armee und wurden zusammen mit Tonnen von Ausrüstung und Raketen in die USA gebracht. Das Team wurde in der White Sands Missile Range untergebracht und entwickelte dort die V-2 weiter. Dann folgte ein Umzug nach Huntsville, Alabama, wo dann die Saturn V entwickelt wurde, die Neil Armstrong und Buzz Aldrin auf den Mond brachte.
Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde Peenemünde Teil der Deutschen Demokratischen Republik und stand damit unter dem Einfluss der Sowjetunion. Die Sowjetarmee zerstörte einen Großteil der Einrichtungen. Nach der Wiedervereinigung im Jahre 1990 erhielten die entsprechenden Wirkungsstätten in Peenemünde Denkmalcharakter oder wurden zu Museen ausgebaut. Hier werden die durchgeführten Arbeiten gewürdigt, es wird aber auch der Zwangsarbeiter gedacht, die hier bei der Produktion von V-1- und V-2-Raketen starben.
Heute gibt es in diesem Ort ein Museum mit Schwerpunkt auf den Forschungsaktivitäten, den Waffen sowie den freiwillig und unfreiwillig Mitwirkenden. Darüber hinaus demonstriert das Museum Peenemündes Bedeutung für die Raketentechnik und den zivilen Weltraumflug nach dem Zweiten Weltkrieg. Es gibt Kopien der V-1 und V-2 und Teile der Originalausrüstung, die die sowjetische Zerstörung des Areals überstanden haben.
Nur wenige Gebäude sind erhalten. Eines ist ein Kraftwerk aus der Nazizeit, das noch bis 1990 genutzt wurde. Darin ist heute das Museum beheimatet. Das andere Gebäude ist die Fabrik, in der flüssiger Sauerstoff hergestellt wurde. Der Zugang ist allerdings aufgrund des schlechten baulichen Zustands verboten.
Um ein Gefühl für die Größe der Anlage zu entwickeln, können Sie einem Weg folgen, der auf 22 Kilometern an einigen Resten der umfangreichen Forschungs- und Testeinrichtungen vorbeiführt, die in den 1940ern gebaut wurden. Weil die Royal Air Force Peenemünde im größten Luftkampf des Zweiten Weltkriegs bombardierte, sollten Sie keinesfalls vom Weg abweichen, da Sie auf Blindgänger stoßen könnten. Ebenfalls abseits des Weges liegt Teststand VII, wo die V-2-Raketen getestet wurden. Nur Törichte ignorieren die Warnhinweise und sehen sich die Stelle an, an der Wernher von Braun das Wettrennen in den Weltraum begann.
Informationen zum Peenemünder Informationszentrum finden Sie unter http://www.peenemuende.de/.