BFR (Rakete)

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Starship – Super Heavy[1][2] (ursprüngliche und weiterhin gebräuchliche Bezeichnung BFR[3], Abkürzung für Big Falcon Rocket[4][5] oder Big Fucking Rocket[6][7][8][9]) ist ein Entwicklungsprojekt für eine zweistufige Rakete des US-amerikanischen Raumfahrtunternehmens SpaceX. Dessen Eigentümer Elon Musk verfolgt mit Starship (der oberen Raketenstufe) und Super Heavy (der unteren Stufe) das Ziel, den Weg zur Besiedlung des Planeten Mars zu eröffnen und die Menschheit zu einer „multiplanetaren Spezies“ zu machen.[10]

Um dies zu ermöglichen, soll die vollständig wiederverwendbare Rakete gemäß vorläufiger Planung Nutzlasten von bis zu 100 t in einen niedrigen Erdorbit (LEO)[11] und von dort nach mehreren Betankungsvorgängen weiter in eine Fluchtbahn befördern können. Die Oberstufen sollen auf Himmelskörpern sowohl mit als auch ohne Atmosphäre landen können und somit zum Beispiel Landungen auf dem Mond, dem Mars und der Erde ermöglichen.[3] Nach Angaben von SpaceX-Präsidentin Gwynne Shotwell plant das Unternehmen bereits eine zweite, größere BFR-Version.[12]

Durch Massenproduktion standardisierter Bauteile und volle Wiederverwendbarkeit beider Raketenstufen sollen Flugkosten pro Person zum Mars von 100.000 bis 200.000 US-Dollar erreicht werden können. Die Passagiere sollen selbst für die Flugkosten aufkommen. Die finanziellen Mittel zur Entwicklung der Rakete sollen durch kommerzielle Satellitenstarts, Versorgungsflüge zur ISS und Weltraumtourismus erwirtschaftet werden.[13] Die BFR soll langfristig alle bisher genutzten und in Entwicklung befindlichen SpaceX-Flugkörper – die Falcon 9, die Falcon Heavy, das Frachtraumschiff Dragon und die bemannbare Dragon V2 – ersetzen, sodass mittelfristig die gesamten Entwicklungskapazitäten des Unternehmens für die BFR eingesetzt werden können.[3]

Elon Musk – bekannt für optimistische Terminschätzungen, die selten eingehalten werden[14][15] – erwartete mit Stand Januar 2019 für frühestens März 2019 einen ersten atmosphärischen Testflug mit einem Demonstrator[16], der später zum Starship weiterentwickelt werden soll.[17] Die SpaceX-Präsidentin Gwynne Shotwell stellte einen Erstflug der vollständigen Rakete für das Jahr 2021 in Aussicht.[18] Als erster BFR-Weltraumtourist soll 2023Vorlage:Zukunft/In 4 Jahren der japanische Textilunternehmer Yusaku Maezawa gemeinsam mit einer Gruppe von Künstlern um den Mond fliegen.[19]

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Vorgeschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Firma SpaceX wurde von Musk von Beginn an mit dem Ziel gegründet, einen anderen Planeten zu besiedeln.[20] Alle Erfolge, die die Firma bisher vorweisen kann, sind nach Darstellung von Musk lediglich Zwischenschritte hin zur Marskolonisation.[21]

Mögliche Entwürfe für Raketen für sehr große Nutzlasten präsentierte SpaceX erstmals 2010 an einer Tagung der AIAA. Dort wurde auch bekanntgegeben, dass die Firma an einer vergrößerten Version des Merlin-Triebwerk arbeite, welches die Falcon-1- und Falcon-9-Raketen antreibt. Dieses Triebwerk sollte wie das Merlin mit RP-1 betrieben werden und wurde als Merlin 2 bezeichnet. Es sollte die Erststufen dieser Raketen antreiben. Für die Oberstufen war ein Triebwerk namens Raptor geplant, welches mit flüssigem Wasserstoff (LH2) betrieben werden sollte.[22]

Mars Colonial Transporter[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

2012 gab Musk geänderte Entwürfe für das Raptor-Triebwerk bekannt. Es sollte nun mit flüssigem Methan betrieben und sowohl an der Erst- wie auch der Zweitstufe verwendet werden. Dazu wurde das geplante Triebwerk vergrößert. Das Projekt Merlin 2 wurde fallengelassen.[22]

Im Jahr 2013 gab SpaceX erstmals bekannt, an Konzepten für ein Transportsystem zum Mars zu arbeiten, damals unter dem Namen MCS (Mars Colonial Transporter). Es handelte sich dabei um Studien, die in den folgenden Jahren mehrfach stark überarbeitet wurden.[23]

Die ersten Tests an Komponenten des Raptor-Triebwerks begannen 2014.

Interplanetary Transport System (ITS)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Interplanetary Transport System im Vergleich mit Saturn V, Boeing 747; das Interplanetary Spaceship alleine neben der Apollo-Mondlandefähre

Am 27. September 2016 stellte SpaceX-Vorstandschef Elon Musk auf dem 67. Internationalen Astronautischen Kongress mit dem Interplanetary Transport System (ITS) das Grundkonzept vor, mit dem erstmals ein bemannter Flug zum Mars ermöglicht werden soll.[10] Das gesamte ITS-Vehikel sollte eine Höhe von 122 m haben und bis zu 550 t Nutzlast in einen niedrigen Erdorbit transportieren können, das Raumschiff einen Durchmesser von 17 m aufweisen. Mit dem System würden 100 Menschen in durchschnittlich 115 Tagen zum Planeten Mars befördert werden. Die erste bemannte Marsmission sollte nach Plänen von Musk frühestens im Jahr 2024 starten.

Im selben Monat wurde erstmals ein Raptor-Triebwerk auf einem Teststand gezündet.

Starship – Super Heavy[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Am 29. September 2017 – dem neunten Jahrestag des ersten erfolgreichen Flugs einer SpaceX-Rakete – präsentierte Musk auf dem 68. Internationalen Astronautischen Kongress in Adelaide, Australien[24] ein überarbeitetes Konzept des ITS namens BFR[3] (Big Fucking Rocket,[6][7] wenig später von SpaceX auch als Big Falcon Rocket bezeichnet[4][5]). Das BFR-Konzept wurde gegenüber dem ITS-Entwurf erheblich verkleinert, wäre bei Realisation aber immer noch die größte je gebaute Rakete gewesen. Im Rahmen dieser Änderungen wurde auch das Raptor-Triebwerk nach unten skaliert. Statt der zunächst geplanten Leistung von 3.050 kN (3.500 kN im Vakuum) soll das Triebwerk nur noch 1.700 kN (1.900 kN im Vakuum) leisten.[25][26] Nach Angaben von Musk hätte es damit gemessen an seiner Masse immer noch die höchste Leistung aller jemals gebauten Triebwerke.[3]

Bei einer Präsentation am 17. September 2018, bei der auch der erste Weltraumtourist auf der BFR, Yusaku Maezawa, vorgestellt wurde, wurden die Angaben zur Rakete aktualisiert. Sie soll nun eine etwas größere Gesamtlänge, aber eine erheblich kleinere maximale Nutzlast aufweisen.

Der Schub des Raptor-Triebwerks soll auf 2000 kN angehoben werden.[27]

Die folgende Tabelle zeigt die beiden Entwürfe von 2010 (Falcon X und Falcon XX) sowie die neueren Konzepte im Vergleich zur Saturn V, der Rakete des Apollo-Mondprogramms.

Saturn V Falcon X[22] Falcon XX[22] ITS (2016)[25] BFR (2017)[26] BFR (2018)[11] Starship – SH (2019)
Höhe 110 m 93 m 100 m 122 m 106 m 118 m
Durchmesser 10,1 m 6 m 10 m 12 m 9 m 9 m 9 m
Startmasse 2.934 t k. A. k. A. 10.500 t 4.400 t k. A.
Nutzlast (LEO) 133 t 38 t 140 t 300 t (550 t) 150 t (250 t) 100 t (k. A.)
Startschub 33.851 kN 16.000 kN 45.360 kN 128.000 kN 52.700 kN 52.700 kN 62.000 kN[28]
Besatzung 3 k. A. k. A. 100 100 100

(Höchstwerte sind mit gelbem Hintergrund markiert.)

Im November 2018 gab Elon Musk die Umbenennung der BFR in Starship und Super Heavy bekannt[29] (Originalschreibweise: Starship-Super Heavy[1] oder Starship and Super Heavy[2]).

Konzept[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wiederverwendbarkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Entwicklung der Kosten pro kg Nutzlast für den Transport in den erdnahen Erdorbit (LEO), mithilfe voll wiederverwendbarer Großraketensystemen. Hinweis: Die Angaben bzw. die Berechnungen im Diagramm gelten nicht speziell für das BFR, sondern sollen beispielhaft das Prinzip der Kostenreduzierung durch die Mehrfachnutzung verdeutlichen.

Ein Kernelement von Musks Konzept, das Vorhaben der Marskolonisation bezahlbar zu machen, ist die volle Wiederverwendbarkeit aller Raketenbestandteile. Die geschätzten Baukosten gab er mit 250 Mio. Dollar pro Rakete an. Mit zunehmender Anzahl an Wiederverwendungen relativieren sich die Kosten, denn durch die vielmalige Wiederverwendung des gleichen Raketensystems teilen sich dessen Herstellungskosten auf die Anzahl der Benutzungen auf. Lediglich die Startkosten z. B. für den Treibstoff und die Nutzung der Bodenanlagen fallen jeweils in voller Höhe an. In der Realität geht Musk davon aus, dass die Marsraumschiff-Oberstufe bis zu 12-mal wiederverwendet werden könnte, ein Tanker bis zu 100-mal und eine Erststufe bis zu 1000-mal.

Wichtige Grundfähigkeiten wie die geplante aufrechte Landung beider Stufen mittels der eigenen Triebwerke (propulsive landing) auf Landebeinen wurde bereits am Versuchsträger Grasshopper entwickelt und dann mittels entsprechend aufgerüsteter Erststufen an Falcon 9-Raketen im kommerziellen Betrieb bis zur Serienreife optimiert. Allerdings strebt Elon Musk statt ausklappbarer Landebeine wie bei der Falcon 9 für die BFR ein festes und zwei in den hinteren Leitwerken integrierte Beine an.

Nach dem Einsatz im All wieder gelandete Raketenstufen wurden von SpaceX bereits aufgearbeitet, neu gestartet und wieder gelandet. Mit steigender Präzision der Landung sieht es SpaceX als möglich an, eine zurückkehrende Erststufe wieder direkt auf der Startrampe landen zu lassen.

Massenproduktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

SpaceX setzt bereits bei den aktuellen Raketen erfolgreich auf Massenproduktion. Durch den entstehenden Skaleneffekt können identische Bauteile in großer Stückzahl erheblich günstiger produziert werden. SpaceX setzt dabei weithin auf firmeninterne Produktion und lässt nur wenige Bauteile extern zuliefern. Bei der Falcon 9 werden zum Beispiel neun identische, relativ kleine Merlin 1D-Triebwerke in der Erststufe sowie ein baugleiches Aggregat in der Oberstufe verwendet, welches sich nur durch die vergrößerte Ausströmdüse unterscheidet. Die Falcon Heavy setzt 27 baugleiche Merlin-Triebwerke in der Erststufe und eines in der Oberstufe ein. Die BFR soll in der Erststufe 31 identische Raptor-Triebwerke erhalten, sowie 7 weitere an der Oberstufe.

Treibstoff[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Obwohl flüssiger Wasserstoff (LH2) in Verbindung mit flüssigem Sauerstoff (LOX) einen höheren spezifischen Impuls liefert als Methan und LOX und auf dem Mars einfacher herzustellen wäre, hat sich SpaceX gegen diese Treibstoffkombination entschieden.

Aufgrund der extrem tiefen Temperaturen des LH2 von etwa −252 °C und der chemischen Reaktionsfreudigkeit gestaltet sich dessen Handhabung als schwierig, wie z. B. beim Treibstoff-Transfer zwischen den Schiffen. Dies erfordert hohe technische Ansprüche an die Materialien und die Konstruktion des gesamten Treibstoffsystems. Zum anderen hat LH2 eine erheblich geringere Dichte (≈71 kg/m³) als verflüssigtes Methan (≈420 kg/m³), was zu größeren und damit schweren Tanks führen würde.

Der bei der Falcon 9 verwendete Treibstoff RP1 wäre auf dem Mars nur mit hohem technischen Aufwand herzustellen und führt zu stärkerer Verrußung der Triebwerke, was dem Ziel einer möglichst häufigen Wiederverwendung entgegenläuft.[22]

Flüssiges Methan und LOX verbindet die Vorteile eines hohen spezifischen Impulses, geringer Verrußung der Triebwerke und der relativ einfachen Produktion auf dem Mars, und wurde darum von SpaceX bevorzugt. Üblicherweise werden kryogene Treibstoffe im Bereich der Siedetemperatur eingesetzt. Bei der BFR hingegen soll der Treibstoff supergekühlt eingesetzt werden, also bei Temperaturen in der Nähe des Gefrierpunkts. Das führt zu einer Erhöhung der Dichte der Treibstoffe und erlaubt bei gegebenen Tankvolumen 10–12 % mehr Treibstoffmasse unterzubringen, was wiederum die mögliche Nutzlast erhöht. Zudem verringert sich dadurch das Risiko von Kavitation in den Treibstoffpumpen und erhöht somit deren Lebensdauer.

Während eine Mondlandung ohne erneute Betankung möglich sein soll, muss der für einen Rückflug vom Mars benötigte Treibstoff vor Ort produziert werden. Dazu soll das auf dem Mars vorkommende Wassereis abgebaut und mittels Wasserelektrolyse in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten werden:

Der Sauerstoff würde danach verflüssigt und eingelagert. Der molekulare Wasserstoff würde zusammen mit Kohlendioxid aus der Marsatmosphäre dem Sabatier-Prozess zugeführt:

Das so produzierte Methan würde ebenfalls verflüssigt und gelagert. Das beim Sabatier-Prozess entstehende Wasser würde wiederum der Elektrolyse zugeführt. Als Energiequelle soll Solarenergie verwendet werden. Langfristig wäre Gewinnung mittels Solarenergie auch auf der Erde denkbar, um die Rakete umweltfreundlich zu betreiben.[3]

Erststufe (Super Heavy) [Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

3D-Animation der Erststufe des ITS, des Vorgängerentwurfs der BFR, bei der Landung

Die als Super Heavy bezeichnete erste Stufe soll mit 31 Raptor-Triebwerken ausgerüstet werden, die bei Starts von der Erde mit voller Nutzlast alle zum Einsatz kommen. Sie würden zusammen bis zu 5.400 t Schub liefern, um die maximal 4.400 t schwere Rakete zu beschleunigen. Die Erststufe soll zur Erde zurückfliegen und nach Betankung wieder einsatzfähig sein.

Für die tragende Struktur und die Tanks sah die ursprüngliche Planung kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff vor.[25] Die Konstruktion sollte einwandig ausgeführt werden, das heißt die Tankhülle sollte gleichzeitig die Außenhülle der Rakete sein. Ab Ende 2018 wurde zu einer Stahlbauweise gewechselt.[30][31]

Oberstufe (Starship) [Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Oberstufe, dem Starship (vormals BFS für Big Falcon Spaceship[32] oder Big Fucking Spaceship[33]), sollen sieben Raptor-Triebwerke zum Einsatz kommen. Alle sieben Triebwerke sollen, zur Anpassung der Schubrichtung, um ihre Längsachse kippbar gelagert sein. Ursprünglich waren vier Vakuum- und zwei Atmosphären-Triebwerke geplant. Kurz darauf wurde ein „Medium-Area“-Triebwerk hinzugefügt, um eine Landung mit höheren Nutzlasten zu ermöglichen und für einen weniger drastischen Schubabfall (⅓ statt ½) bei Ausfall eines Triebwerks sorgen.[34][35] Ein neuerer Entwurf vom September 2018 sieht stattdessen sieben Atmosphären-Triebwerke vor, was die Entwicklung vereinfacht, jedoch die Transportkapazität verringert. In einer späteren, stärkeren BFR-Version sollen dann einzelne Triebwerke durch eine Vakuumversion ersetzt werden.[36]

Im Gegensatz zu den gängigen Raketenkonstruktionen soll die Oberstufe fest mit der Nutzlastsektion verbaut werden, sodass beide eine Einheit bilden. Das Raumschiff (Zweitstufe) soll 55 m lang sein. Das Leergewicht war im ersten Entwurf von 2017 mit 85 t geplant und die aufnehmbare Treibstoffmasse mit 1.100 t, davon 240 t Methan und 860 t Sauerstoff. Gemäß dem (teils schon veralteten[37]) Entwurf vom September 2018 soll das Schiff von 9 m Durchmesser bei voller Wiederverwendbarkeit 100 t in eine niedere Erdumlaufbahn befördern und mit 50 t Fracht wieder auf der Erde landen können. Vier bewegliche Leitwerke sollen helfen, die Raketen, die mit höchst unterschiedlichen Ladegewichten fliegen würden, bei der Landung auf Himmelskörpern mit Atmosphäre zu stabilisieren. Die volle Nutzung des Treibstofftanks und der 100 t Transportkapazität für interplanetare Flüge ist nur möglich, wenn weitere Raumschiffe (Tanker) den Treibstoff in Portionen in den Erdorbit transportieren und dort das Raumschiff etwa für einen Flug zum Mars betanken.

Auch beim Starship sollte die tragende Struktur und die Tanks ursprünglich komplett aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gefertigt werden.[25] Die Konstruktion sollte dabei einwandig ausgeführt werden, das heißt die Tankhülle sollte gleichzeitig die Außenhülle der Rakete sein. Hitzeschutzkacheln sollten direkt auf den Tankhüllen angebracht werden.[35] Nachdem bereits die Produktion von Rumpfteilen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff begonnen hatte,[38] erfolgte im Herbst 2018 – hauptsächlich aus Zeitgründen[39] – ein „radikaler“ Designwechsel[40] hin zu einer Metallstruktur.[37] Das Raumschiff soll jetzt aus rostfreiem Chromnickelstahl hergestellt werden. Dieses Material ist bei sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen wesentlich stabiler, kann den Infrarotanteil der Wärme zum größten Teil reflektieren und weitere Hitze ins Innere des Raumschiffs leiten. Um auf einen äußeren Hitzeschutz ganz verzichten zu können, soll die Windseite mit flüssigem Methan oder mit Wasser gekühlt werden.[41]

Die Druckbeaufschlagung der Tanks soll mit Hilfe heißer Gase aus den Triebwerken erfolgen.[42]

Die Oberstufe ist in mindestens drei verschiedenen Ausführungen geplant: Als Raumschiff für Personen- und Frachttransporte, als Tanker und als „Großraum“-Frachter mit großer Bugklappe für den Transport von übergroßen Satelliten oder Modulen für Raumstationen.

  • Raumschiff: Die Druckkabine sollte gemäß ursprünglicher Planung über 825 m³ Raum unter Atmosphärendruck verfügen, mehr Raum als das Hauptdeck (775 m³) in einem Airbus A380. Sie soll in der Marsversion u. a. 40 kleine Kabinen aufnehmen sowie den Passagieren große Gemeinschaftsräume anbieten. Hinter der Kabine befindet sich eine Nutzlastsektion, welche nicht unter Druck steht.[26]
  • Tanker: Fürs erste plant SpaceX, normale Raumschiffe ohne Nutzlast als Tanker einzusetzen. Erst für einen späteren Zeitpunkt ist die Entwicklung eines dedizierten Tankers geplant.[35]

Bei geringer Beladung soll das Raumschiff auch eigenständig (ohne Erststufe) in einen niedrigen Erdorbit starten können (Stand: 22. Dezember 2018).[43]

Betankung im Orbit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wegen der Notwendigkeit, das Raumschiff für die Reise zu einem anderen Planeten im All mit mehreren Transportladungen zu betanken hält Elon Musk neben der Landefähigkeit auch die Fähigkeit zum sicheren und vollautomatischen Rendezvous seiner Raumschiffe für elementar. Die schon gewonnene Anflugfähigkeit des Frachtraumschiffs Dragon zur ISS, das aber bei den letzten Metern mittels des Greifarm der ISS gepackt und exakt angekoppelt wird, möchte er mit der Dragon V2 bis zur vollautomatischen Anflug- und Andockfähigkeit steigern. Aneinander andocken sollen die BFR-Schiffe jeweils mit der Rückseite über dieselben Elemente, mit denen sie auf der Erststufe aufsitzen.

Mond- und Marsflug[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Um eine Oberstufe auf Fluchtgeschwindigkeit zu beschleunigen, muss zusätzlicher Treibstoff aufgetankt werden. Für einen Flug zum Mond soll die Zweitstufe in einen hohen elliptischen Erdorbit gebracht und dort betankt werden. Für einen Marsflug ist vorgesehen, das Schiff auf einem niedrigen Erdorbit vollständig aufzutanken.

Während des Reiseflugs soll das Schiff die Nase gegen die Sonne ausrichten, damit der gekühlte Treibstoff in den Tanks nicht aufgewärmt wird.[35] Die Landung auf einem Himmelskörper soll vollständig autonom stattfinden. Die Bremstriebwerke sind redundant geplant, sodass mindestens ein Triebwerk ausfallen kann, ohne eine sichere Landung zu gefährden. Die Rückkehr zur Erde soll mit eigenem Antrieb möglich sein. Bei Marsmissionen ist dazu ein erneutes Betanken nötig, weshalb ein Hauptziel der geplanten ersten Marsflüge darin besteht, eine lokale Treibstoffproduktion und -Bevorratung aufzubauen. Bei Mondmissionen soll hingegen eine direkte Rückkehr mit dem Resttreibstoff im Schiff möglich sein.[26] Bei der Rückkehr zur Erde soll das Schiff zum Abbremsen direkt in die Erdatmosphäre eintauchen, um Geschwindigkeit abzubauen.

Satellitenstarts[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die BFR soll auch alle Missionen übernehmen können, die bislang von der Falcon 9 geflogen werden: Kommerzielle Satellitenstarts, Starts für Regierungsorganisationen und Versorgungsflüge zur Internationalen Raumstation ISS. Die BFR soll dabei noch einmal günstiger operieren als die Falcon 9. Dabei wären auch sehr schwere Nutzlasten und neuartige Satelliten mit Durchmessern von bis zu knapp 9 m möglich.

Langstreckenflüge um die Erde[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Eine weitere Einsatzmöglichkeit für die BFR wären suborbitale Langstreckenflüge um die Erde. Dabei könnten die meisten Städteverbindungen in weniger als 30 Minuten geflogen werden, und theoretisch jeder Punkt der Erde in weniger als 60 Minuten erreicht werden.[3] SpaceX-Präsidentin Gwynne Shotwell erklärte im April 2018, es sei „sicher“, dass dieser Erde-zu-Erde-Transport mit der BFR innerhalb von zehn Jahren realisiert werde. Der Flugpreis werde bei einigen tausend US-Dollar pro Person liegen.[12]

Vorläufige technische Daten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Diese Daten entstammen teils einem ersten Entwurf von 2017 und teils einem neueren Entwurf von 2018. Sie sind zumindest teilweise veraltet und können sich bis zur Fertigstellung des Raketendesigns weiter ändern.

Datenblatt[26][11]
Ganze Rakete Erststufe
(Super Heavy)
Zweitstufe
(Starship)
Nutzlast (LEO) wiederverwendbar: 100 t
Einfachnutzung: k. A.
Nutzlast für Landung 50 t1
Rumpfdurchmesser 9 m
Länge 118 m > 63 m 55 m2
Leergewicht 85 t1
maximale Gesamtmasse 4.400 t1 3.065 t1 1.335 t1
Triebwerke 31 Raptor-Triebwerke 7 Raptor-Triebwerke
Schub 52.700 kN1 k. A.
Tankkapazität 1100 t: 240 t CH4 + 860 t O21
1 Gemäß veraltetem Entwurf von 2017.
2 55 m einschließlich der hinteren Leitwerke/Landebeine, die über den Rumpf hinausragen.

Finanzierung und Planung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die ursprünglichen Entwicklungskosten für das ITS wurden 2016 auf rund 10 Milliarden US-$ veranschlagt,[10] die Kosten für die BFR 2018 auf 2–10 Mrd. Nach der Fertigentwicklung der Falcon Heavy und der Dragon V2 möchte Elon Musk die Entwicklungskapazitäten der Firma auf das Projekt BFR konzentrieren. Für Kunden, deren Missionen auf die Falcon 9 ausgelegt sind, soll ein Vorratsbestand an Falcon-9-Raketen hergestellt werden.

Um Daten zu den aerodynamischen Eigenschaften, zum Verhalten der Steuerflächen bei Überschallgeschwindigkeit und zum Hitzeschutzschild des Big-Falcon-Raumschiff (BFS) zu gewinnen, plant SpaceX, die Oberstufe einer Falcon 9 mit entsprechenden Komponenten zu versehen. Ein Test mit einem Orbitalflug und Wiedereintritt in die Erdatmosphäre ist für Juni 2019 geplant.[44]

Das BFS soll frühestens Ende 2019 von der neuen SpaceX South Texas Launch Site bei Brownsville in Texas oder von einem Drohnenschiff aus erste Testflüge bis in wenige Kilometer Höhe absolvieren und an gleicher Stelle wieder landen. Später sollen die Testflüge komplexer werden. Bei weiteren Tests soll das Raumschiff, das einstufig eine Erdumlaufbahn erreichen kann, nach einer kräftigen Beschleunigung wieder in die Erdatmosphäre eintreten, um den Hitzeschild zu testen.[45] Erste Starts mit Booster hält Elon Musk (Stand 2018) in 3–4 Jahren für möglich, zunächst in den Erdorbit und kurz darauf auch zum Mond, um danach wieder auf der Erde zu landen.[46] Das Ziel ist ein erster Frachtflug zum Mars im Jahr 2022 und ein erster bemannter Flug 2024. Diese Zeitvorgaben bezeichnete Elon Musk als ambitioniert.[3] Bisherige Projektplanungen von SpaceX erwiesen sich meist als zu optimistisch; es kam regelmäßig zu Verzögerungen von mehreren Jahren.[47]

Umsetzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Test eines Raptor-Triebwerks am 25. September 2016.

Ein verkleinerter Prototyp des neuen Raptor-Triebwerks wurde 2016 erstmals getestet. 2017 wurde aus einem neu entwickelten, besonders stabilen Kohlenstofffaser-Verbundmaterial ein Prototyp des Sauerstofftanks für das ursprünglich geplante ITS hergestellt und getestet.[3]

2018 begann die Entwicklung des BFR-Raumschiffs und der Bau eines ersten Prototyps. Die BFR sollte auf einem Gelände am Liegeplatz 240 des Port of Los Angeles gefertigt werden. Im Gegensatz zur Falcon 9 ist sie zu groß, um sie auf dem Landweg zu transportieren.[48][49] Im April 2018 errichtete SpaceX dort provisorisch ein Zelt mit rund 2000 Quadratmetern Grundfläche und begann mit Vorbereitungen für die Produktion. Gleichzeitig begann auf dem Gelände der Bau einer Fabrik.[12][50]

Im Winter 2018/19 verlegte das Unternehmen die Endmontage zur SpaceX South Texas Launch Site und präsentierte dort einen neuen – noch unfertigen – Starship-Prototyp.[51] Er war mit Triebwerksattrappen versehen und ist mit knittrigen dünnen Edelstahlblechen verkleidet.[52] Kurz darauf wurde die obere Hälfte des Prototyps vom Sturm weggeweht und stark beschädigt.[53]

Ähnliche Neuentwicklungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die NASA entwickelt mit dem Space Launch System (SLS) eine Trägerrakete, die ebenfalls Missionen zum Mond und zum Mars ermöglichen soll. Das auf der Space-Shuttle-Raketentechnologie basierende SLS sieht keine Wiederverwendbarkeit vor und wird im Vergleich zur BFR vielfach höhere Startkosten aufweisen. Es soll in der größten Ausbaustufe etwa die Hälfte der BFR-Nutzlastkapazität (nicht wiederverwendbar) erreichen.

Das private US-amerikanische Raumfahrtunternehmen Blue Origin des Milliardärs Jeff Bezos plant mit der New Glenn ebenfalls eine große Trägerrakete mit wiederverwendbarer Erststufe. Die New Glenn ist nur für den Transport von Satelliten in Erdumlaufbahnen vorgesehen und soll 18 % der BFR-Nutzlastkapazität (nicht wiederverwendbar) bieten.

Zu den stärksten derzeit verfügbaren oder in Entwicklung befindlichen Trägerraketen zählen:

BFR SLS Falcon Heavy New Glenn Vulcan Delta IV Heavy
Hersteller Flag of the United States.svg SpaceX Flag of the United States.svg NASA Flag of the United States.svg SpaceX Flag of the United States.svg Blue Origin Flag of the United States.svg ULA Flag of the United States.svg ULA
Stufen 2 2 2 2−3 2 2
max. Nutzlast (LEO ohne Wiederverwendung) ≫ 100 t 95–130 t1 64 t 45 t 35 t 29 t
wiederverwendbar vollständig nein Erststufe, Booster Erststufe Triebwerke der Erststufe2 nein
interplanetare Missionen geplant geplant ja nicht geplant geplant ja
bemannte Missionen geplant geplant nicht geplant geplant geplant nein
Erstflug nicht vor 2021Vorlage:Zukunft/In 2 Jahren nicht vor 2020 2018 nicht vor 2021Vorlage:Zukunft/In 2 Jahren nicht vor 2021Vorlage:Zukunft/In 2 Jahren 2004

1 Maximal 95 t LEO-Nutzlast in der ersten Ausbaustufe der Rakete (Block 1), 105 t in der zweiten (Block 1B) und 130 t in der dritten (Block 2).

2 Geplant für eine spätere Ausbaustufe; die Triebwerkseinheit soll dann an einem Fallschirm zurückkehren und mit einem Hubschrauber geborgen werden.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b Starship-Super Heavy | Earth to Earth. Youtube-Video von SpaceX, 28. September 2017; Titel wurde später geändert.
  2. a b Mars. spacex.com, abgerufen am 9. Dezember 2018.
  3. a b c d e f g h i Präsentation von Elon Musk vom 29. September 2017 am 68. International Astronautical Congress in Adelaide, Australien (YouTube-Video).
  4. a b Full Replay: 1st National Space Council Meeting with VP Mike Pence, space.com, 5. Oktober 2017.
  5. a b Artist S Rendering Of The Big Falcon Rocket, spacex.com, abgerufen am 23. Oktober 2017.
  6. a b "Big Fucking Rocket"-Mission zum Mars, tagesschau.de, 29. September 2017.
  7. a b "Big Fucking Rocket" bald auf dem Weg zum Mars?, sueddeutsche.de, 30. September 2017.
  8. Raketenpläne von Elon Musk: In 60 Minuten um die Erde, Spiegel Online, 29. September 2017.
  9. Elon Musk: SpaceX can colonise Mars and build moon base, The Guardian, 29. September 2017.
  10. a b c SpaceX: Making Humans a Multiplanetary Species, 27. September 2016 (YouTube-Video).
  11. a b c First Private Passenger on Lunar BFR Mission. In: YouTube/SpaceX. SpaceX, 17. September 2018, abgerufen am 20. September 2018 (englisch).
  12. a b c Eric Ralph: SpaceX execs bullish on BFR as Mars rocket test facilities expand in Texas. In: Teslarati. 24. April 2017, abgerufen am 25. April 2018.
  13. SpaceX bringt Touristen zum Mond. Abgerufen am 27. Februar 2017.
  14. Elon Musk admits he sets overly optimistic timelines for Tesla's cars, says he has 'an issue with time. Business Insider, 6. Juni 2018.
  15. SpaceX execs bullish on BFR as Mars rocket test facilities expand in Texas. Teslarati, 24. April 2018: „Perhaps most importantly, she qualified her timeline estimates as “Gwynne-time” when Anderson jokingly deadpanned about the infamous Elon-time.“
  16. Elon Musk: Starship test flight rocket just finished assembly at the @SpaceX Texas launch site. This is an actual picture, not a rendering.pic.twitter.com/k1HkueoXaz. In: @elonmusk. 10. Januar 2019, abgerufen am 11. Januar 2019 (englisch).
  17. Eric Ralph: SpaceX CEO Elon Musk: Starship prototype to have 3 Raptors and “mirror finish”. In: Teslarati. 24. Dezember 2018, abgerufen am 30. Dezember 2018.
  18. Eric Ralph: SpaceX President talks BFR and Mars exploration in laid-back Madrid Q&A session. In: Teslarati. 13. September 2018, abgerufen am 14. September 2018.
  19. Jeff Foust: SpaceX signs up Japanese billionaire for circumlunar BFR flight. In: Spacenews. 17. September 2018, abgerufen am 18. September 2018.
  20. Max Chafkin: The Companies of Elon Musk. (Memento vom 3. Januar 2008 im Internet Archive). In: Inc.com, 1. Dezember 2007, Datenblatt zu Musks Firmen.
  21. Tim Urban: How (and Why) SpaceX Will Colonize Mars, 16. August 2015.
  22. a b c d e Spaceflight101.com: SpaceX – Launch Vehicle Concepts & Designs. Abgerufen am 21. Oktober 2017.
  23. Robert Zubrin: A Critique of the SpaceX Interplanetary Transport System, The New Atlantis, 21. Oktober 2016.
  24. 68. International Astronautical Congress (IAC), 2017.
  25. a b c d Musk Elon. New Space. June 2017, 5(2): 46-61. (pdf).
  26. a b c d e SpaceX: Making Life Multiplanetary (pdf). Abgerufen am 19. Oktober 2017.
  27. Elon Musk: Initially making one 200 metric ton thrust engine common across ship & booster to reach the moon as fast as possible. Next versions will split to vacuum-optimized (380+ sec Isp) & sea-level thrust optimized (~250 ton). In: @elonmusk. 31. Januar 2019, abgerufen am 3. Februar 2019 (englisch).
  28. Eric Ralph: SpaceX CEO Elon Musk reveals photos of Starship's first completed Raptor engine. In: TESLARATI.com. 1. Februar 2019, abgerufen am 3. Februar 2019 (amerikanisches Englisch): „Musk also reiterated that Starship’s complimentary booster – known as Super Heavy and set to begin initial prototype assembly as early as April – will feature 31 Raptor engines capable of producing upwards of 12.4 million pounds of thrust (62,000 kN) at liftoff.“
  29. Elon Musk renames BFR spacecraft to ‘Starship Super Heavy’. inquirer.net, 20. November 2018, Zugriff am 9. Dezember 2018.
  30. Elon Musk: The new design is metal. In: @elonmusk. 8. Dezember 2018, abgerufen am 31. Dezember 2018 (englisch).
  31. As told to Ryan D'Agostino: Elon Musk: Why I'm Building the Starship out of Stainless Steel. 22. Januar 2019, abgerufen am 22. Januar 2019 (amerikanisches Englisch): „Elon Musk: Yes. The design of Starship and the Super Heavy rocket booster I changed to a special alloy of stainless steel.“
  32. Mike Wall: What's in a Name? SpaceX's 'BFR' Mars Rocket Acronym Explained. space.com, 7. Oktober 2017.
  33. Sean O'Kane: SpaceX unveils the Interplanetary Transport System, a spaceship and rocket to colonize Mars. The Verge, 27. September 2016.
  34. Musk offers more technical details on BFR system. In: spacenews.com, 15. Oktober 2017.
  35. a b c d Antworten von Elon Musk an einer Reddit-Fragerunde, 14. Oktober 2017.
  36. First Private Passenger on Lunar BFR Mission. SpaceX, 17. September 2018, Youtube.
  37. a b Eric Ralph: SpaceX CEO Elon Musk teases new Starship photos and “heavy metal” BFR. In: Teslarati. 9. Dezember 2018, abgerufen am 9. Dezember 2019.
  38. SpaceX’s first completed BFR spaceship section spotted in huge Port of L.A. tent. Teslarati, 21. September 2018.
  39. Twitter-Antwort von Elon Musk, 27. Dezember 2018.
  40. Musk hints at further changes in BFR design. Spacenews, 17. Dezember 2018.
  41. Elon Musk: Why I'm Building the Starship out of Stainless Steel. In: Popular Mechanics. 22. Januar 2019, abgerufen am 22. Januar 2019 (englisch).
  42. Das Starship ist fertig - als Prototyp. golem.de, 11. Januar 2019, abgerufen am 13. Januar 2019.
  43. Elon Musk: Frage: "Will this new structure hold the SSTO ability ?" Antwort: "Yes, but single stage to orbit with no payload is pointless. Add Super Heavy rocket booster & orbital payload is gigantic. Only need booster on Earth, due to deep gravity well & thick atmosphere. Starship alone on moons & Mars." In: @elonmusk. 22. Dezember 2018, abgerufen am 23. Januar 2019 (englisch).
  44. SpaceX: Falcon 9 soll Mini-Raumschiff testen - Golem.de. (golem.de [abgerufen am 8. November 2018]).
  45. The Artificial Intelligence Channel: Elon Musk - Falcon Heavy Launch Recap - SpaceX. 6. Februar 2018, abgerufen am 10. Februar 2018: „Im Video ab 21:12; Frage: „… BFR … timeline to go to moon or mars?“ Elon Musks Antwort: „… grasshopper … We either do that at our south Texas launchside near Brownville or ship to ship … Hoppertest … will go up several miles up and then come down. The ship is capability of single stage to orbit fully load of tanks. … fly out, turn around, accelerate back real hard and come in hot, to test the heatshield.““
  46. The Artificial Intelligence Channel: Elon Musk - Falcon Heavy Launch Recap - SpaceX. 6. Februar 2018, abgerufen am 10. Februar 2018: „Im Video 23:02; Frage: „… the potential to go to moon or mars. What is the timeline?“ Elon Musks Antwort (im Video 24:45): „… I think it´s conceiverable that we do our first testflight in 3 or 4 years. You know, fullup orbital testflight including the booster. … will be able to go to the moon shortly after.“ (25:02)“
  47. Progress slow at SpaceX’s planned South Texas spaceport. In: 512tech, 21. November 2017: „They lay out very aggressive plans in terms of time schedules that are very rarely if ever met. There’s kind of an expectation that anytime SpaceX gives you a date, you always have to assume that there is going to be a few years of delay.“
  48. Eric Berger: SpaceX indicates it will manufacture the BFR rocket in Los Angeles. In: ars Technica. 19. März 2018, abgerufen am 1. April 2018.
  49. Eric Ralph: SpaceX’s first BFR manufacturing facility approved by the Port of LA. In: Teslarati. 19. März 2018, abgerufen am 1. April 2018.
  50. Stephen Clark: SpaceX to build BFR factory in Southern California. In: Spaceflight Now. 21. April 2018, abgerufen am 25. April 2018.
  51. In blow to Los Angeles, SpaceX is moving its Mars spaceship and booster work to Texas. In: Los Angeles Times. 16. Januar 2019, abgerufen am 16. Januar 2019.
  52. Twitter-Nachricht von Chris Bergin (NASASpaceflight.com): Die Triebwerksattrappen werden wieder abmontiert. 15. Januar 2018.
  53. Twitter-Nachricht von Elon Musk, 23. Januar 2019.