Der US-Konzern SpaceX von Elon Musk dominiert gegenwärtig das internationale Geschäft mit dem Transport von Nutzlasten ins All. Schätzungen gehen davon aus, dass das Unternehmen für bis zu 90 Prozent aller in den Weltraum transportierten Masse verantwortlich zeichnet. Denn aufgrund der Wiederverwertung von großen Teilen der Trägerrakete Falcon 9 konnte SpaceX die Kosten für die Dienstleistung auf einen Bruchteil früherer Werte senken. Im vergangenen Jahr ist diese Rakete, die laut Hersteller rund 23 Tonnen Ladung in den Low Earth Orbit (LEO) verbringen kann, etwa 165-mal gestartet. Mit der neuesten in der Entwicklung befindlichen SpaceX-Rakete, dem Starship, soll sich die Nutzlast auf über 100 Tonnen erhöhen. Gleichzeitig werden alle Raketenstufen wiederverwendet, was die Transportkosten weiter reduzieren dürfte.
Auch wenn die Nutzung von SpaceX-Kapazitäten preislich sehr interessant ist, benötigt Europa souveräne Launch-Fähigkeiten, insbesondere für das Verbringen von militärischen Satelliten, um nicht von den USA und einem Unternehmen abhängig zu sein. Eine Position, die auch das Verteidigungsministerium vertritt.
Neben ArianeGroup mit der Schwerlastrakete Ariane 6 als Platzhirsch in Europa befassen sich unter anderem mehrere deutsche Start-ups mit der Entwicklung von bislang kleineren Trägerraketen, wobei die Wiederverwertbarkeit noch keine prominente Rolle spielt.
Dagegen hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in einem in diesem Monat veröffentlichten Paper mit der Bezeichnung „Comparison of SpaceX’s Starship with winged heavy‑lift launcher options for Europe“ im CEAS Space Journal das Konzept eines teilweise wiederverwendbaren „Heavy-lift Launcher“ für Europa mit der Bezeichnung RLV C5 skizziert.
Während das Starship von SpaceX auf vollständige Wiederverwendbarkeit ausgelegt ist, verfügt das RLV C5 über eine kleinere zweite Stufe, die nicht wiederverwendet wird. Insgesamt ist das Konzept stärker auf die Effizienz beim Nutzlasttransport fokussiert.
So verfügt das System über eine mit Flügeln ausgestattete große erste Booster-Stufe. Anders als bei der Falcon 9 landet der Booster bei der Rückkehr nicht vertikal mit den eigenen Triebwerken, sondern kehrt im Gleitflug zurück. Dadurch wird kein zusätzlicher Treibstoff für die Landung benötigt, was die Nutzlastkapazität erhöht. Die Erststufe, die quasi im Huckepack die zweite Stufe trägt, verhält sich nach der Abtrennung eher wie ein Hyperschallflugzeug denn wie eine klassische Rakete. Das DLR schätzt, dass mit RLV C5 mehr als 70 Tonnen Nutzlast in den LEO verbracht werden können.
Besonders futuristsich ist bei dem Konzept das sogenannte In-Air Capturing. Dabei soll die zurückkehrende Erststufe nicht selbständig zu einer Landebahn fliegen, sondern bremst zunächst stark ab, wird in der Luft von einem großen unterschallschnellen Flugzeug „eingefangen“ und dann mittels eines Kabels zurückgeschleppt. Die Landung erfolgt dann wieder autonom mit dem eigenen Fahrwerk. In einem früherer DLR-Paper wird ein Passagierflugzeug des Typs Airbus A340-600 mit vier leistungsstarken Triebwerken zum Ziehen der Ersstufe vorgeschlagen.
Ein weiterer Unterschied zu vielen Raketen ist bei dem DLR-Konzept der Einsatz von flüssigem Wasserstoff als Treibstoff. So verwendet RLV C5 Wasserstoff- und Sauerstofftriebwerke. Wasserstoff besitzt einen besonders hohen Schub pro Gewichtseinheit und ermöglicht dadurch eine sehr hohe Effizienz.
Da bei RLV C5 lediglich die Erststufe wieder genutzt wird, während die Oberstufe nach Aussetzten der Nutzlast verglüht, wird deren Komplexität reduziert, da keine aufwendigen Wiedereintritts- und Landungssysteme für die Oberstufe benötigt werden. Nach Ansicht des DLR kann dieses Konzept womöglich wirtschaftlicher sein als eine vollständig wiederverwendbare Architektur. Denn allein auf die zur Wiederverwendbarkeit benötigten Systeme und den Treibstoff der Oberstufe von Starship entfallen nach Berechnungen der DLR-Forscher bis zu 20 Prozent der in den Orbit gebrachten Masse. Die Autoren der Studie schreiben, dass die schnelle Wiedernutzung von Starship in Verbindung mit seiner immensen Nutzlast den Weltraumtransport revolutionieren könnte. Dagegen biete RLV C5 einen effektiven Weg für Europa, eigenständig teilweise wiederverwendbare, superschwere Trägerkapazitäten zu entwickeln. Sie räumen allerdings ein, dass sich Starship bereits im Prototypenstadium befindet, während RLV C5 und viele seiner Komponenten nur auf dem Zeichentisch existieren.
Lars Hoffmann
Diese Beiträge könnten Sie auch interessieren:
BDLI erwartet von neuer Bundesregierung Einsatz für die militärische Raumfahrt
Weltraum: Europa hat Nachholbedarf bei Trägersystemen und Kommunikationssatelliten
Barracuda-M – Anduril stellt Konzept für günstige Marschflugkörperfamilie vor
Koalition setzt einen Schwerpunkt bei militärischer Raumfahrt
XRQ-73 – Northrop Grumman stellt Konzept neuer Drohne mit Hybridantrieb vor
Erster Satellit für Bundeswehr-Aufklärungssystem in All
MTU Aero Engines unterbricht teilweise Betrieb
PTC launcht Programm für Startups in der Luft-, Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie
