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Bremsen mit Raketenkraft

Dabei müssen die Triebwerke bei mehrfacher Schallgeschwindigkeit gegen die Flugrichtung gezündet werden. Da hilft es, dass die Dragon-2-Raumschiffe ohnehin mit acht Super-Draco-Triebwerken ausgestattet sind. Mit ihren jeweils 73 kN Schub sollen sie das Raumschiff bei Problemen mit der Rakete schnell in Sicherheit bringen können oder, stark gedrosselt, eine sanfte Landung auf der Erde ermöglichen.

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Lange Zeit war aber nicht klar, ob das auch funktioniert. Bis vor kurzem wurde noch nie ein Raketentriebwerk gegen den Staudruck der Luft bei mehrfacher Schallgeschwindigkeit gezündet und betrieben. Es war nicht einmal völlig klar, ob die Triebwerke dabei überhaupt eine Wirkung zeigen würden, außer die Luft vor dem Raumschiff zur Seite zu drücken.

Einige Berechnungen zeigten sogar, dass schwache Raketentriebwerke unter bestimmten Umständen die Schockwelle in der Luft vor dem Raumschiff stören und dabei die Luftreibung verringern würden. Die Super Dracos sind aber alles andere als schwach, und es zeigte sich, dass ihr Schub die subtilen Effekte bei der Interaktion mit der Atmosphäre bei weitem überwiegt.

Die Praxis ist besser als alle Theorie

Erst die Tests mit Landung der ersten Stufe der Falcon-9-Rakete auf der Erde brachten Sicherheit. Sie waren eine gute Simulation dessen, was auch beim Eintritt in die Marsatmosphäre passieren würde. Die Nasa schickte eigens ein Flugzeug mit Wärmekameras zu einem der Starts, um das Manöver genauer zu untersuchen. Für das Landemanöver muss die Dragon-Kapsel ungefähr 30 Prozent ihres Gewichts als Treibstoff mitführen, wozu extra Tanks benötigt werden. Das sind rekordverdächtige Werte: Um den 900 kg schweren Rover Curiosity zu landen, war ein Raumschiff mit 3,6 Tonnen Masse nötig.

Für die Sample-Return-Mission war geplant, den Dragon mit etwa 3 Tonnen Treibstoff und einer 1,3 Tonnen schweren Rakete zu beladen, womit immer noch über eine Tonne Nutzlast für Instrumente und andere Geräte verblieben wäre. Dazu kommt noch die Masse für ein abtrennbares Servicemodul, das die Dragonkapsel auf dem Weg zum Mars unter anderem mit Strom versorgt und als Radiator für die Kühlung sorgt.

Wenn die Rakete nicht durch die Brücke passt

In den nächsten Jahren wird an der Landung und den Raketen noch getüftelt werden. Inzwischen ist der Durchmesser der Rakete das größte Hindernis für eine weitere Verbesserung der Falcon 9. Ein größerer Schub verringert zwar die Gravitationsverluste beim Start, weil die Rakete schneller startet und weniger lang gegen die Gravitation arbeiten muss. Aber eine größere Treibstoffmenge, die dem höheren Schub der Triebwerke angemessen ist, würde die Nutzlast noch deutlich stärker steigen lassen. Die Tanks können aber nicht größer als 3,66 Meter sein, weil sie zurzeit mit Lkw über die Straße transportiert werden. Gleichzeitig sind sie jetzt schon so lang, dass sie nicht mehr verlängert werden können.

Eine noch größere Rakete, die auch bemannte Raumschiffe zum Mars bringen soll, ist bei SpaceX aber schon in Arbeit. Sie soll das neue "Raptor"-Triebwerk verwenden. Es wird mehr als doppelt so viel Schub wie das Merlin-Triebwerk haben, statt Kerosin flüssiges Methan verbrennen und in einem effizienteren Treibstoffzyklus betrieben. Details zum "Mars Colonial Transport" will Elon Musk aber erst im September veröffentlichen.

In einem Pilotprojekt mit Narando vertonen wir in den kommenden Wochen zwei bis drei Golem.de-Artikel pro Woche. Die Texte werden nicht von Robotern, sondern von professionellen Sprechern vorgelesen. Über Feedback unserer Zuhörer freuen wir uns - im Forum oder an redaktion@golem.de.

 Die Landung wird schwierig
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Tobias Claren 09. Jun 2016

Wenn man in Sachen "Nutzen" auch Informationen für die Menschen sieht, gäbe es...

Christian_narando 10. Mai 2016

@ sdckl, Artikel herunterladen und komplett offline anhören geht in der iOS- und Android...

sf (Golem.de) 06. Mai 2016

Wenn eine Variante von Click-To-Play für das Flash Plugin genutzt wird, kann der Player...

maxule 06. Mai 2016

Vielleicht meinte er EventHorizon ... :-)

der_parlator 04. Mai 2016

So what? 2 Raketen? Diese Art der Landung hat noch keiner vor SpaceX so hinbekommen...


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