Der wichtigste Grund, weshalb die Triebwerke billiger waren, war ein völlig anderes Konzept zur Einspritzung des Treibstoffs in die Brennkammer. Anstatt 566 Einspritzelemente hatte man nur eine einfache Einspitzdüse, den Pintle Injektor. Die Technik war an sich nicht neu. Man verwendete sie auch in dem Triebwerk, mit dem die Astronauten im Apollo Programm von der Mondoberfläche abgehoben sind. Aber in der Technik mit den vielen Einspritzdüsen hatte man mehr Erfahrung. Vor allem ist sie leichter zu berechnen, weil das Treibstoffgemisch viel homogener ist. Und so setze sie sich durch.
Der Injektor funktioniert dabei durch die Kombination von zwei Strömen, die an der Spitze des Injektors aufeinander treffen und sich vermischen. Die erste Strömung (z.B. der Sauerstoff) zieht entlang des Injektors gerade aus:
Die zweite Strömung geht durch den Injektor zum Kopf wird zur Seite gesprüht (Man sieht nur noch die Spitze des Injektors).
Im normalen Betrieb trifft nun die zweite Strömung auf die erste Strömung. Wenn beides aus Wasser besteht und es nicht innerhalb einer Brennkammer stattfindet, dann sieht das auf dem Photo so aus:
Der Test für ein Triebwerk mit ungefähr so viel Schub wie dem Triebwerk im Mausfilm oben, sieht dann schon deutlich spektakulärer aus (es dürften so ca. 400 Liter pro Sekunde sein):
Das sind so Mengen an Treibstoff, die dann in so einem Triebwerk ca. 2-3 Minuten lang verbrannt werden. Und das sieht dann auf dem Teststand so aus:
Diese Tests fanden Ende der 1960er/1970 statt. Im Jahr 2000 war man immernoch nicht ganz überzeugt von der Technik. Dann ging Tom Mueller zu einer gewissen Raumfahrtklitsche eines vorlauten, neureichen Internetnetmultimillionärs, der seinen McLaren F1 bei einem Unfall geschrottet hat. Und der Rest ist Geschichte.
Bei besagter Klitsche, namens SpaceX, war er verantwortlich für die Entwicklung des wenig spektakulären Merlin Triebwerks. Die einzige Eigenschaft die das Triebwerk auszeichnet, war die einfache Konstruktion. Zumindest bis man genug Erfahrung gesammelt hatte um es vom Merlin 1A zum Merlin 1D Triebwerk weiter zu entwickeln. Es werden auch nicht nur 6 Triebwerke pro Jahr hergestellt, sondern zehn Triebwerke pro Falcon 9 Rakete.
Am 8. Juli soll die 80. Ariane 5 Rakete starten. Seit 1996 sind dann 25 Vulcain und 55 Vulcain 2 Triebwerke geflogen.
In den letzten 12 Monaten flogen 8 Falcon 9 Raketen, für die insgesamt 80 Merlin 1D Triebwerke hergestellt wurden. Man will demnächst eine Produktionskapazität von mehr als einem Triebwerk pro Tag erreichen, um die angepeilte Flugrate von jeweils 10 Falcon 9 und Falcon Heavy Raketen auch unabhängig vom Erfolg der Wiederverwendung bewältigen zu können.
Die Unterschiede sind gewaltig. Man könnte die Merlin 1D Triebwerke niemals unter den gleichen Bedingungen wie ein Vulcain Triebwerk der Ariane 5 in diesen Zahlen herstellen. Gleichzeitig ist die Herstellung billiger, weil man von Anfang an auf möglich geringe Komplexität und gute Herstellbarkeit geachtet hat. Dazu kommt noch, dass man keine zweite Produktionsstrecke für ein Triebwerk in der zweiten Stufe braucht. Mit eigenen Maschinen, eigenen Bauplänen, eigenen Protokollen für die Zuverlässigkeit und so weiter. Man verwendet dort das gleiche Triebwerk wie in der ersten Stufe, nur mit längerer Düse.
Das eigentliche Problem für die ESA und Arianespace ist dabei nicht, dass SpaceX damit ein revolutionäres Konzept verfolgen würde. Das Problem ist, dass man früher selbst Triebwerke in Massenproduktion hergestellt hat. Man baute über 1000 Viking Triebwerke für sämtliche Ariane Raketen vor der Ariane 5. Dieses Triebwerk aus den 70er Jahren war freilich viel ineffizienter als das moderne Merlin 1D, was nicht zuletzt am Treibstoff des Vikings liegt. Aber es war die Basis für eine Rakete, die auch den Amerikanern viel Respekt abnötigte. Aber anstatt ein besseres Triebwerk auf dieser Grundlage zu bauen, kopierte man das Konzept des Space Shuttles und baute die Ariane 5.
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