Falcon 9

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Eine Falcon 9 mit Dragon-Raumkapsel für Tests auf dem Startplatz

Die Falcon 9 ist eine US-amerikanische Trägerrakete, die von der Firma SpaceX eingesetzt wird. Sie basiert technisch auf der kleineren Falcon 1, setzt aber anstelle eines einzelnen Triebwerks in der ersten Stufe insgesamt neun Stück ein.

Im Rahmen des CRS-Programms (Commercial Resupply Services) wird die Rakete in Verbindung mit dem Dragon-Raumschiff unter anderem zur Versorgung der Internationalen Raumstation verwendet. Weiterhin wird sie für kommerzielle Starts angeboten. Der erste Start fand im Juni 2010 statt. Sie ist die erste privat entwickelte Rakete, die Nutzlasten in einen stabilen Erdorbit befördern kann.

Durch das seitliche Anbringen von zwei weiteren, nahezu identischen, Erststufen als Booster an die erste Stufe der Falcon 9 ist eine weitere Version der Rakete, die Falcon Heavy, geplant. Die Booster sollen während des Starts die zentrale Stufe mit Treibstoff wieder nachfüllen, so dass die erste (zentrale) Stufe nach dem Abtrennen der Booster mit Treibstoff weiterarbeiten kann und die dann leichtere Rakete mit mehr Effizienz beschleunigen kann. Die Falcon Heavy soll nach ihrem für 2015 geplanten Erststart die Trägerrakete mit der zur Zeit höchsten Nutzlastkapazität werden.

Geschichte[Bearbeiten]

Start der fünften Falcon-9-Rakete mit einer Dragon-Kapsel zur ISS im Rahmen der Versorgungsmission CRS-2
v.l.n.r. Falcon 1, Falcon 9 1.0, Falcon 9 1.1 und Falcon Heavy

Im September 2005 gab SpaceX bekannt, eine noch stärkere vollständig wiederverwendbare Trägerrakete unter der Bezeichnung Falcon 9 entwickeln zu wollen. Die erste Stufe der Falcon 9 verwendet neun Merlin-Triebwerke, die zweite Stufe ein einzelnes mit einer vergrößerten Ausströmdüse ausgestattetes Merlin-Triebwerk. Die Nutzlastkapazität einer Falcon 9 liegt bei etwa 9.500 kg für einen niedrigen Orbit. Gleichzeitig ist noch eine stärkere Version der Falcon 9 geplant, die zwei weitere Falcon-9-Erststufen ähnlich der Delta IV Heavy als Booster verwendet. Diese stärkste Variante (Falcon Heavy) soll 53.000 kg in einen niedrigen Orbit befördern können und zwischen 77 Millionen und 135 Millionen US-Dollar pro Mission kosten.

Aufbau[Bearbeiten]

Die Standardvariante der Falcon 9 (v1.0) dient unter anderem als Trägerrakete für das von SpaceX entwickelte Raumschiff Dragon, das zunächst für unbemannte Versorgungsmissionen zur Internationalen Raumstation verwendet wird, aber später auch für bemannte Flüge zum Einsatz kommen soll. Der erste Erprobungsflug fand am 4. Juni 2010 statt. Der zweite Start einer Falcon 9 erfolgte am 22. Mai 2012 mit einer Dragon-Raumkapsel zur ISS.

Im Juni 2010 erhielt SpaceX einen Großauftrag des amerikanischen Satellitentelefonieanbieters Iridium im Wert von 492 Mio. US-Dollar. Dafür soll SpaceX zwischen 2015 und 2017 mit der Falcon-9-Rakete einen Großteil der 72 geplanten Mobilfunksatelliten in den Weltraum bringen.[1]

Im März 2012 erhielt SpaceX den Auftrag zum Start von vier geostationären Satelliten. SpaceX entwickelt deshalb für Satellitenstarts in die geostationäre Transferbahn eine Falcon 9 mit schubgesteigerten Merlin-Triebwerken.[2] Diese Falcon 9 v1.1 genannte Version hat verlängerte Treibstofftanks mit größerem Fassungsvermögen, wodurch sie eine höhere Nutzlastkapazität besitzt.[3] Sie soll die schwächere Vorgängerversion auch bei den meisten anderen Starts ersetzen.

Bei der Falcon v1.0 sind die neun Triebwerke der ersten Stufe in einer 3×3-Matrix angeordnet. Bei der Falcon 9 v1.1 sind acht Triebwerke auf einem Kreis und eines in dessen Zentrum angebracht.[4]

Nutzlastverkleidung für Satellitenstarts[Bearbeiten]

Die Falcon 9 wird bei Starts in die geostationäre Transferbahn eine Nutzlastverkleidung mit 5,2 m Durchmesser verwenden.[2] Diese Nutzlastverkleidung ist 13,9 m lang. Der nutzbare Innenraum ist 11,4 m hoch und hat auf 6,6 m Länge einen Innendurchmesser von 4,6 m. Darüber wird in der ogiven Spitze der Durchmesser kleiner. Am höchsten Punkt ist er noch 1,3 m breit.[5]

Systeme für Sekundärnutzlasten[Bearbeiten]

Die Spaceflight Incorporated entwickelt für die Falcon 9 ein System zum Transport von Kleinsatelliten auf der Falcon 9 bei Starts mit der Dragon-Kapsel. Das System wird später zu zwei verschiedenen Oberstufen ausgebaut, die Satelliten auf andere Umlaufbahnen transportieren können. Die erste soll im LEO beispielsweise beim Start der Dragon-Kapsel zum Einsatz kommen. Um von dort andere Bahnen zu erreichen, kann sie ihre Geschwindigkeit mit Nutzlast um 400 m/s ändern. Die zweite wird dagegen bei Starts in den GTO verwendet, wobei sie mit 2200 m/s zusätzlicher Geschwindigkeit mit ihrer Nutzlast bis in den GEO fliegen kann.[6]

Wiederverwendbarkeit[Bearbeiten]

SpaceX erprobt aktuell ein System, das es in Zukunft ermöglichen soll, die erste Antriebsstufe wiederzuverwenden. Dazu soll diese so umgebaut werden, dass sie nach dem Abtrennen mit den eigenen Triebwerken den Fall abbremsen kann. Sie soll dann selbstständig landen und für einen neuen Start zur Verfügung stehen. Bisher wurden dafür bereits mehrere erfolgreiche Tests mit einer Versuchsrakete, dem Grasshopper (dt. „Grashüpfer“) durchgeführt.[7][8] Im Rahmen des ersten Starts der Version Falcon 9 v1.1 wurden bereits Bremstests mit der abgetrennten Hauptstufe durchgeführt. Bei dem am 18. April 2014 durchgeführten CRS 3 Start wurden erstmals die entwickelten Landebeine verwendet. Die Erststufe bremste zu Testzwecken bis auf wenige Meter über dem Meer ab. Eine Bergung der Stufe war nicht vorgesehen.[9]

Falcon 9R[Bearbeiten]

Nach dem Abschluss des Grasshopper-Programms begannen im Frühjahr 2014 die ersten Tests der Hauptstufe zur Falcon 9R (das R steht für reusable - wiederverwendbar). Am Tag des ersten Starts einer Falcon 9 mit den installierten ausfahrbaren Landebeinen (18. April) veröffentlichte SpaceX bei YouTube auch ein Video eines 250m-Testflugs einer Falcon 9-Erststufe (Start und Landung erfolgten im Gegensatz zu den "Grashopper"-Flügen schon auf den für den späteren regulären Einsatz vorgesehenen ausfahrbaren Landebeinen, bei diesem Flug waren die Landebeine allerdings in ausgefahrener Position arretiert, bei späteren Testflügen wie auch im regulären Einsatz werden die Landebeine erst unmittelbar vor dem Aufsetzen ausgeklappt). Am 29. April 2014 veröffentlichte SpaceX ein Video der Wasserung der ersten Stufe, die am 18. April gestartet war.[10]

Am 22. August 2014 zerstörte sich eine für Tests modifizierte F9R nach Versagen der Lageregelung selbst. Bei der Selbstzerstörung der Weiterentwicklung des Grasshoppers wurde niemand verletzt.

Falcon Heavy[Bearbeiten]

Bei der geplanten Falcon Heavy werden drei Falcon-9-Erststufen zu einer Rakete gebündelt und parallel gezündet. Dazu kommt noch eine Oberstufe.[11] Die Nutzlastkapazität in eine tiefe Erdumlaufbahn mit 28,5° Bahnneigung soll von Cape Canaveral 53.000 kg betragen. Die Rakete wird 68,4 m hoch sein, 3,7 m × 11,6 m Durchmesser haben, eine Nutzlastverkleidung mit 5,2 m Durchmesser besitzen und bei ~1.463 Tonnen Startgewicht mit 17.615 kN Startschub abheben.[12] Damit es selbst bei einem Triebwerksschaden während des Fluges in einem der 27 gleichzeitig arbeitenden Merlin-Triebwerke nicht zu einem Fehlstart kommt, sind die Triebwerke von Schutzhüllen umgeben, so dass sich Brände und Explosionen nicht auf andere Triebwerke oder die Rakete auswirken sollen. Die beiden äußeren Stufen versorgen die zentrale Stufe während des Fluges mit Treibstoff, so dass die zentrale Stufe nach dem Abtrennen der beiden äußeren Stufen noch nahezu voll ist und so länger arbeitet als die beiden äußeren Stufen.[11] Auf eine Fluchtbahn zum Mars soll die Falcon Heavy etwa 13,2 Tonnen transportieren können.[12] Es ist jedoch auch möglich, dass die beiden äußeren Stufen die zentrale Stufe nicht mit Treibstoff versorgen, so dass diese vom Start an ihren eigenen Treibstoff verwenden muss. Die Nutzlastkapazität wird dadurch auf 45,6 Tonnen in eine 200 km hohe Umlaufbahn mit 28,5° Bahnneigung von Cape Canaveral schrumpfen.[11]

SpaceX gab am 29. Mai 2012 bekannt, dass sie einen Auftrag zum Start eines Intelsat-Satelliten mit der Falcon Heavy erhalten hat.[13] Der Satellit soll von der Falcon Heavy in der geostationären Transferbahn abgesetzt werden.[14]

Startrampen[Bearbeiten]

Die Falcon 9 startet in Cape Canaveral von der Startrampe LC 40 oder in Vandenberg von der Startrampe SLC-4E. Am 14. April 2014 wurde ein 20-Jahres-Mietvertrag für die Startrampe LC 39A in Cape Canaveral unterzeichnet, wo zukünftig die Falcon 9 Heavy starten soll.[15] Eine eigene Startanlage ist lang- oder mittelfristig geplant.[16]

Technische Daten[Bearbeiten]

Version Falcon 9 v1.0 Falcon 9 v1.1 Falcon Heavy
Erste Stufe 9 × Merlin-1C 9 × Merlin-1D erste Standard-Stufe mit 9 × Merlin-1D sowie
2 Booster mit je 9 × Merlin-1D
damit insgesamt 27 Merlin-Triebwerke für erste Stufe
Zweite Stufe 1 × Merlin-1C-Vac 1 × Merlin-1D-Vac 1 × Merlin-1D-Vac
Höhe (maximal) (m) 54,9 68,4 68,4
Durchmesser (m) 3,6 3,7 3,7 × 11,6
Schub (am Boden) (kN) 4.940 5.885 17.615
Startmasse (t) 333 506 1.463
Nutzlastverkleidung
Durchmesser (m)
5,2 5,2 5,2
Nutzlast (LEO) (kg) 10.450 13.150 53.000
Nutzlast (GTO) (kg) 4.540 ~4.850 über 12.000[14]
Preis (Mio. US-Dollar) 35 56,5[17] 77,1–135[17]

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Falcon 9 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. FliegerRevue August 2010, S. 47, Falcon 9 und ein Riesenauftrag
  2. a b Stephen Clark: SpaceX wins deal to launch satellites for Asia, Mexico. spaceflightnow.com, 12. März 2012, abgerufen am 11. Oktober 2013 (englisch).
  3. Gunter Krebs: Falcon-9 v1.1. Gunter's Space Page, 9. Oktober 2013, abgerufen am 11. Oktober 2013.
  4. Günther Glatzel: Verbesserte Falcon 9 erfolgreich gestartet (Updates). Raumfahrer.net, 29. September 2013, abgerufen am 11. Oktober 2013.
  5. Falcon 9 Users Guide 2009. SpaceX, abgerufen am 23. Januar 2014 (englisch).
  6. Günther Glatzel: Sherpa dirigiert Zusatznutzlasten der Falcon 9. Raumfahrer.net, 9. Juni 2012, abgerufen am 11. Oktober 2013.
  7. Grasshopper completes highest leap to date. SpaceX, 10. März 2013, abgerufen am 23. Januar 2014 (englisch).
  8. SpaceX Grasshopper Has Another Record Flight. Forbes magazine, 11. März 2013, abgerufen am 6. April 2013 (englisch).
  9. SpaceX achieves controlled landing of Falcon 9 first stage. SpaceflightNow, abgerufen am 20. April 2014 (englisch).
  10. First Stage Landing Video. SpaceX, abgerufen am 6. Mai 2014 (englisch).
  11. a b c SpaceX: Falcon Heavy will lift more than twice as much as any other launch vehicle. Datum: 14. März 2011, abgerufen: 6. April 2011
  12. a b Falcon Heavy overview. SpaceX, abgerufen am 4. August 2013 (englisch).
  13. Stephen Clark: SpaceX signs first commercial customer for Falcon Heavy. Spaceflight Now, 29. Mai 2012, abgerufen am 11. Oktober 2013 (englisch).
  14. a b Intelsat Signs First Commercial Falcon Heavy Launch Agreement with SpaceX, Advanced Vehicle Provides Expanded Options for Operator of the World's Largest Satellite Fleet. SpaceX, 29. Mai 2012, abgerufen am 30. Mai 2012 (englisch).
  15. Stephen Clark: SpaceX's mega-rocket to debut next year at pad 39A. Spaceflight Now, 15. April 2014, abgerufen am 23. April 2014 (englisch).
  16. Stephen Clark: SpaceX eyes shuttle launch pad for heavy-lift rocket. Spaceflight Now, 11. März 2012, abgerufen am 11. Oktober 2013 (englisch).
  17. a b Capabilities & Services. SpaceX, abgerufen am 4. August 2013 (englisch).