SpaceX: Eine Rakete aus Stahl

So ungewöhnlich es klingt, die neue Rakete von SpaceX soll aus Stahl gebaut werden. Dabei ist das in der Raumfahrt nichts Neues. Tests der Triebwerke und eines Raumschiffprototypen sind schon in den nächsten Monaten geplant.

Artikel veröffentlicht am 23. Dezember 2018, 12:06 Uhr, Frank Wunderlich-Pfeiffer

SpaceX veröffentlichte ein Bild Prototypen des Starship ganz in Stahl. (Bild: SpaceX)

Ganz im Süden von Texas hat SpaceX ein Grundstück gekauft, um von dort aus Raketen starten zu können, unabhängig von den restlichen Flugplänen wie in Cape Canaveral in Florida. Am 22. Dezember zeigten Fotos von dort Teile des ersten Prototyps für das Raumschiff Starship und dessen Trägerrakete Super Heavy, die früher als BFS und BFR bekannt waren. Angesprochen auf die Bilder verriet Elon Musk ein paar technische Details. Schon zuvor hatte er angekündigt, dass sich die Konstruktion "auf kontraintuitive Weise" geändert habe.

Demnach sollen die Rakete und das Raumschiff mit Stahltanks anstelle von Aluminium oder Kohlefasermaterial konstruiert werden. Die Raumfahrt ist zwar für die Nutzung von möglichst leichten Materialien bekannt, dennoch ist diese Lösung nicht so abwegig, wie sie zunächst erscheint. Die Tanks der Centaur-Oberstufe einiger US-Trägerraketen wie der Atlas V und Delta IV werden beispielsweise noch heute aus Stahl gebaut. Dabei sind sie deutlich leichter als etwa die vergleichbar großen Oberstufen der Ariane 5 oder der indischen GSLV Mk III aus Aluminum.

Die Rakete funktioniert wie eine Coladose

Die Technik dahinter sind sogenannte Ballontanks. Durch die hohe Zugfestigkeit einiger Stahllegierungen können daraus dünnwandige Treibstofftanks gebaut werden, die hauptsächlich durch den hohen Innendruck stabilisiert werden. Aus dem gleichen Grund ist eine Coladose viel stabiler, wenn sie durch ein kohlensäurehaltiges Getränk unter hohem Druck steht. Ohne den Druck von innen lässt sich die Dose dagegen leicht deformieren.

Die bemerkenswerteste Rakete mit Ballontanks aus Stahl war wohl die ursprüngliche Generation der Atlas-Raketen. Die Tanks waren so leicht gebaut, dass sie permanent unter Druck gehalten werden mussten, um nicht unter dem eigenen Gewicht einzuknicken. Mindestens eine Atlas-Rakete wurde auf diese Weise bei einem Unfall zerstört.

Laut Aussage von Elon Musk verwendet die Konstruktion der Super Heavy und des Starship eine andere Stahllegierung als die alte Atlas. Sie wird auch steifer gebaut sein, um diese Art von Unfall zu vermeiden. Die Fotos zeigen den unteren Teil des Starship-Prototypen. Der Prototyp wird deutlich kürzer als das endgültige Raumschiff sein, mit kleinerem Tankvolumen. Er hat aber bereits den endgültigen Durchmesser von neun Metern.

Im Januar soll auch die neueste Version der Raptor-Triebwerke für die Rakete und das Raumschiff getestet werden. Zum Bau des Triebwerks wurde eine neue Legierung entwickelt, die heiße sauerstoffhaltige Gase aushalten muss, die beim Betrieb der Treibstoffpumpen entstehen. Diese SX500 genannte Legierung hat SpaceX selbst entwickelt und inzwischen eine eigene Gießerei in Betrieb genommen, die genug von dem Metall zum Bau der Raptor-Triebwerke liefern soll.