SLS: Nasa bestellt Triebwerke für den Preis einer ganzen Rakete

Alte Spaceshuttle-Triebwerke sollten die Mondrakete SLS kostengünstiger machen. Jetzt werden neue Triebwerke zu absurden Preisen nachbestellt.

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Die Herstellung eines weiteren RS-25 Triebwreks kostet 100 Millionen US-Dolar
Die Herstellung eines weiteren RS-25 Triebwreks kostet 100 Millionen US-Dolar (Bild: Nasa)

Die Nasa hat 18 Triebwerke für nicht weniger als 1,8 Milliarden US-Dollar nachbestellt. Jeweils vier davon sollen die Mondrakete SLS antreiben, die bis 2024 Astronauten auf den Mond bringen soll. Um die Entwicklung der Rakete zu vereinfachen und preiswerter zu machen, waren zunächst die Triebwerke des alten Spaceshuttles verwendet worden. Bei jedem Start der nicht wiederverwendbaren Rakete werden aber vier dieser RS-25 genannten Triebwerke verbraucht. Letztlich waren so wenige übrig, dass für das Artemis-Mondprogramm neue Triebwerke hergestellt werden mussten.

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Der ursprüngliche Vertrag umfasste die Herstellung von sechs RS-25-Triebwerken für 1,7 Milliarden US-Dollar, dazu gehörten aber auch die Wiederaufnahme der Produktion, Verbesserungen am Triebwerk und der Bau der nötigen Testanlagen. Die nunmehr insgesamt 24 bestellten Triebwerke haben damit einen Stückpreis von 146 Millionen US-Dollar. Das ist mehr als der finanzielle Aufwand für zwei Flüge einer Falcon 9 und nur etwas weniger als der für eine Ariane-5-, Atlas-V- oder eine Falcon-Heavy-Rakete. Die Kosten für einen Start der SLS-Rakete werden auf etwa 2 Milliarden US-Dollar geschätzt, in der vereinfachten Variante mit einer unterdimensionierten Oberstufe.

Die Entwicklung des Spaceshuttle-Triebwerks war im Januar 1969, ein halbes Jahr vor der Mondlandung von Neil Armstrong, in Auftrag gegeben worden. Es sollten Wasserstofftriebwerke sein, weil es der effizienteste Treibstoff ist und die J-2-Wasserstofftriebwerke der Saturn-Raketen als zuverlässig und besonders leicht wiederverwendbar galten. Auf den Testständen lag der Rekord eines der Triebwerke bei 103 Neustarts und 6,5 Stunden Gesamtlaufzeit.

Das Triebwerk für das Spaceshuttle sollte schubstärker werden und zwölf dieser Triebwerke sollten die damals geplante wiederverwendbare erste Raketenstufe des Spaceshuttle antreiben, drei weitere das Spaceshuttle selbst. Deshalb war die Technik des J-2 ungeeignet für das Spaceshuttle. Für den Betrieb in der Atmosphäre mussten die Triebwerke der ersten Stufe einen besonders hohen Brennkammerdruck haben, denn eine kleine Düse bedeutet eine schlechte Treibstoffeffizienz im Weltraum. Bei einer großen Düse wiederum darf der Druck der Verbrennungsgase am Düsenausgang nicht zu stark unter den Luftdruck sinken, sonst kommt es zu Turbulenzen, die die Düse beschädigen. Wegen des Bernoullieffekts ist dabei der Druck quer zur Bewegungsrichtung der Verbrennungsgase entscheidend.

Eine halbe Tonne Treibstoff pro Sekunde braucht viel Leistung

Um den nötigen Druck zu erreichen, werden für jede Treibstoffkomponenente jeweils zwei Turbopumpen hintereinander benötigt. Sie pumpen pro Sekunde eine halbe Tonne Wasserstoff und Sauerstoff in die Brennkammer, dafür wird ein Druck von 300 Bar gebraucht. Dabei soll aber auch das wasserstoffreiche Abgas der Turbinen, die die Pumpen antreiben, mit in die Brennkammer geleitet werden. Das erhöht die Treibstoffeffizienz um etwa 5 Prozent, bedeutet jedoch, dass die Turbinen unter noch höherem Druck und mit viel höherer Leistung arbeiten müssen.

Das RS-25 reizte die technischen Möglichkeiten viel weiter aus, als die J-2- Triebwerke der Saturn-Raketen. Das Resultat war eine höhere Fehleranfälligkeit. Im Spaceshuttle erreichten sie nie die geplante Leistung und Wiederverwendbarkeit. Nach jedem Flug mussten die Triebwerke aus dem Shuttle ausgebaut, inspiziert und Verschleißteile ausgetauscht werden. Die einmalige Verwendung in der SLS-Rakete erlaubt eine leichte Erhöhung der Leistung. Aber der Vertrag zur Wiederaufnahme der Produktion zeigt, dass die Komplexität und die technischen Anforderungen an ihre Konstruktion bis heute nicht zu vertretbaren Preisen machbar ist.

Die Nasa bezeichnet das RS-25 selbst als den Ferrari unter den Raketentriebwerken. Das gilt allderdings auch für den Preis und die Alltagstauglichkeit.

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M.P. 04. Mai 2020

Hier die letzte Mutationsstufe: https://en.wikipedia.org/wiki/Airbus_Beluga_XL Bei einer...

wiseboar 04. Mai 2020

Ja, und die Automobilindustrie wird an dieser Einstellung draufgehen, jetzt wo ein bzw...

wiseboar 04. Mai 2020

wenn man alles einrechnet war es beim SpaceShuttle eher so bei 2 Milliarden. Ich schenk...

Frank... 04. Mai 2020

Sorry, aber hier lief es einfach so, dass per Gesetz die Verwendung des Triebwerks...

TC 03. Mai 2020

Der Doktor ist wahrscheinlich im HomeOffice :)


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