Die Superrakete eines amerikanischen Milliardärs kann die gesamte Raumfahrtindustrie verändern

Raumschiffrakete

Starship ist eine Superschwerlastrakete von SpaceX. Die Rakete besteht aus einer Superschwerlaststufe und einem Starship-Raumschiff und soll eine hohe Nutzlast bei niedrigen Betriebskosten erreichen. Beide Raketenstufen können landen und 100 Tonnen in eine niedrige Erdumlaufbahn bringen. Nach der Betankung mit flüssigem Sauerstoff und flüssigem Methan im Orbit kann das Raumschiff zum Mond, Mars und anderen Zielen im Sonnensystem fliegen.

Wie groß und leistungsstark ist Starship?

Starship ist ein 50 m hohes Raumfahrzeug mit einer Trockenmasse von weniger als 100 Tonnen. Es ist der obere Teil der gleichnamigen Starship-Rakete. Das Raumfahrzeug kann etwa 1.200 Tonnen Flüssigsauerstoff oder Flüssigmethan aufnehmen, wobei sich jeder Treibstoff in einem Haupttank und einem Nebentank befindet.

Zusätzlich zu den Haupttreibstofftanks werden die Sekundärtanks zur Versorgung des Fahrwerks des Raumfahrzeugs verwendet. Nach der Betankung durch das Raumschiff Starship kann das Raumfahrzeug bis zum Mond, zum Mars und zu vielen anderen Orten im Sonnensystem fliegen. Am Heck des Raumfahrzeugs befinden sich sechs Raptor-Triebwerke, darunter drei für den Betrieb in der Atmosphäre und drei für den Betrieb im Weltraum vorgesehene Raptor-Vakuumtriebwerke.

Das Raumschiff Starship verfügt über sechseckige Kacheln, die verhindern, dass das beim Eintritt in die Atmosphäre entstehende Plasma das Raumschiff beschädigt. Dadurch kann es Temperaturen von bis zu 1400 °C standhalten. Das Nutzlastvolumen des Starship beträgt rund 1000 m3 und ist damit deutlich größer als bei jedem anderen Raumschiff.

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 120 m länger, eine Zunahme von 1 m im Vergleich zur Länge beim zweiten Teststart im Juni 2023. Die zusätzliche Länge ist auf die 1 m längere Super Heavy zurückzuführen.

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 befördern.

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

Derzeit ist der Start der Starship-Rakete von der SpaceX Starbase, dem Kennedy Space Center und den beiden Offshore-Startrampen des Unternehmens geplant. Nach dem Zünden der 33 Raptor-Triebwerke trennt sich die Super Heavy-Stufe in der Luft vom Starship. Die Rakete durchquert dann die Atmosphäre und landet auf zwei Stahlträgern am Startturm. Währenddessen zündet das Starship seine drei Raptor-Vakuum-Triebwerke und bringt sich in die Umlaufbahn. Am Ende der Mission tritt das Raumschiff in die Atmosphäre ein und wird durch einen Hitzeschild geschützt. Anschließend gleitet das Raumschiff mithilfe seiner beiden Landeklappen zum Landeplatz zurück und zündet seine drei Raptor-Triebwerke für eine senkrechte Landung.

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Rakete nach vielen Upgrades und Anpassungen.

SpaceX präsentierte erstmals 2005 Pläne für eine Schwerlastrakete. Design und Name der Rakete änderten sich bis 2019 häufig. Im Juli 2019 startete Starhopper und landete in 150 Metern Höhe. Damit war sie die erste Rakete mit Raptor-Triebwerken. Im Mai 2021 erreichte Starship (Codename SN15) eine Höhe von 10 Kilometern, ging in den freien Fall über und landete nach vier Fehlversuchen erfolgreich.

Wie landet Starship?

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

Beim jüngsten Teststart konnte SpaceX die Super Heavy-Rakete auf ihrem Turm abfangen. Da es auf dem Mars und dem Mond keine entsprechenden Türme gibt, muss die Starship-Rakete auf ihren eigenen Beinen landen können. Dazu wird sich Starship beim Sinkflug allmählich in eine horizontale Position drehen – Musk nennt das einen „Belly Flip“.

Dadurch vergrößert sich die Widerstandsfläche von Starship und es wird langsamer. Sobald Starship nahe genug an der Oberfläche ist, wird es so weit abgebremst, dass die Triebwerke gezündet werden und es wieder aufgerichtet wird. Starship richtet sich dann mit seinen eigenen Raketen auf und landet mit dem Fahrwerk auf einer harten Oberfläche.

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

SpaceX versuchte etwas, was es noch nie zuvor getan hatte. Nach der Trennung verlangsamte sich der untere Teil der Trägerrakete und sank langsam in Richtung Startrampe, während ihn zwei riesige mechanische Arme packten – 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.

Ein Teststart dient unter anderem dazu, eventuell vorhandene Probleme zu klären. Schon ein einziger Fehler kann dazu führen, dass die gesamte innere Struktur der Rakete durch die vom Triebwerk ausgestoßenen Abgase 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 ins All bringen, dann im Rahmen des Artemis-Programms Weltraumtouristen befördern und Astronauten auf dem Mond landen lassen. In fernerer Zukunft soll die Rakete die Mars-Besiedlungsambitionen des Unternehmens Wirklichkeit werden lassen und Flüge über die Kontinente der Erde ermöglichen.

Es gab bereits vier Teststarts von Starship. Beim ersten explodierte das Raketensystem vorzeitig, bevor sich die Booster trennen konnten. SpaceX beschleunigte den Entwicklungsprozess, indem es die Raketen trotz des Wissens um die Unvollkommenheit des Systems testete, um aus den 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 im Indischen Ozean bzw. im 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, um die gleiche Anzahl im Weltraum zu halten.

Die NASA möchte Starship im Rahmen ihres Artemis-Programms einsetzen, das darauf abzielt, die menschliche Präsenz auf dem Mond langfristig aufrechtzuerhalten. 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 würde sie von einem SpaceX-Tankschiff betankt und ihre Reise zum Mars fortsetzen.

Man könnte sich auch vorstellen, die Starship-Rakete zum Start eines Weltraumteleskops zu verwenden. Um schnell Tausende von Satelliten oder ein größeres Weltraumteleskop ins All zu bringen, wäre eine große Rakete erforderlich.

Starship ist außerdem dafür ausgelegt, die schweren Nutzlasten zu transportieren, die für den Bau von Raumstationen und möglicherweise auch für die Infrastruktur zur Unterstützung menschlicher Besiedlung des Mondes erforderlich sind.

Das Raumschiff Starship könnte Passagiere zum Mond, zum Mars und zu anderen Zielen im Sonnensystem befördern. Darüber hinaus könnte das Passagierschiff auch Interkontinentalflüge durchführen. Ein Schiff könnte bis zu 100 Passagiere befördern und verfügt über „private Schlafräume, Gemeinschaftsräume, Lagerräume, Strahlenschutzräume und Glasräume“. Das Lebenserhaltungssystem an Bord ist „versiegelt“, d. h. das Material im Schiff wird ständig wiederverwendet und recycelt.

Das Raumschiff Starship soll die Reichweite anderer Raumfahrzeuge erweitern. Laut Elon Musk müssten bis zu sieben Treibstofftanker gestartet werden, um ein Starship zum Mond zu schicken. Diese Idee stellte Elon Musk im September 2019 vor, indem er die Hecks zweier Raumfahrzeuge miteinander verband. Anschließend beschleunigten beide Raumfahrzeuge mit Hilfstriebwerken leicht in Richtung des Treibstofftankers und trieben so den Treibstoff gegenseitig an. Im Oktober 2020 vergab die NASA 53,2 Millionen US-Dollar an SpaceX, um den Transfer von zehn Tonnen Treibstoff zwischen zwei Starships 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 Lenktriebwerk für die Mondlandung. Das wichtigste Merkmal des Raumschiffs ist seine sehr große Nutzlast beim Hin- und Rückflug zwischen Erde und Mond. Während eines Fluges im Artemis-Programm fliegt das Raumschiff Starship HLS bis zu einhundert Tage vor der Besatzung und betankt das Raumschiff anschließend mit Treibstoff.

SpaceX startete die 122 Meter hohe Starship-Rakete am 13. Oktober (gegen 20:25 Uhr Hanoi- Zeit) erfolgreich in ihrem fünften Testflug von Starbase in Texas. Bei diesem Testflug vollbrachte das Kombinationssystem aus Starship und Super Heavy ein Wunder: Es funktionierte beim ersten Versuch erfolgreich mit dem Greifmechanismus. Nach dem erfolgreichen Start vom Mechazilla-Startturm landete Starship im Indischen Ozean, während die Super Heavy-Rakete zurückkehrte, genau in der Nähe des Startturms landete und vom Roboterarm des Turms festgehalten wurde.

Ha Thu

Laut BBC, Space.com