Recycling Rockets – Wiederverwendbare Raketen

Menschen und Material in den Weltraum zu bringen ist teuer, jedes Kilogramm, das mit der Ariane V in den Weltraum gebracht wird, kostet etwa 10.000 €. Ein beträchtlicher Teil dieser Kosten geht in den Bau der Rakete selbst und da ist es eigentlich Verschwendung, diese nach Gebrauch wegzuwerfen, bzw. sie in der Erdatmosphäre verglühen zu lassen.

Elon Musk, Gründer des Raumfahrtunternehmens SpaceX ist davon überzeugt, die Kosten langfristig um den Faktor 100 drücken zu können, wenn es gelingt, wiederverwendbare Antriebssysteme zu entwickeln.

Ein erster Schritt in diese Richtung waren bereits die Space-Shuttle. Dieses System bestand aus dem wiederverwendbaren Orbiter, den Feststoffboostern, die ebenfalls wiederverwendet werden konnten und dem externen Tank für Wasserstoff und Sauerstoff, der nicht erneut genutzt werden konnte, und aus dem die Triebwerke des Shuttles mit Treibstoff versorgt wurden. Zwischen 1981 und 2011 wurden fünf Shuttles in 135 Missionen eingesetzt, geplant war eigentlich, dass sie jede Woche fliegen.

Zwei tragische Unfälle 1986 und 2003 kosteten 14 Astronauten das Leben. Nach 30 Jahren wurde das Programm eingestellt, wegen Sicherheitsbedenken, der veralteten Hardware und den Kosten für den Unterhalt der Maschinen.

Die Idee hinter den neuen Raketen ist also, nicht immer eine neue Rakete für jeden Flug zu bauen, sondern die gesamte Rakete oder wenigstens wichtige Teile wieder zu benutzen. Eventuell nach einer Wartung und neuem Betanken wieder in den Weltraum zu schicken.

Die Falcon 9-R von SpaceX wird derzeit getestet. Sie wird bereits eingesetzt um Material zur Internationalen Raumstation zu bringen und auf dem Rückweg finden Landeversuche der ersten Stufe statt. Bisher noch nicht erfolgreich, aber man macht Fortschritte. 2014 brachte man eine Rakete im Atlantischen Ozean hinunter ind 2015 fanden bisher zwei Versuche statt, auf einer Landeplattform im Meer aufzusetzen. Beide Versuche endeten mit dem Verlust der Rakete, aber bereits die Landung innerhalb von 10 Metern um das Ziel ist als großer Erfolg zu werten.

Beim ersten Versuch reichte der Treibstoff nicht aus. Beim Zweiten war die Horizontalgeschwindigkeit zu groß, um von den Triebwerken ausgeglichen werden zu können.

Bei der Falcon 9-R wird ein Teil des Treibstoffs zurückbehalten, um beim Wiedereintritt der Rakete den Sinkflug abzubremsen und zu kontrollieren. Kleine Flügel unterstützen dabei die Manövrierbarkeit der Rakete. Die Schwierigkeit besteht darin, die Rakete in der aufrechten Position unter Kontrolle zu halten. Man kann sich das vorstellen wie einen Besenstiel, den man auf dem Finger balanciert.

Der letzte Start einer Falcon 9-R endete bedauerlicherweise schon wenige Minuten nach dem Lift-Off mit der Explosion der Rakete. Elon Musk wird sich von solchen Rückschlägen aber nicht bremsen lassen. Zu vielversprechend und gewinnbringend sind die Aussichten mit günstigeren Transportkosten Gewinne zu machen.

Deshalb ist SpaceX auch nicht das einzige Unternehmen, das an wiederverwendbaren Rakten forscht. Erst kürzlich hat Airbus angekündigt an einem wiederverwendbaren Raketentriebwerk zu arbeiten, welches Adeline heißen wird und bis 2020 einsatzbereit sein soll. Der große Vorteil ist hier, dass erstmal nicht die ganze erste Stufe zurück zur Erde gebracht werden soll, sondern nur das Triebwerk, welches die meiste Technik enthält und damit in der Produktion den größten Kostenanteil ausmacht. Airbus Idee dabei ist, den Tank verloren zu geben und das Triebwerk kontrolliert zur Erde zurückzubringen. Nach dem Wiedereintritt in die Atmosphäre sollen Propeller aus den angebrachten Tragflächen ausgefahren werden, welche den Sinkflug kontrollieren und es ermöglichen das Triebwerk auf einer gewöhnlichen Flugzeuglandebahn im Gleitflug aufsetzen zu lassen. Die zweite Stufe der Ariane 6, für die Adeline entwickelt wird, wird nicht zurückkehren, stattdessen könnte sie aber als Schleppkahn dienen, der mit Ionenantrieb ausgestattet im Orbit bleibt und Satelliten in eine höhere Umlaufbahn transportieren soll.

Und schließlich verspricht die United Launch Alliance, eine Allianz von Boeing und Lockheed Martin, bis 2019 eine wiederverwendbare Rakete zu entwickeln. Vulcan, wie die Rakete heißen soll, wird die Triebwerke nach dem Start abwerfen und diese sollen dann an Fallschirmen zur Erde zurückkehren.

Ob es nun ein Faktor hundert ist, oder erstmal nur 50 %, der Einsatz wiederverwendbarer Bestandteile in der Raketentechnologie wird die kommerzielle Raumfahrt deutlich günstiger machen und neue Möglichkeiten und Wege eröffnen den Weltraum zu nutzen und zu erforschen. Es ist der erste Schritt auf dem Weg den Transport in den Weltraum kostengünstiger und schneller zu machen. Denn mit wiederverwendbaren Raketen sinken nicht nur die Kosten auch die Zeit zwischen Raketenstarts kann deutlich reduziert werden. Ganz zu schweigen von den Ressourcen, die eingespart werden, wenn nicht jedes mal Technik im Wert von Millionen in de Atmosphäre verglüht oder in die Ozeane stürzt. 


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