Raumfahrt: Neustart für SpaceX
Seit vergangenem August ist keine Rakete mehr gestartet, jetzt ging es wieder los. Am Samstag 18:55 Uhr, unserer Zeit, startete eine Falcon 9 erfolgreich mit den ersten zehn Iridium-Next-Satelliten vom kalifornischen Vandenberg aus. Auch die Landung der ersten Stufe auf dem Schiff "Just Read The Instructions" verlief erfolgreich. Wie immer konnte der Start im Live-Webcast von SpaceX(öffnet im neuen Fenster) verfolgt werden.
Für das Jahr 2017 hat SpaceX Großes vor. Nach der Zerstörung der Startrampe bei der Explosion einer Falcon-9-Rakete wurde inzwischen eine zweite Startrampe im Kennedy Space Center fertiggestellt. Von ihr soll auch die neue Schwerlastrakete Falcon Heavy starten. Gleichzeitig gibt es nach der Explosion der Rakete Bedenken für die geplanten Starts von Astronauten an Bord eines Dragon-2-Raumschiffs .
Neue Landeplätze für die Falcon Heavy
Die Falcon Heavy wird beim Start etwa doppelt so schwer wie eine Ariane 5 sein. Um ihre hohe Nutzlast zu erreichen, startet sie mit drei parallelen Raketenstufen, die jeweils der ersten Stufe einer Falcon 9 entsprechen. Alle drei sollen nach dem Start wieder zur Erde zurückkehren. Deshalb beschränken sich die Vorbereitungen für den ersten Start der Falcon Heavy nicht nur auf den Bau der Rakete und der Startrampe.
Neben der derzeitigen Landeplattform für die Falcon 9 sollen noch zwei weitere Plattformen gebaut werden,(öffnet im neuen Fenster) , um genügend Landeplatz für die anfliegenden Raketenstufen zu haben. Zwei der drei Stufen werden dabei nahezu gleichzeitig landen. Sie dienen der Rakete als Booster-Raketen und werden gleichzeitig abgetrennt.
Je nach Mission wird die mittlere der Stufen ebenso zur Startrampe zurückkehren oder im Ozean auf einem Schiff landen. Für den Einsatz in der Falcon Heavy wurde die mittlere Raketenstufe im Vergleich zur Falcon 9 etwas modifiziert, um die höheren Belastungen beim Start und bei der Landung auszuhalten. Kurz nach dem Start werden ihre Triebwerke gedrosselt, um weniger Treibstoff zu verbrauchen, während die Booster auf voller Leistung laufen.
Nach der Abtrennung der Booster wirkt der Flug mit dem verbleibenden Treibstoff dadurch rechnerisch so, als hätte die Falcon Heavy eine zusätzliche Raketenstufe. Das gleiche Verfahren wird auch bei der Delta IV Heavy(öffnet im neuen Fenster) und Angara 5(öffnet im neuen Fenster) verwendet. In besonders anspruchsvollen Missionen soll die mittlere Stufe im Ozean landen und nicht zur Startrampe zurückkehren, was Treibstoff spart, oder überhaupt nicht landen und wie eine herkömmliche Raketenstufe über dem Meer zerstört werden.
Während SpaceX die Starts von Satelliten und unbemannten Raumfrachtern wieder aufnimmt, kommen inzwischen Sicherheitsbedenken(öffnet im neuen Fenster) für die geplanten Starts des Dragon-2-Raumschiffs mit Besatzung, die für 2018 geplant sind.
Explosion bringt Bedenken für Flüge mit Astronauten
Eine Falcon-9-Rakete ist im September während der Betankung mit unterkühltem flüssigen Sauerstoff für den Probedurchlauf des geplanten Starts explodiert. Der Sauerstoff für die Falcon 9 wird nicht nur verflüssigt, sondern noch weiter abgekühlt. Dadurch steigt die Dichte des Sauerstoffs, wodurch mehr Treibstoff in die Tanks passt und die Leistung der Triebwerke steigt.
Die Tanks der Rakete bestehen aus einem dünnen Blech einer leichten Aluminium-Lithium-Legierung und sind nicht isoliert. Damit sich der kalte Sauerstoff vor dem Start nicht zu stark erwärmt, werden die Tanks der Rakete erst wenige Minuten vorher befüllt. Zu diesem Zeitpunkt wären die Astronauten schon an Bord des Raumschiffs auf der Rakete.
Weniger Helium-Flaschen
Um die Rakete mit möglichst kaltem Sauerstoff zu starten und bessere Leistungen erreichen, wurde das Verfahren immer weiter verfeinert und die Zeiten weiter verkürzt. Ähnliche Entwicklungen gab es auch bei den Heliumflaschen, die sich in den Raketentanks befinden. Das Helium wird benötigt, um die Tanks unter Druck zu setzen und diesen konstant zu halten, während die Rakete im Flug über zwei Tonnen Treibstoff pro Sekunde verbraucht. Um mehr Helium in die Flaschen pumpen zu können, wurde das Helium weiter abgekühlt. Dadurch kann das Gewicht einiger Heliumflaschen eingespart werden und die Leistung weiter steigen.
Die Heliumflaschen bestehen aus Aluminium, das mit Kohlefaser umwoben wird. Das Aluminium allein würde den Druck in der Flasche nicht aushalten, es sorgt aber dafür, dass die Flasche dicht ist. Die Kohlefaser nimmt die Kraft durch den Druck des Heliums auf. Beide Materialien ziehen sich aber bei Abkühlung unterschiedlich stark zusammen. Bevor die Flasche durch den Druck des Heliums prall gefüllt ist, entstehen deshalb Zwischenräume zwischen dem Aluminium und dem Kohlefasergewebe, in das flüssiger Sauerstoff eindringen kann.
Die Nasa macht sich Sorgen
Die Analyse der Explosion während des Tests auf der Startrampe ergab, dass wohl der Sauerstoff in dem Zwischenraum gefroren war, denn das Helium ist sogar noch kälter als der Sauerstoff. Bei vorangegangenen Tests wurde der Sauerstoff immer noch im flüssigen Zustand aus dem Zwischenraum herausgequetscht. Der feste Sauerstoff sorgte für eine zusätzliche Belastung der Kohlefaser, die daraufhin zerplatzte. Aufgrund der Analyse kehrt SpaceX zunächst zu einem Verfahren mit wärmerem Helium zurück, das in der Vergangenheit ohne solche Zwischenfälle angewendet wurde.
Trotzdem bleibt fraglich, ob die Nasa das Verfahren für Starts mit Astronauten akzeptieren wird. Bisher wurden Astronauten immer erst in die Nähe der Rakete gelassen, wenn diese vollständig mit Treibstoff befüllt ist. Ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung wird sein, ob die nächsten Starts der Falcon-Raketen ohne weitere Zwischenfälle verlaufen.
Das Unternehmen macht Verluste
Die Probleme mit der Falcon 9 machen auch den Geschäftszahlen von SpaceX zu schaffen. Nach Informationen des Wall Street Journal(öffnet im neuen Fenster) hatte das Unternehmen schon 2015, nach dem Fehlstart eines Raumfrachters zur ISS, einen Verlust von etwa 250 Millionen US-Dollar verzeichnet.
In Zukunft erwartet das Unternehmen, den größten Teil seines Umsatzes mit einem eigenen Satellitennetzwerk zur weltweiten Internetversorgung zu machen. So soll auch das nötige Geld erwirtschaftet werden, um die ehrgeizigen Marspläne des Unternehmens umzusetzen.
Nachtrag vom 14. Januar 2017, 20:38 Uhr
Der Flug der Falcon 9 verlief erfolgreich. Nach einem pünktlichen Start wurden alle zehn Satelliten ausgesetzt, auch wenn sich die Bestätigung wegen eines Defekts in einer Bodenstation verzögerte. Der erste Absatz wurde entsprechend angepasst.