Abo
  • Services:

Falcon 9: Wiederverwendung von Raketen kostet Leistung

Die Wiederverwendung von Raketenstufen ist bei SpaceX fast Alltag geworden. Aber sie bringt Verluste mit sich und ist nicht immer möglich.

Artikel von veröffentlicht am
Die erste wiederverwendete Raketenstufe von SpaceX bei ihrer zweiten Landung
Die erste wiederverwendete Raketenstufe von SpaceX bei ihrer zweiten Landung (Bild: SpaceX)

Zehn Falcon-9-Raketen hat SpaceX in diesem Jahr bereits gestartet, sechs davon allein seit dem 1. Mai. Damit hat SpaceX fast ein Viertel der 45 Raketenstarts weltweit durchgeführt. Die Landung von Raketenstufen ist inzwischen ein so häufiger Anblick geworden, dass er kaum noch eine Nachricht wert ist. Der letzte Fehlschlag einer Landung liegt über ein Jahr zurück. Aber egal, wie sehr SpaceX das Landeverfahren noch verbessert, Leistungsverluste sind nicht zu vermeiden.

Inhalt:
  1. Falcon 9: Wiederverwendung von Raketen kostet Leistung
  2. Schnelle Landungen sparen Treibstoff

Deshalb landet SpaceX auch nicht jede Raketenstufe. Am 5. Juli startete der Satellit Intelsat 35e. Mit 6,7 Tonnen war er so schwer, dass eine Landung der ersten Stufe anschließend unmöglich war. Es war die dritte solche Mission in diesem Jahr. Für die Landung muss die Rakete auf einiges an Leistung verzichten, abhängig davon, wo und wie die Raketenstufe landet.

Wiederverwendung kostet bis zu einen Kilometer pro Sekunde

Der Hauptteil der Verluste entsteht durch den zusätzlichen Treibstoffverbrauch. Je nach Landeort und Landeverfahren müssen die Triebwerke noch zwei- oder dreimal gestartet werden. Die Telemetrie der Raketen beim Start gibt einen guten Einblick, wie groß diese Verluste sind. Ohne Wiederverwendung erreicht die erste Stufe etwa 2,7 Kilometer pro Sekunde, mit Landung im Meer sind es 2,3 km/s und mit der Rückkehr zum Startplatz nur noch 1,7 km/s. Den fehlenden Rest muss die zweite Stufe ausgleichen und kann damit weniger Nutzlast in den Orbit bringen.

Ein offensichtlicher Verlust entsteht durch die zusätzlichen Bauteile, die für eine Landung benötigt werden. Genaue Zahlen liefert SpaceX zwar nicht, aber die ausklappbaren Landebeine, die Gitterflossen und die Steuerdüsen zur Lagekontrolle mit ihren Drucktanks wiegen zusammen mehrere Tonnen. Bei Starts wie dem von Intelsat 35e und ähnlichen Missionen verzichtet SpaceX darauf, um die Leistung zu maximieren.

Stellenmarkt
  1. ENERCON GmbH, Bremen, Aurich, Kiel
  2. Hays AG, Offenbach

Besonders viel Treibstoff benötigt die Rückkehr der Raketenstufe zum Startplatz. Dazu muss direkt nach der Abtrennung der Oberstufe die untere Raketenstufe abgebremst und in Gegenrichtung beschleunigt werden, damit sie zurückkehren kann. Ohne die Oberstufe müssen etwa 125 Tonnen weniger Masse beschleunigt werden, was die Rückkehr überhaupt erst möglich macht.

Raketenstufen müssen abbremsen zum Wiedereintritt

Anschließend führt die Raketenstufe die Manöver zum Wiedereintritt und zur eigentlichen Landung durch, genauso wie bei einer Landung im Meer. Vor dem Rücksturz zur Erde muss die Falcon 9 abgebremst werden, damit sie nicht durch die Hitze der Luftreibung zerstört wird. Dabei ist die Luftreibung an sich gut. Sie bremst die Raketenstufe ohne jeden Treibstoffverbrauch ab.

Wie stark sich die Raketenstufe aufheizt, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Dazu gehören neben der Geschwindigkeit auch Masse, Form und aerodynamischer Auftrieb. Je schwerer die Stufe ist, desto mehr kinetische Energie hat sie, und desto langsamer wird sie von der Luftreibung abgebremst. Sie dringt mit höherer Geschwindigkeit in tiefere Luftschichten ein und wird so stärker aufgeheizt. Ein besserer Hitzeschutz bringt aber im allgemeinen mehr Masse mit sich, wodurch je nach technischem Stand ein optimaler Kompromiss gefunden werden muss.

Zur Masse der Raketenstufe gehört aber auch der Treibstoff, der am Ende für das eigentliche Landemanöver benötigt wird. Das Landemanöver hat deshalb Auswirkungen auf alle Manöver davor und sollte möglichst schnell und mit möglichst wenig Treibstoff durchgeführt werden. Je mehr Schub die Rakete bei der Landung verwendet, desto weniger Treibstoff benötigt sie. Das liegt an den Gravitationsverlusten.

Die Triebwerke müssen nicht nur die Raketenstufe abbremsen, sondern auch die Beschleunigung durch die Erdanziehung ausgleichen.

Schnelle Landungen sparen Treibstoff 
  1. 1
  2. 2
  3.  


Anzeige
Spiele-Angebote
  1. 45,99€ Release 04.12.
  2. 59,99€ mit Vorbesteller-Preisgarantie (Release 26.02.)
  3. 2,49€

Frank... 20. Jul 2017

Deswegen schrieb ich auch: "Bei hohen Geschwindigkeiten fing das Aluminium an zu glühen...

Quantium40 20. Jul 2017

Die Chinesen waren allerdings erst die Dritten, die auf die glorreiche Idee gekommen...

S-Talker 19. Jul 2017

Der Verschleiß ist eingeplant ist und kann auch überwacht werden. Neue Teile haben...

Hotohori 19. Jul 2017

Manche beschäftigen sich halt mehr, Manche weniger mit dem Thema. Von daher ist es völlig...


Folgen Sie uns
       


Red Dead Redemption 2 - Test

Das Spiel des Jahres - in punkto Hype - kommt 2018 von den GTA-Machern Rockstar. Im Test sortieren wir es im Genre ein.

Red Dead Redemption 2 - Test Video aufrufen
Resident Evil 2 angespielt: Neuer Horror mit altbekannten Helden
Resident Evil 2 angespielt
Neuer Horror mit altbekannten Helden

Eigentlich ein Remake - tatsächlich aber fühlt sich Resident Evil 2 an wie ein neues Spiel: Golem.de hat mit Leon und Claire gegen Zombies und andere Schrecken von Raccoon City gekämpft.
Von Peter Steinlechner

  1. Resident Evil Monster und Mafia werden neu aufgelegt

Machine Learning: Wie Technik jede Stimme stehlen kann
Machine Learning
Wie Technik jede Stimme stehlen kann

Ein Unternehmen aus Südkorea arbeitet daran, Stimmen reproduzierbar und neu generierbar zu machen. Was für viele Branchen enorme Kosteneinsparungen bedeutet, könnte auch eine neue Dimension von Fake News werden.
Ein Bericht von Felix Lill

  1. AWS Amazon bietet seine Machine-Learning-Tutorials kostenlos an
  2. Random Forest, k-Means, Genetik Machine Learning anhand von drei Algorithmen erklärt
  3. Machine Learning Amazon verwirft sexistisches KI-Tool für Bewerber

IT: Frauen, die programmieren und Bier trinken
IT
Frauen, die programmieren und Bier trinken

Fest angestellte Informatiker sind oft froh, nach Feierabend nicht schon wieder in ein Get-together zu müssen. Doch was ist, wenn man kein Team hat und sich selbst Programmieren beibringt? Women Who Code veranstaltet Programmierabende für Frauen, denen es so geht. Golem.de war dort.
Von Maja Hoock

  1. Software-Entwickler CDU will Online-Weiterbildung à la Netflix
  2. Job-Porträt Cyber-Detektiv "Ich musste als Ermittler über 1.000 Onanie-Videos schauen"
  3. Bundesagentur für Arbeit Ausbildungsplätze in der Informatik sind knapp

    •  /