Die Superrakete eines amerikanischen Milliardärs könnte die gesamte Raumfahrtindustrie verändern

Raumschiffrakete

Starship ist eine Superschwerlastrakete von SpaceX. Die Rakete besteht aus einer Super Heavy-Raketenstufe und einem Starship-Raumschiff und zielt darauf ab, eine hohe Nutzlast und niedrige Betriebskosten zu erreichen. Beide Raketenstufen können landen und 100 Tonnen in eine niedrige Erdumlaufbahn bringen. Nach der Betankung mit flüssigem Sauerstoff und flüssigem Methan im Orbit könnte das Raumschiff zum Mond oder Mars sowie zu anderen Orten im Sonnensystem fliegen.

Wie groß und leistungsstark ist Starship?

Starship ist ein 50 m hohes Raumschiff mit einer Trockenmasse von weniger als 100 Tonnen, der obere Teil der gleichnamigen Starship-Rakete. Das Raumschiff Starship kann etwa 1.200 Tonnen flüssigen Sauerstoff oder flüssiges Methan aufnehmen, wobei sich jeder Kraftstofftyp in einem Primär- bzw. Sekundärtank befindet.

Im Vergleich zum Haupttreibstofftankpaar dient das Zusatztreibstofftankpaar der Versorgung mit Landetreibstoff. Nach der Betankung durch das Raumschiff Starship erweitert sich die Reichweite des Raumfahrzeugs bis zum Mond, zum Mars und zu vielen anderen Orten im Sonnensystem. Am Heck befinden sich sechs Raptor-Triebwerke, darunter drei Raptor-Triebwerke, die in der Atmosphäre laufen, und drei Raptor-Vakuum-Triebwerke, die im Weltraum laufen.

Das Raumschiff Starship ist mit sechseckigen Kacheln ausgestattet, die verhindern, dass das beim Eintritt in die Atmosphäre entstehende Plasma es beschädigt. Dadurch kann das Schiff Temperaturen von bis zu 1400 °C standhalten. Das Nutzlastvolumen des Starship beträgt etwa 1000 m3 und ist damit viel größer als bei jedem anderen Raumfahrzeug.

Die 33 Triebwerke an der Unterseite des Super Heavy können einen Schub von etwa 74 Meganewton erzeugen, fast 700-mal stärker als der Schub, den ein Passagierflugzeug vom Typ Airbus A320neo erzeugen kann.

Die Starship-Rakete ist nun über 120 m lang, ein Plus von 1 m im Vergleich zur Länge beim zweiten Teststart im Juni 2023. Diese zusätzliche Länge ist darauf zurückzuführen, dass die Super Heavy um 1 m länger gemacht wurde.

Die Starship-Rakete verfügt zudem über die doppelte Schubkraft der Saturn-V-Rakete – der ersten Rakete, die Menschen zum Mond brachte. Laut SpaceX kann dieser Schub eine Nutzlast von mindestens 150 Tonnen von der Startrampe in eine niedrige Erdumlaufbahn heben.

Sowohl die Starship- als auch die Super Heavy-Raketen werden mit einer Mischung aus ultrakaltem flüssigem Methan und flüssigem Sauerstoff namens Methalox angetrieben.

Derzeit ist der Start von Starship-Raketen von der SpaceX Starbase, dem Kennedy Space Center und den beiden Offshore-Startrampen des Unternehmens geplant. Nach dem Zünden von 33 Raptor-Triebwerken trennte sich die Super Heavy-Stufe mitten in der Luft vom Starship. Anschließend fliegt die Raketenstufe durch die Atmosphäre und landet auf einem Paar Eisenstangen am Startturm. In der Zwischenzeit zündete das Raumschiff seine drei Raptor-Vakuumtriebwerke und startete in die Umlaufbahn. Am Ende der Mission trat das Raumschiff in die Atmosphäre ein und schützte sich mit einem Hitzeschild. Anschließend glitt das Raumschiff mithilfe seiner beiden Landeklappen zur Landezone und zündete seine drei Raptor-Triebwerke, um senkrecht zu landen.

Rakete nach vielen Upgrades und Anpassungen.

Im Jahr 2005 schlug SpaceX erstmals Pläne zum Bau von Schwerlastraketen vor. Von da an bis 2019 wurden Design und Name der Rakete häufig geändert. Im Juli 2019 startete und landete Starhopper aus einer Höhe von 150 m und war damit die erste Rakete mit Raptor-Triebwerken. Im Mai 2021 flog das Raumschiff Starship mit dem Codenamen SN15 auf eine Höhe von 10 km, ging in den freien Fall über und landete nach vier Fehlschlägen erfolgreich.

Wie landet Starship?

Wer in der Nähe zuschaut, wird einen donnernden Knall hören, wenn Super Heavy von der Überschallgeschwindigkeit abbremst.

Beim jüngsten Teststart gelang es SpaceX, die Super Heavy-Rakete mithilfe des Startturms einzufangen. Da hierfür auf dem Mars und dem Mond keine Starttürme vorhanden sind, muss die Starship-Rakete in der Lage sein, mithilfe ihres Fahrwerks selbst zu landen. Zu diesem Zweck wird sich Starship beim Sinkflug allmählich in eine horizontale Position drehen, was Herr Musk als „Bauchsalto“ bezeichnet.

Dadurch wird der Widerstandsquerschnitt des Raumschiffs erhöht und es wird langsamer. Sobald Starship nahe genug an der Oberfläche ist, wird es so weit abgebremst, dass es seine Triebwerke zünden und wieder in die Vertikale zurückkehren kann. Starship nutzt dann seine eigenen Raketen zum Manövrieren und landet mit seinem Fahrwerk auf einer harten Oberfläche.

Starship hat bei früheren Teststarts alle oben genannten Schritte ausgeführt – mit Ausnahme der Landung auf einer harten Oberfläche. Bisher ist es nur im Meer gelandet.

SpaceX hat etwas versucht, was sie noch nie zuvor getan haben. Nach der Trennung wird der untere Teil des Boosters langsamer und sinkt langsam in Richtung Startrampe, während ihn zwei riesige mechanische Arme greifen – eine Bewegung, die als „Greifen“ bezeichnet wird.

Nach mehreren simulierten Landungen auf See war beim fünften Teststart die Landung des unteren Teils von Starship, des Super Heavy Boosters, erfolgreich.

Der Teststart dient unter anderem dazu, noch offene Fragen zu klären. Schon ein einziger Fehler könnte dazu führen, dass die gesamte Innenstruktur der Rakete aufgrund der vom Triebwerk freigesetzten Gasmenge schmilzt.

Starship hat Ambitionen, zum Mond und zum Mars zu fliegen

Starship hatte noch nie eine Besatzung, aber der Milliardär Elon Musk und sein Unternehmen haben ehrgeizige Pläne mit dem Ziel, eines Tages Menschen zum Mars zu schicken.

Kurzfristig soll die Starship-Rakete Satelliten starten, dann im Rahmen des Artemis-Programms Weltraumtouristen befördern und Astronauten auf dem Mond landen lassen. In fernerer Zukunft soll die Rakete den Wunsch des Unternehmens, sich auf dem Mars niederzulassen, Wirklichkeit werden lassen und Interkontinentalflüge ermöglichen.

Bisher gab es vier Teststarts der Starship-Rakete. Beim ersten Start explodierte das Raketensystem vorzeitig, bevor der Booster Zeit hatte, sich abzutrennen. SpaceX beschleunigte den Entwicklungsprozess, indem das Unternehmen Testraketen startete, obwohl es wusste, dass das System nicht perfekt war, um aus Fehlern zu lernen.

Tatsächlich hat SpaceX mit jedem Teststart Fortschritte gemacht – zuerst mit einem störungsfreien Start, dann mit einem erfolgreichen Wiedereintritt, bei dem sowohl die Starship- als auch die Super Heavy-Rakete kontrolliert abstiegen und über dem Indischen Ozean bzw. dem Golf von Mexiko schwebten, bevor sie im Meer wasserten.

Wofür wird Starship sonst noch verwendet?

In naher Zukunft könnte die Starship-Rakete für verschiedene Zwecke eingesetzt werden.

Bisher hat der Milliardär Elon Musk seine Raketen, beispielsweise die Falcon 9-Serie, zum Start kommerzieller Starlink-Satelliten eingesetzt.

Diese Satelliten haben eine kurze Lebensdauer von etwa fünf Jahren und SpaceX muss kontinuierlich Satelliten starten, nur um die gleiche Anzahl im Weltraum zu halten.

Die NASA möchte Starship in ihrem Artemis-Programm einsetzen, dessen Ziel die langfristige Aufrechterhaltung einer menschlichen Präsenz auf dem Mond ist. Die NASA plant, Starship im Jahr 2026 für eine Mondmission einzusetzen.

In fernerer Zukunft möchte Elon Musk mit der Starship-Rakete lange Flüge zum Mars und zurück durchführen können – jede Strecke dauert etwa neun Monate.

Die Idee besteht darin, die Starship-Rakete in eine niedrige Erdumlaufbahn zu bringen und dort zu belassen. Anschließend wird es von einem „Tankschiff“ von SpaceX aufgetankt und setzt seine Reise zum Mars fort.

Man könnte sich auch vorstellen, mit der Starship-Rakete ein Weltraumteleskop zu starten. Um Tausende von Satelliten oder ein größeres Weltraumteleskop schnell ins All zu bringen, wäre eine große Rakete erforderlich.

Starship ist außerdem dafür ausgelegt, die schweren Nutzlasten zu transportieren, die zum Bau von Raumstationen und möglicherweise auch der Infrastruktur für die menschliche Besiedlung des Mondes erforderlich sind.

Das Raumschiff Starship könnte Passagiere zum Mond, zum Mars und zu anderen Zielen im Sonnensystem befördern. Darüber hinaus können Passagierschiffe transkontinentale Flüge durchführen. Ein Schiff kann bis zu 100 Passagiere befördern und verfügt über „private Schlafräume, Gemeinschaftsräume, Lagerräume, Strahlenschutzräume und Glasräume“. Das Lebenserhaltungssystem an Bord ist vom „geschlossenen“ Typ, was bedeutet, dass die Materialien im Schiff kontinuierlich wiederverwendet und recycelt werden.

Das Raumschiff Starship wird Treibstoff transportieren und dazu dienen, die Reichweite anderer Raumfahrzeuge zu erweitern. Laut Elon Musk müssen wir maximal sieben Treibstofftanker starten, um ein Raumschiff vom Typ Starship zum Mond zu schicken. Diese Idee wurde im September 2019 von Elon Musk vorgestellt, indem die Hecks zweier Raumfahrzeuge miteinander verbunden wurden. Beide Schiffe beschleunigen dann mithilfe ihrer Hilfsmotoren leicht in Richtung des Treibstofftankers und pumpen Treibstoff in das andere Schiff. Im Oktober 2020 vergab die NASA 53,2 Millionen US-Dollar an SpaceX, um den Transfer von 10 Tonnen Treibstoff über zwei Starship-Raumschiffe im Weltraum zu testen.

Starship HLS ist eine Variante des Raumschiffs Starship, das im Rahmen des Artemis-Programms, dem Nachfolger des Apollo-Programms, auf dem Mond landen soll. An der Spitze des Starship HLS befinden sich Fenster und Luftschleusen sowie Aufzüge und ein Lenkmotorsystem für die Landung auf dem Mond. Das wichtigste Merkmal des Raumfahrzeugs ist seine enorme Nutzlast beim Hin- und Rückflug zwischen Erde und Mond. Während eines Fluges im Rahmen des Artemis-Programms fliegt das Raumschiff Starship HLS bis zu hundert Tage lang vor der Besatzung her und überträgt dann Treibstoff auf das Raumschiff Starship HLS.

Die 122 Meter hohe Starship-Rakete wurde von SpaceX am 13. Oktober (gegen 20:25 Uhr desselben Tages, Hanoi -Zeit) bei ihrem fünften Test erfolgreich von Starbase in Texas aus gestartet. Während dieses Testflugs vollbrachte das Starship/Super Heavy-Raketensystem ein Wunder, indem es den „Greifmechanismus“ beim ersten Versuch erfolgreich ausführte. Nach dem erfolgreichen Start vom Mechazilla-Startturm landete das Starship im Indischen Ozean, während die Super Heavy-Rakete zurückkehrte und genau in der Nähe des Startturms landete und vom Roboterarm des Turms, einem „Essstäbchen“, festgehalten wurde.

Ha Thu

Laut BBC, Space.com