Raketen für Vielflieger
Raumfahrt ist extrem teuer. Das liegt unter anderem daran, dass die Ingenieure bisher über hundert Millionen Euro teure Hightech-Produkte wie Feuerwerkskörper in den Himmel ballerten. Mit Raketen, die mehrmals eingesetzt werden können, soll sich das bald ändern.
Cape Canaveral. "Der Falke ist gelandet." Mit dieser Meldung des Sprechers des US-Raumfahrtunternehmens SpaceX war am 22. Dezember eine Raumfahrt-Premiere besiegelt. Erstmals war es gelungen, eine konventionelle Satelliten-Trägerrakete aus dem All zurückzuholen und sicher zu landen - der erste Schritt auf dem Weg zur Recycling-Rakete. Ingenieure erhoffen sich davon eine deutliche Reduzierung der Transportkosten.
Es ist nicht leicht, die Schwerkraft der Erde zu überwinden. Dafür braucht es Raketen , die pro Flug einige hundert Tonnen Treibstoff verbrennen. Sind die Tanks geleert, werden sie mit dem Triebwerk abgeworfen. Das Ganze stürzt als ausgebrannte Raketenstufe zur Erde zurück, verglüht teilweise in der Atmosphäre oder fällt ins Meer. Zwar wird seit über vier Jahrzehnten weltweit an wiederverwendbaren Raumtransportsystemen gearbeitet. Doch bei den Space Shuttles der Nasa zeigte sich schnell, dass der Reparatur- und Wartungsaufwand so hoch wurde, dass das ganze System teurer als die Wegwerfraketen wurde.
Den Traum von der wiederverwendbaren Rakete neu belebt hat nun vor wenigen Jahren der Raumfahrtunternehmer und Multimillionär Elon Musk, dessen Firma SpaceX im Auftrag der Nasa Raumkapseln zur Internationalen Raumstation ISS schickt und Telekommunikationssatelliten ins All bringt. Nach zwei Fehlversuchen mit der Falcon 9 im Januar und April 2015 gelang die Landung nun im dritten Versuch am 22. Dezember.
Gegen 2.29 Uhr unserer Zeit war die 69 Meter hohe Falcon- 9-Rakete mit elf Mobilfunksatelliten an Bord von der Startrampe 40 auf Cape Canaveral gestartet. Zwei Minuten und 24 Sekunden später schalteten die neun Merlin-1D-Triebwerke der 51 Meter hohen ersten Stufe planmäßig ab. Bei einer Geschwindigkeit von über 5000 Kilometer pro Stunde trennte sie sich von der Raketenoberstufe, die mit den Satelliten an Bord weiter in die 620 Kilometer hohe Umlaufbahn aufstieg.
Vier Minuten nach dem Start wurden einzelne Triebwerke der Unterstufe erneut gezündet, so dass die Antriebseinheit in einem großen Bogen über dem Meer zurück nach Cape Canaveral flog. Fallschirme bremsten den Sinkflug aus rund 200 Kilometer Höhe. Die letzten Meter zündeten noch einmal die Triebwerke und die Falcon 9 setzte wie ein großer Bleistift auf dem Betonboden des ehemaligen Startplatzes 13 auf Cape Canaveral auf. Er liegt nur einen Kilometer südlich der Startrampe, von der sie zehn Minuten vorher abgehoben hatte. Auch wenn viele Experten den gelungenen Versuch als einen großen Schritt in die Zukunft beschreiben, werden erst die nächsten Starts zeigen, ob diese Technik zur Routine werden kann und mit welchen Aufwand eine Antriebsstufe für einen weiteren Flug recycelt werden kann.
Mittlerweile arbeiten auch andere Raumfahrtunternehmen an wiederverwendbaren Raketen . Eines von ihnen ist die vom Amazon-Gründer Jeff Bezos geleitete Firma Blue Origin. Am 24. November testeten die Ingenieure von Blue Origin ihre wiederverwendbare Rakete New Shepard erfolgreich in der mexikanischen Wüste. Sie erreichte eine Höhe von über 100 Kilometern, kehrte an Fallschirmen zur Erde zurück und setzte senkrecht auf vier ausfahrbaren Landebeinen auf dem Boden auf. New Shepard soll in einigen Jahren Weltraumtouristen zu suborbitalen Flügen befördern.
Ein weiterer Wettbewerber ist die United Launch Alliance (ULA) aus den Luft- und Raumfahrtunternehmen Lockheed und Boeing . Sie hat im Frühjahr die Entwicklung einer neuen Trägerrakete namens Vulkan bekanntgegeben, die zum Ende des Jahrzehnts die bisherigen Altas- und Delta-Raketen ablösen soll. Für die neue Vulkan sind zwei neuartige Triebwerk vorgesehen, die flüssigen Sauerstoff und Erdgas verbrennen. Ende dieses Jahres soll erstmals ein Triebwerk getestet werden. Geplant ist, den Triebwerksblock bei der Rückkehr der Antriebsstufe mit einem entfaltbaren Hitzeschild und später mit Fallschirmen zu bremsen. Noch in der Luft, mehrere hundert Meter über der Meeresoberfläche, soll er in einem Netz landen, das ein Hubschrauber hinter sich herschleppt. Das klingt exotisch, das Verfahren ist aber altbekannt - es wurde schon in den 1960er Jahren genutzt, um aus dem All zurückkehrende Fotokapseln von US-Spionagesatelliten einzufangen.
Wiederverwendbare Raketen sollen die Startkosten der Raumfahrtmissionen auf möglichst unter 100 Millionen US-Dollar drücken. Zum Vergleich: Die Startkosten einer Ariane 5 - derzeit die erfolgreichste Rakete für den Transport kommerzieller Telekommunikationssatelliten - betragen über 120 Millionen US-Dollar.
Um konkurrenzfähig zu bleiben, plant auch Europa im nächsten Jahrzehnt eine neue Ariane-Rakete - mittlerweile die Nummer sechs in der Familie. Das Design sieht die Wiederverwendung der Raketenmotoren nicht vor, eine Nachrüstung sei jedoch möglich, so der Leiter des Raumfahrtprogramms bei Airbus Defence and Space, Francois Auque.
Im Rahmen des Konzeptes Adeline ("Advanced Expendable Launcher with Innovative engine Economy") hat das europäische Unternehmen auch die Rückkehr von Raketen untersucht. Adeline sieht einen geflügelten Antriebsblock mit Raketentriebwerken vor, der dann beim Rückflug steuerbar wäre. Das unterscheidet das Konzept grundlegend von denen der US-Konkurrenz. Über eine Realisierung ist aber noch nicht entschieden.
