Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/rocketlab-neuseeland-genehmigt-start-fuer-erste-elektrische-rakete-1609-123358.html    Veröffentlicht: 22.09.2016 07:00    Kurz-URL: https://glm.io/123358

Rocketlab

Neuseeland genehmigt Start für erste elektrische Rakete

Die kleinste Rakete der Welt soll 5 Millionen Dollar pro Start kosten. Sie ersetzt erstmals die ineffizienten Gasturbinen durch batteriebetriebene Elektromotoren.

Die neuseeländischen Behörden haben Rocketlab die Lizenz zum Start von Raketen in Neuseeland erteilt. Das Unternehmen hat eine eigene Elektrorakete namens Electron entwickelt. Obwohl der Erstflug der Rakete noch aussteht, sind Starts damit jetzt schon bis Anfang 2018 vollständig ausgebucht. Rocketlab hat aber noch größere Pläne: Es will bis zu 100 Raketen pro Jahr starten.

Die neuseeländische Firma wurde schon 2007 von Peter Beck gegründet. 2009 schoss sie mit der Ätea-1 die erste neuseeländische Rakete in den Weltraum, profitierte von den ersten erfolgreichen Flügen der Falcon-Raketen des ebenfalls privaten Raumfahrtunternehmens SpaceX und sicherte sich schließlich von Firmen im Silicon Valley Investitionskapital für die Entwicklung einer kleinen Rakete. Sie sollte 100 Kilogramm schwere Satelliten in einen 500 Kilometer hohen sonnensynchronen Orbit bringen.

Die Rakete ist nun fertig und noch leistungsfähiger als geplant. Es fehlt nur noch die Genehmigung der amerikanischen Flugaufsichtsbehörde FAA. Denn um den Importbeschränkungen der USA zu entgehen, wurde der Unternehmenssitz in die USA verlegt. Die Raketen werden dennoch in Neuseeland gebaut und gestartet.

Die Rakete hat batteriebetriebene Triebwerke

Die Rakete hat aus gutem Grund den Namen Electron erhalten: Sie hat Elektromotoren. Das soll ein Dilemma von Raketen lösen: Die komplexe Technik von Raketentriebwerken wird ineffizient, wenn sie besonders kleine Triebwerke antreiben soll. Konstruktionen mit Gasgeneratoren und Turbinen, um die Treibstoffpumpen anzutreiben, würden schwer und aufwendig in der Herstellung. Oft wird deshalb bei kleinen Triebwerken auf die Pumpe verzichtet und der Treibstofftank unter hohen Druck gesetzt. Aber dabei steigt das Gewicht des Tanks und der Druck ist im Vergleich zu einem Triebwerk mit Förderpumpe deutlich niedriger. Je niedriger der Förderdruck im Triebwerk, umso schlechter wird aber die Effizienz. So hat die Rakete nicht nur schwerere Tanks, sondern verbraucht für den gleichen Schub auch noch mehr Treibstoff.

Rocketlab löst das mit dem Rutherford-Raketentriebwerk. Es wird mit Kerosin und Sauerstoff angetrieben. Aber anstatt die Pumpen mit heißen Gasen über eine Gasturbine anzutreiben, kommen Elektromotoren und eine Lithium-Polymer-Batterie zum Einsatz. Inzwischen ist die Batterietechnik fortgeschritten genug dafür. Der Grund dafür ist, dass ohne Luft kein Sauerstoff für die Gasturbine vorhanden ist und zusätzlich mit Kerosinüberschuss gekühlt werden muss, damit die Verbrennungstemperaturen nicht zu hoch sind. Dadurch sinkt die effektive Energiedichte des Treibstoffs auf weniger als ein Zehntel der normalen Verbrennung mit Luft. Dadurch werden Batterien konkurrenzfähig mit Kerosin und Sauerstoff, zumal sie für den Zweck nicht wiederaufladbar sein müssen. Die ersten Untersuchungen zur Verwendung dieser Technik gab es schon Anfang der 2000er Jahre.

Moderne Technik in der ganzen Rakete

Die Rutherford-Triebwerke sind seit über einem halben Jahrhundert die ersten Raketentriebwerke, die auf eine vollständig neue Technik zum Pumpen von Treibstoff setzen und nicht nur auf eine Verbesserung alter Technik. Der Rest der Rakete steht dem in nichts nach. Die Brennkammer und andere Teile des Triebwerks werden mit Sintertechnik in einem 3D-Druckverfahren hergestellt und die Tanks werden aus Kohlefaser gebaut, um Gewicht zu sparen.

Trotzdem ist die Electron im Vergleich zu größeren Raketen noch immer im Nachteil. Die Rutherford-Triebwerke entwickeln beim Start einen Schub von 15 Kilonewton (etwa 1,5 Tonnen). Mit einem Startgewicht von 10,5 Tonnen benötigt sie neun Rutherford-Triebwerke in der ersten Stufe. In der zweiten Stufe arbeitet nur ein Triebwerk, das durch eine größere Düse im Vakuum einen Schub von 22 Kilonewton hat. Sie entspricht damit dem Aufbau einer kleinen Falcon-9-Rakete. Das Ziel ist die Massenproduktion der Rakete, um die Kosten zu senken. Eine Landung zur Wiederverwendung ist nicht geplant.

Electron ist viel teurer als die Falcon 9

Als derzeit kleinste Rakete der Welt soll die Electron für 4,9 Millionen US-Dollar starten und über 200 Kilogramm schwere Satelliten in einfache, niedrige Orbits bringen können. Die Werte sind beachtlich für eine nur 10 Tonnen schwere Rakete. Vergleichbare Raketen wie die japanische Lambda S4 oder die amerikanische Vanguard hatten nur eine Nutzlast von 25 oder 9 Kilogramm.

Eine Falcon-9-Rakete kann zwar für den zwölffachen Preis die etwa 100fache Nutzlast starten, aber trotzdem ist die Electron mit Nutzlasten ausgebucht. Der Grund dafür liegt in den Orbits. Kleinere Satelliten und Cubesats werden oft zu Messungen der Erdoberfläche eingesetzt. In sonnensynchronen Orbits überfliegen Satelliten die gesamte Erdoberfläche in regelmäßigen Abständen bei gleichbleibendem Sonnenstand. Allerdings benötigt der Satellit mehr Energie, um so einen Orbit zu erreichen als eine einfache niedrige Umlaufbahn. Die meisten Raketen fliegen aber keine sonnensynchronen Orbits an, weil sie Nachrichtensatelliten in den geostationären Orbit transportieren.

Nicht mehr per Anhalter in den Orbit

Kleinsatelliten und Cubesats fliegen in den meisten Fällen nur als Sekundärnutzlast und müssen deshalb nach seltenen Mitfluggelegenheiten suchen. SpaceX wird eine der größten Mitfluggelegenheiten bieten, sobald die Falcon 9 wieder für Flüge freigegeben wird. Dann sollen mit einem Sherpa-Satellitenträger 87 Satelliten gemeinsam in einen Orbit gebracht werden. Die Electron soll diese Orbits hingegen regelmäßig anfliegen. Die Kunden sind dabei offensichtlich bereit, einen deutlich höheren Preis für einen kurzfristig planbaren Start zu bezahlen.

Eine Electron-Rakete ist jetzt schon für eine ganz besondere Mission im kommenden Jahr reserviert. Die Firma Moon Express will mit einer Electron eine Mondlandemission mit einem kleinen Teleskop starten lassen. Der Lander soll dabei weniger als 10 Kilogramm wiegen.

Rocketlab ist nicht die einzige Firma, die derzeit Raketen dieser Größenordnung entwickelt. Die kalifornische Firma Firefly gehört dazu, ist aber nach mehreren Änderungen in der Technik noch weit von einer funktionierenden Rakete entfernt, genauso wie wenigstens ein Dutzend andere Konkurrenten. Noch hat Rocketlab den Markt fast für sich allein.  (fwp)


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