Endnu en af disse teknik artikler herfra - den foregående blog er lidt mere om mennesker - så orker du ikke teknik så læs den istedet.

Men til sagen !

En af de første store flykatastrofer der blev filmet er den forfærdelige eksplosion og brand af luftskibet "LZ 129 Hindenburg"

Under en landingen på Lakehearst naval air station, New Jersey, den 6. maj 1937 udbrød der brand i et sted lige over den agterste finne på luftskibet og mindre end et minut efter var det over 260 meter lange luftfartøj reduceret til et brandende vrag på jorden. Hindenburgs dieselbrændstof stod i stadig flammer mere end et døgn efter.

Af de ombordværende omkom ca. en tredie del. Katastrofen blev dækket live i radioen og filmet til ugerevyen.

Zeppelinerne havde stor mediebevågenhed og radiorepporter Herbert Morrison var på luftskibsstationen under katastrofen. Morrison bryder sammen for åben mikrofon ved synet af det brændende luftskib.

http://www.youtube.com/watch?v=2YY0xw5r1ro

I dag er vi vant med voldsomme scener i nyhederne - i 1937 fik det publikum til at skrige af rædsel og forfærdes i biografterne.

Faktisk er 2/3 dele overlevende i en flyulykke meget billigt sluppet - men det beseglede de smukke og elegante stive luftskibes skæbne.

Jeg har i mange år være ulykkeligt forelsket i stive luftskibe - og når jeg ser gamle film hvor et af disse yndefulde fartøjer letter og begynder at svæve gennem lufthavet kan jeg ikke undgå at blive rørt helt ind i hjertet. Jeg ved ikke hvad det er der gør det - men de er bare så ufatteligt smukke. Jeg har Zeppelin vira i blodet og det er kronisk. Sammen med min Apollo infektion - og noget ubådsmand i knoglemaven.

Selvom luftskibe for evigt vil være synonyme med navnet "Zeppelin" så er det faktisk Dr. Hugo Eckener - der mere end nogen anden udvikler luftskibet til interkontinental passagertransport.

I 1929 havde han ført luftskibet LZ 127 Graf Zeppelin ud på en jordomrejse - og det udviklede sig til et triumftog for Zeppelin og gav Tyskland enorm international respekt i en tid hvor ansvaret for 1. verdenskrig overalt blev lagt entydigt på Tyskland.

Dr. Eckener er måske en af de dygtigste og mest hæderlige tyskere i det 20. århundrede. Nazisterne hadede ham naturligt for hans internationale sindelag og diplomatiske stil - og gradvist tog de kontrollen med luftskibene. Slutteligt satte de deres hagekors på halefinnen - og bevirkede med deres agressive udenrigspolitik at der blev lukket for heliumhanen.

Dr. Eckener havde ellers pyntet så meget på Tysklands image i USA at det første helium var på vej til Zeppelin fabrikken i Friedrichafen. Men stadige nazi provokationer fik USA til at lukke definitivt.

Op til ulykken havde de store tyske passagerluftskibe aldrig haft en katastrofe der kostede en passager livet. Tyskene havde simpelthen en så fint udviklet hydrogen teknologi at de ikke slog passagerer ihjel før Hindenburg.

Kildeårsagen til Hindenburg katastrofen var og er at Zeppelin ikke fik adgang til helium og derfor måtte bruge hydrogen som bæregas. Manglen på moderne syntetiske tætte hylster materialer er en anden - brandfarlig nitrocellulose baseret maling en tredie - men kilden til al balladen er stadig - heliummangel.

Det utrolige er nemlig at helium alt overvejende kommer fra to naturgasfelter i USA. Naturgassen fra dem rummer op til 8 % helium fra naturlige radioaktive henfald dybt nede i undergrunden. Man udnytter og ekstraherer helium ned til omkring 0,3 % vol, og det er stadig de to gamle felter der yder en meget stor del af verdens heliumforbrug.

I de senere år er verdensmarkedsprisen på helium steget - faktisk fordoblet mellem 2002 og 2007.

Der er helium naturligt i luften. Den findes i balance mellem det vi taber til rummet og det er naturligt siver op af undergrunden. Desværre så lidt at det i praksis ikke kan betale sig at udnytte det. Kun ca. 0.1 % af heliumproduktionen i dag kommer fra destelation af atmosfærisk luft.

Men hvad har det med raketter af gøre ? Jo - en ikke ringe procentdel af verdensproduktionen af helium bruges som drivgas i cryogene væske raketter. Der er ikke rigtigt noget alternativ.

Når man skal fylde flydende hydrogen på en rumfærge starter man med at skylle al luft ud af alle rørsystemer og tanke med helium. Hvis der er luft i systemet vil der dannes isbjerge i den flydende hydrogen bestående af b.la. oxygen - og det er dårligt. Når man senere skal presse hydrogen og oxygen ned til pumperne gør man det med endnu mere helium. Ved de tryk og temperaturer er der ikke andre ting der er gasformige og inaktive end helium.

Vi sidder i samme saks i CS. Vi kan kun pumpe vores flydende oxygen med helium - og det bruger altså nogle kubikmeter når man både køler det ned til - 183 C og kører med et tryk på 20 - 25 atm.

De meget dannede læsere vil nu spørge - jamen hvad med V2 raketten
?

Den brugte nitrogen til tryksætning af LOX tanken. Det meste kondenserede så en stor overvægt måtte medtages. Det kunne kun gå fordi nitrogenet kom varmt fra et andet sted i raketten. Hos CS opbevarer vi drivgassen sammen med LOXen. Det er mekanisk og reguleringsteknisk meget enklere og lettere i vægt. Som bonus får vi det fald i motorkraft over tid vi har brug for, for ikke at mase astronauten når raketten flyver på næsten tomme tanke lige før den slukker.

Den ringeste og billigste kvalitet af helium der kan købes i Danmark kaldes hos vores leverandør "ballongas" Det er en gasblanding som opstår når man genvinder helium fra fordampet flydende helium - som f.eks. bruges til superledende magneter på hospitalernes MR scannere.

Denne urene helium er ca 98 % helium, resten luft. Den går over disken til 3 - 400 kr pr. m3. Skal vi pumpe en 1 m3 LOX vil vi lave en tank på 1.3 m3. De 0.3 m3 er så en heliumlomme med 25 bars tryk og en temperatur på - 183 C. Idealgasligningen kan hurtigt fortælle os at ved -183 er helium skrumpet til under en trediedel af volumet, og banker vi det så op på 25 bar bruger vi altså mindst 24 normal m3 på at få pumpet 1 m3 LOX. Strængt kommercielt ligger LOX på ca. 10.000 kr pr m3, og det koster altså så rundt regnet 10.000 kr oveni at få det pumpet. Men regnestykket er værre end det. Ingen fornuftig booster ansvarlig tager ud på Østersøen med lige netop nok helium - typisk har vi mindst 50 % ekstra med os. Det samme for LOX. De operationelle pris bliver der for nok snarere en omkring 40.000 kr pr kubikmeter LOX loaded og pumpet. Halvdelen af dette er helium - som kun udgør fem promille af drivmiddelmassen. Det vi har med hjem kan ikke afleveres. De sidste 25 bar kan heller ikke rigtigt bruges uden heksekunster.

Vi har nogle meget gode venner hos AirLiquide - så disse tal er teoretiske for os. Vi får stort set alle vores gasser uden beregning. Aligevel nager det mig. Hvis f.eks. vi kunne lade LOXen selv levere trykket ved at øge væskens temperatur til dens damptryk gjorde jobbet ville det være meget billigere. Desværre viser forsøg at vi ikke kan regne på injektorer med det to fase flow den kogende oxygen vil give. Værre endnu er det at vi næppe vil kunne få trykket i en fuel-tank til at følge LOX trykket - når og hvis vi går til væske raketter.

Hvis der er ingen alternativer til helium er - er der så alternativer til LOX ?

Ork ! kemikerne kan brygge mindst ti forskellige vædsker sammen som kan erstatte LOX. Det kunne være rygende salpetersyre, højkoncenteret hydrogenperoxid, lattergas, flydende N02 ( som så bliver N204 ) - for ikke at nævne chlortrifluorid, brompentaflourid m.m.

Alle de ovennævnte kan bruges som kemiske kampstoffer. Ved hudkontakt vil man få dybe kemiske forbrændinger eller evt. selv antændes. To af forbindelserne er ustabile og kan bringes til at detonere.

Kort sagt - det er dødens kemi vi snakker om. Jeg er ikke teoretiker her - jeg har bygget og opereret raketter med rygende salpetersyre som LOX erstatning - og jeg har selvfremstillet min egen højkoncentrede hydrogenperoxid.

Jeg kørte engang hjem fra sådan en operation hvor hydrogenperoxid blev disteleret op til 80 - 90 %. På vej i bussen slår med et en dampsky ud af min bukselomme, og sekundet efter en gul flamme. En serviet jeg havde brugt til at tørre laboratoriebordet af med var gået hypergol og jeg havde et vidst forklaringsproblem over for min medpassagerer.

I 2009 kom et gennembrud for hydrogenperoxid. En svensk virksomhed begynde at sælge det i 80 - 85 og 90 % koncentration. Det var så fristende at vi købte 50 liter. Deres direktør kom ned og så vores statiske test af HEAT, og det blev seriøst overvejet om vi skulle forsøge at køre HTP som det kaldes i HEAT. Det er et fortrinligt hybrid drivmiddel.

Kort tid efter eksploderede og nedbrændte den svenske virksomhed og værst af alt - den venlige mand som havde besøgt os kom alvorligt til skade og blev forbrændt.

Vi har droppet HTP og vareprøven er givet til en kompetent bruger i samme branche som os.

Hos CS tager vi hellere vrøvlet med LOXen end trækker i beskyttelsesdragter og kører med giftige, ætsende drivmiddler. Det er et valg - for alting kan, måske, håndteres sikkert med de rigtige procedurer. Såden ser det i alle fald ud i dag - hvor der ikke er planer om andet end LOX i CS fremtid.

En undtagelse. Lattergas - dinitrogenoxid. Det er den mindst vemmelige af nitrogen / oxygen forbindelserne. N20 er mindre giftig end de andre NOXer, og opbevarlig under tryk. Samlet set er performance ret lav - men vi bruger det til de små HATV raketter. Den lave densitet på 700 kg / m3 og det højde damptryk ved 20 C ( 48 bar ) gør det dog uegnet til brug i HEAT størrelse. I HATV tilfældet får vi en i praksis opbevarlig raket ud af det - til en pris i høj dødvægt. En HATV vejer fuldt tanket ca. 200 kg. 130 kg er indpakning kun 70 kg drivmiddel. Til sammenligning kan vi lave en HEAT hvor 70 kg drivmiddel kræver omkring 25 kg indpakning - i væske udgaven.

Men ikke uden helium.


Peter Madsen