Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/rocketlabs-neuseelaendische-rakete-erreicht-den-weltraum-1705-128030.html    Veröffentlicht: 26.05.2017 10:50    Kurz-URL: https://glm.io/128030

Rocketlabs

Neuseeländische Rakete erreicht den Weltraum

Der erste Testflug der neuen Electron-Rakete war noch kein voller Erfolg. Aber die neue Technologie funktioniert und ist wegweisend.

Vier Jahre nach den ersten Plänen war es so weit. Die Electron-Rakete der neuseeländischen Firma Rocketlabs flog am Donnerstag erstmals in Richtung Weltraum, nachdem das Wetter in den vergangenen Tagen immer wie zu Verschiebungen des Starts führte. Die Erwartungen an den ersten Flug der nur 10,5 Tonnen schweren Rakete sollten schon durch den Missionsnamen "It's a test" gedämpft werden. Vollkommen erfolgreich war der Test tatsächlich nicht.

Nach Problemen mit der Lagekontrolle der ersten Stufe geriet die zweite Stufe nach der Trennung kurzfristig außer Kontrolle. Trotzdem zündete ihr Triebwerk erfolgreich und auch die Abtrennung der Nutzlastverkleidung verlief gut. Dennoch sorgten die Probleme dafür, dass die Rakete zwar den Weltraum erreichte, aber nicht die nötige Geschwindigkeit, um in einen Orbit einzuschwenken.

Nicht mehr per Anhalter in den Orbit

Die Electron-Rakete soll es Anbietern von kleinen Satelliten unter 225 Kilogramm möglich machen, eigene Raketen zu buchen. Alle anderen derzeit frei verfügbaren Trägerraketen sind für deutlich größere Nutzlasten ausgelegt, wodurch kleinere Satelliten auf Mitfluggelegenheiten warten müssen. Das macht die Missionsplanung schwierig. Nicht immer findet sich überhaupt eine Rakete, die in den angestrebten Orbit fliegt. Zudem spielen in der Zeitplanung die Sekundärnutzlasten auch keine Rolle.

Die ersten regulären Flüge der Electron sind jetzt schon vollständig ausgebucht. Ein Flug soll sogar noch dieses Jahr einen Mondlander von Moon Express starten. Langfristig plant das Unternehmen 100 Starts pro Jahr. Die Freiheit der eigenen Missionsplanung ist den Kunden einiges wert. Mit knapp 5 Millionen US-Dollar ist der Start einer Electron Rakete zwar billiger als der jeder anderen Rakete, aber im Vergleich zur Nutzlast gehört sie mit zu den teuersten Angeboten. Eine Vega-Rakete trägt mehr als die zehnfache Nutzlast für den siebenfachen Preis. Eine Falcon 9 mit dem zwölffachen Preis kann mit bis zum Hundertfachen der Nutzlast starten.

Sogar die Farbe wiegt zu viel

Das Konzept der Rakete erinnert ein wenig an die Raketen von SpaceX. Mit neun Triebwerken in der ersten Stufe und einem weiteren in der zweiten entspricht die Electron einer Falcon 9 im Modellmaßstab. Aber die Physik lässt es nicht zu, eine Rakete einfach zu verkleinern und die gleiche Leistung zu erreichen. Toleranzen von Bauteilen bleiben trotz kleinerer Abmaße konstant, Reibungskräfte vergrößern sich und so weiter. Die Electron verzichtet sogar auf Farbe auf den Kohlefasertanks, weil sie mehr ins Gewicht fällt als bei größeren Raketen. Weiß ist die Rakete beim Start nur wegen des Eises, das sich auf den kalten Sauerstofftanks bildet.

Die Electron ist die erste Rakete, deren Tanks für flüssigen Treibstoff vollständig aus Kohlefaser statt Aluminium gebaut werden. SpaceX will die gleiche Technik erst mit den geplanten Marsraumschiffen einsetzen. Die Triebwerke mussten völlig neu entwickelt werden. In so kleinem Maßstab sind die üblichen Turbopumpen nicht mehr effizient und auch zu kompliziert herzustellen. Sie müssen den Treibstoff gegen den Brennkammerdruck in die Triebwerke pumpen, der für eine gute Effizienz möglichst hoch sein sollte.



Elektrische Pumpen statt Turbinen

Anders als in normalen Verbrennungsmotoren kann die Treibstoffpumpe eines Raketentriebwerks einen nennenswerten Anteil des gesamten Treibstoffverbrauchs darstellen, gerade bei hohen Brennkammerdrücken. Die Treibstoffpumpen sind so wichtig, dass Raketentriebwerke zunächst immer danach klassifiziert werden, welchen Treibstoffzyklus sie benutzen, also welche Technik die Pumpen antreibt.

Dazu tragen noch zwei Probleme bei. Der Sauerstoff zum Betrieb der Turbine, die die Pumpe antreibt, muss in den Tanks mitgenommen, und das Kerosin kann auch nicht im optimalen Verhältnis mit reinem Sauerstoff verbrannt werden. Das Ergebnis wäre kein Gasgenerator zum Betrieb einer Turbine, sondern ein übergroßer Schneidbrenner. Um die ausreichend niedrige Temperaturen zu erreichen, muss noch mehr Kerosin verwendet werden.

Es gibt in russischen Triebwerken Techniken, die das vermeiden, sie machen die Triebwerke aber noch komplexer. Die Electron sollte aber möglichst einfach gehalten werden, um in großen Stückzahlen produziert werden zu können. Ihre größtenteils im 3D-Sinterdruck hergestellten Triebwerke geben der Electron ihren Namen. Statt mit kerosinbetriebenen Turbinen wird die Treibstoffpumpe erstmals mit einem Elektromotor und Batterien angetrieben. Die Fortschritte in der Energiedichte von Batterien und die Ineffizienz der Gasgeneratortechnik haben diese Kombination für kleine Triebwerke konkurrenzfähig gemacht.

Die Rutherford-Triebwerke der Electron stellen den ersten fundamental neuen Treibstoffzyklus seit etwa 50 Jahren dar. Davor war fast die einzige Option für so kleine Triebwerke mit nur 22 Kilonewton Vakuumschub die reine Druckbetankung ohne Pumpen. Dabei können nur sehr begrenzte Brennkammerdrücke erreicht werden, und die Treibstofftanks müssen die hohen Drücke aushalten, was sie schwerer macht, beim Start für ineffizientere Triebwerke sorgt und die Nutzlast der gesamten Rakete senkt.

Rocketlabs hat einen Vorsprung vor der Konkurrenz

Die Electron ist nur eine von einer ganzen Reihe kommerzieller Raketen ihrer Größenklasse, die sich gerade in der Entwicklung befinden. Von allen Mitbewerbern ist Rocketlabs die erste Firma, die einen Flug mit einer vollständigen Rakete durchgeführt hat. Ein Flug von Vector Space Systems geschah mit einem reinen Modellaufbau, erreichte aber nur eine Höhe von etwas mehr als einem Kilometer über dem Erdboden. Die spanische Firma Zero2Infinity will Raketen von Ballons aus starten und hat dafür ebenso schon einen ersten Test durchgeführt. Virgin Orbit will die seit Jahren geplante Rakete Launcher One von einer umgebauten Boeing 747 names Cosmic Girl starten. Andere Konkurrenten wie Firefly Space sind inzwischen bankrott.

Ob dieser Vorsprung von Dauer ist, bleibt aber abzuwarten. Die Firma hat derzeit keine Pläne für eine Wiederverwendung von Raketen. Der Blue-Origin- und Amazon-Chef Jeff Bezos betonte aber in einem Interview, dass die wiederverwendbare New-Shepard-Rakete nicht nur für Flüge von Weltraumtouristen geeignet ist, sondern mit einer passenden zweiten Raketenstufe auch für Satellitenstarts. In den nächsten Jahren wird sich zeigen müssen, welche Konzepte für den Start von kleinen Satelliten tragfähig sind und welche nicht.  (fwp)


Verwandte Artikel:
Raumfahrt: Falsch abgebogen wegen Eingabefehler   
(23.02.2018, https://glm.io/132966 )
Raumfahrt: Falscher Orbit nach Kontaktverlust zur Ariane 5   
(26.01.2018, https://glm.io/132413 )
Raumfahrt: Die Diskokugel im Weltraum   
(24.01.2018, https://glm.io/132368 )
Windows: Electron-Apps für Codeausführung anfällig   
(24.01.2018, https://glm.io/132358 )
Orbital Sciences: Vom Aufstieg und Niedergang eines Raketenbauers   
(13.11.2017, https://glm.io/130944 )

© 1997–2019 Golem.de, https://www.golem.de/