Space X und Spaceshuttle: Kann sich Wiederverwendung in der Raumfahrt lohnen?

Die US-Raumfahrtbehörde Nasa will nach dem Ende des Spaceshuttle-Programms zurück zur Einwegrakete. SpaceX-Chef Elon Musk hingegen plant, seine Raketen mehrfach ins All zu schießen. Das soll Raumflüge günstiger machen.

Artikel von Frank Wunderlich-Pfeiffer veröffentlicht am 8. Januar 2016, 11:57 Uhr

Start einer Falcon-Rakete: einfache Technik (Bild: SpaceX/CC0 1.0)

Die erfolgreiche Landung der ersten Stufe der Trägerrakete Falcon 9 belebt das alte Versprechen einer billigeren Raumfahrt durch Wiederverwendbarkeit wieder. Viele erinnern sich noch an das Spaceshuttle-Programm, das mit einem Budget von über 200 Milliarden US-Dollar nur 135 Flüge realisierte. Was die Raumfahrt billiger machen sollte, wurde zum teuersten Programm aller Zeiten. Ist also Skepsis angebracht, wenn das US-Raumfahrtunternehmen SpaceX nun wieder behauptet, dass es durch Wiederverwendung Raumfahrt viel billiger machen könne?

Die Argumentation von SpaceX-Chef Elon Musk ist durchaus einleuchtend. Fast niemand könnte sich einen Flug mit einem Flugzeug leisten, wenn das Flugzeug nach jedem Flug weggeworfen würde. Stattdessen würden sie im Allgemeinen nur kurz inspiziert, neu aufgetankt - und flögen dann weiter. Der Treibstoff macht nur etwa 0,3 Prozent der Startkosten einer Falcon-9-Rakete aus. Das Potenzial für Einsparungen ist also da.

Was lief beim Spaceshuttle schief?

Trotzdem erreichte das Spaceshuttle die Einsparungen nicht einmal im Ansatz. Aber ein gescheiterter Versuch ist noch kein Beweis, dass die gesamte Idee falsch ist. Viel interessanter ist die Frage, was beim Spaceshuttle schiefgelaufen sein muss, warum also die Kosten trotz Wiederverwendung so hoch ausfielen. Die Antwort: Verantwortlich waren letztlich politische Entscheidungen, die zu einer unsinnigen Konstruktion geführt haben.

Aus physikalischer Sicht war das Spaceshuttle eine klassische zweistufige Rakete. Zwei knapp 600 Tonnen schwere Feststoffraketen bildeten die erste Stufe. Das Shuttle mit dem großen Treibstofftank war die zweite Stufe - auch wenn die zweite Stufe zur Sicherheit zusammen mit der ersten am Boden gezündet wurde. Der Tank wog 26,5 Tonnen und fasste etwa 735 Tonnen Treibstoff. Dazu kam noch das 80 Tonnen schwere Shuttle selbst, mit jeweils etwa 20 Tonnen Treibstoff und 20 Tonnen Nutzlast - je nach Orbit.

Das Spaceshuttle kam nicht in den geostationären Orbit

Das Shuttle brauchte so viel eigenen Treibstoff, weil es nicht ganz in eine Umlaufbahn gebracht wurde. Nur so konnte der große Treibstofftank noch kontrolliert über dem Meer abstürzen. Das letzte Stück in den niedrigen Orbit musste das Shuttle selbst zurücklegen. Hohe Orbits wie die Übergangsbahn zum geostationären Orbit (GSO) konnte es gar nicht erreichen. Dazu musste es noch eine Raketenstufe als Nutzlast mitnehmen.

Für einen Satelliten wären dann höchstens noch 3,8 Tonnen übriggeblieben. Aber die dafür nötige Centaur-Stufe wurde nie eingesetzt. Mit der tatsächlich benutzten Oberstufe Inertial Upper Stage (IUS) blieben aber nur 2,3 Tonnen - weniger als die Nutzlast einer Sojus-2-Rakete.