Zehn Mal fliegen lohnt sich schon

Holger Burkhardt, der beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Raumfahrtmanagement in der Trägerabteilung tätig ist, hält die Wiederverwendung von Raketen für "technisch machbar, aber ob ökonomisch sinnvoll, muss erst noch bewiesen werden. Hauptargument für die Wiederverwendbarkeit von Raumtransportsystemen sind die erwarteten Kosteneinsparungen", sagt er Golem.de.

Beim Betrieb einer Rakete entstünden Kosten für die Produktion, den Treibstoff und den Betrieb. Ihnen stehen die Einnahmen für den Transport von Nutzlasten in All gegenüber. Die Rechnung sieht dann so in etwa aus: Werden wie bei ULA Teile oder im Falle von SpaceX ein ganze Raketenstufe wiederverwendet, sinken die Produktionskosten. Dafür fallen andere Kosten an, für eine Bergung oder den Transport der Rakete zurück an den Startplatz sowie die Wartung der Komponenten.

Wiederverwenden geht auf Kosten der Nutzlast ...

Soll eine Rakete landen, braucht sie dafür eine Vorrichtung, wie etwa Füße, auf denen sie aufsetzt. Außerdem ist ein System nötig, das den Fall bremst - ein Fallschirm oder, im Fall von SpaceX und Blue Origin, zusätzlicher Treibstoff für den kontrollierten Abstieg. Das bedeutet zusätzliches Startgewicht, das wiederum "die erzielbare Nutzlast in den Orbit" reduziere, sagt Burkhardt. Und weniger Nutzlast bedeute geringere Einnahmen. "Es bleibt deshalb offen, ob sich die erhofften Kosteneinsparungen realisieren lassen."

Die Raumfahrtunternehmen sind von ihren Konzepten überzeugt. "Solange wir weiterhin Raketen und Raumschiffe wegwerfen, werden wir nie echten Zugang zum Weltraum haben. Es wird immer unglaublich teuer sein", sagte SpaceX-Chef Musk 2014 bei der Vorstellung der Raumfähre Dragon V2. Leider will sich SpaceX über Musks offizielle Aussagen hinaus nicht über die wirtschaftliche Seite des Raketen-Recyclings äußern.

... soll aber Kosten sparen

Im Haus ULA ist man sich der Sache sicher: Grund für die Wiederverwertung seien in erster Linie die Kosten, sagt der ULA-Manager Sowers. Allerdings sei der Aufwand auch geringer als der, den SpaceX betreibe - vom Auffangen des Triebwerks im Flug vielleicht mal abgesehen. "Wir glauben nicht, dass sich die Wiederverwendung einer ganzen Stufe wegen der Schwierigkeiten und des Leistungsverlusts durch die Rückgewinnung lohnt."

Die Antriebseinheit ist die teuerste Komponente der ersten Stufe: Sie macht knapp zwei Drittel der Kosten der Stufe aus. Da sie nicht landen muss, sind weniger Komponenten nötig als an der F9R oder an New Shepard: Die Vulcan-Triebwerke brauchen keine Füße oder ausklappbaren Flügel, die die F9R beim Abstieg stabilisieren. Auch Treibstoff für Bremsraketen fällt weg. Benötigt werden ein Hitzeschild und ein Fallschirm.

Flüssiggas erleichtert erneute Triebwerksnutzung

Die Kosten für die Wiederverwendung seien nicht so hoch, sagt Sowers. Die BE-4-Triebwerke würden mit flüssigem Erdgas (Liquid Natural Gas, LNG) und flüssigem Sauerstoff befeuert. Bei deren Verbrennung entstünden beispielsweise keine Kohlenstoffrückstände - das erleichtere die Wiederverwendung der Triebwerke.

DLR-Wissenschaftler Burkhardt ist skeptisch: Die Triebwerke seien die heikelste Komponente einer Rakete, da hier "eine extrem hohe thermo-mechanische Belastung auftritt", sagt er. Da "werden die Grenzen einer sicheren Wiederverwendbarkeit deutlich schneller erreicht" als bei Strukturbauteilen und der Avionik.

Die BE-4-Triebwerke werden aber offensichtlich auf eine mehrfache Verwendung hin entwickelt - schließlich will Blue Origin die New Shepard mehr als nur einmal einsetzen. Sie seien so beschaffen, dass sie "Dutzende Male" eingesetzt werden könnten, sagt Sowers. "Wir brauchen fünf bis zehn Einsätze, damit sich das lohnt."

Nachtrag vom 19. Mai 2015, 15:10 Uhr

In einer früheren Version des Textes hieß es irrtümlich, ULAs Trägerrakete Delta habe russische Triebwerke und die Falcon 9 starte auf ihren Füßen stehend. Beide Fehler sind korrigiert.