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Die Electron Rakete: Ein Sieg der Microlauncher in der Raumfahrt

Die Electron Rakete, ist eine Rakete, für eine Nutzlast von 150 Kg in einen etwa 500 Km hohen, niedriegen Erdorbit. Die Rakete wird in Kalifornien von Rocket Lab gebaut und soll von der Mahia Halbinsel in Neuseeland starten. Später ist eventuell noch eine zweite Startrampe in den USA, am Spaceport Amerika geplant. Diese Nutzlastklasse, wird derzeit noch von keiner, auf dem Kommerziell Markt, verfügbaren Rakete angeboten. Wofür braucht Rocket Lab dann die Electron Rakete? Wer soll sie kaufen und wofür?

Von der Mahia Halbinsel soll die Electron Rakete Starten

Mahia launch Site, hier soll die Electron Rakete starten. Quelle: Rocket Lab Ltd.

Wie sieht der Markt für die Electron Rakete aus?

Die Electron Rakete soll mehrere kleine Satelliten mit einem Gewicht von einigen Kilogramm in den Niedrigen Erdorbit transportieren oder einem Satelliten bis 150 Kg. Diese Satelliten werden derzeit noch bei großen Satelliten, als sogenannte Sekundäre Nutzlast mitgenommen. Der Markt wächst derzeit schnell und schon bald reichen die Sekundären Startplätze der Satelliten nicht mehr aus.

Electron Rakete mit CEO Peter Beck

Electron Rakete mit Sicht auf die Triebwerke und CEO Peter Beck Quelle: Rocket Lab

Gibt es weitere Vorteile der kleineren Electron Rakete?

Heute fliegen kleine Satelliten häufig als Sekundäre Nutzlast. Das heißt der Betreiber der kleinen Satelliten kann sich den Orbit nicht aussuchen, sondern muss auswählen, aus dem was angeboten wird. Rocket Lab will jetzt Bahnen anfliegen die von den kleinen Satelliten häufig genutzt werden sollen. So kann die Electron Rakete den Orbit ganz nach der Vorstellung der Kleinsatelliten Betreiber auswählen und so Optimale Betriebsparameter bieten.

Was ist an den Triebwerken der Electron Rakete besonders?

Die Electron Rakete ist keine Rakete wie jede andere. Ihre 9 Rutherford Triebwerke besitzen elektrische Treibstoffpumpen. Dafür besitzen sie jeweils eine 16 Kg schwere Batterie. Dadurch besitzen die Triebwerke einen sehr guten Wirkungsgrad. Ein weiterer Vorteil ist die Einfachheit von einem elektrischen Pumpensystem im Vergleich zu einem System wo ein Teil des Treibstoffs Verbrannt wird. Es gibt aber auch Nachteile. Wegen der schweren Batterie führt die Bauweise zu einem schlechten Schub zu Masse Verhältnis. In der Oberstufe wird ein Rutherford Triebwerk eingesetzt. Da das Triebwerk länger läuft wiegt die Batterie etwa 40 Kg. Ein Großteil der für das Triebwerk benötigtem Komponenten entsteht in einem 3D Drucker. Dadurch werden Kosten gespart.

Was ist an der Electron Rakete sonst noch außergewönlich?

Die Electron Rakete ist einer, der Erste Träger, der Tanks aus Faserverbundwerkstoffen einsetzt. Dies bedeutet eine weitere Gewichtsreduktion im Vergleich zu konvetionell gefertigten Tanks, aus zum Beispiel Aluminium. Dadurch kann die Electron Rakete, im Vergleich zu einem konventionellen Träger, mit gleicher Nutzlast kleiner gebaut werden, oder bei gleicher Größe, mehr Nutzlast in den Weltraum Transportieren.

SES-10 auf Wiederverwendeter Falcon 9 Rakete gestartet

SpaceX hat heute zum ersten Mal eine Rakete mit wiederverwendeter ersten Stufe gestartet. Dabei wurde ein Kommunikationssatellit mit der Bezeichnung SES-10 führ SES Erfolgreich in den Geo Transfer Orbit gebracht. Der Start erfolgte von LC39-A in Cape Caneveral, Florida. Beim ersten Flug in den Weltraum, hatte die erste Stufe eine Dragon Kapsel mit Fracht für die Internationale Raumstation in den Weltraum befördert. Danach ist sie im Atlantik auf der Hochseeplattform “Of course I still love you” von SpaceX gelandet.

Falcon 9 Erststufe nach dem Start von CRS-8

Landung der Erststufe nach ihrer ersten Mission Quelle: SpaceX

Nach dem heutigen Start, ist die Stufe, wieder auf der Hochseeplattform gelandet. Dadurch bekommt SpaceX die Gelegenheit die Stufe noch einmal gründlich auf eventuell entstandene Schäden zu Untersuchen. Die hierbei gewonnenen Erkentnisse können dann in die Falcon 9 Block 5 einfließen, die zum Ende 2017 zum ersten Mal starten soll. Die Block 5 soll nochmal eine erhöhte Nutzlast transportieren können, aber vor allem leichter und schneller wiederverwendbar sein. Sobald die Untersuchungen abgeschlossen sind, soll aus der Stufe ein Andenken an SES gehen. Noch ein weiteres mal wird diese Stufe voraussichtlich nicht eingesetzt werden.

SES hat jedoch bereits vor dem Start mitgeteilt, dass sie bei einem erfolgreichen Flug eventuell zwei von ihren drei noch für 2017 geplanten Starts, auf gebrauchte Falcon 9 Raketen umbuchen wollen.

Zusätzlich zu der Wiederverwendung der Erststufe, wurde heute der erste Versuch unternommen, die Verkleidung der Nutzlast (Fairing) wieder zu bergen. Das Fairing wird etwa eine Minute nach der ersten Stufe abgetrennt. Da, dass Fairing in der Herstellung sechs Millionen US-Dollar kostet kann auch hier ein beträchtlicher Kostenanteil eingespart werden.

Tatsächlich konnte eine Hälfte der Nutzlastverkleidung geborgen werden. Später soll eine Landung auf einer Hüpfburg bzw. einem “bouncy castle” durchgeführt werden wie Elon Musk hier sagte.

SpaceX plant in Zukunft Raketen zu bauen die vollständig Wiederverwendbar sind. Dies soll die Kosten in den Weltraum radikal senken. SpaceX selbst, sagt zu Wiederverwendbaren Raketen, sie seien notwendig, um die Menschheit zu einer Multi-planetaren Species werden zu lassen. Dies könnt ihr hier bei SpaceX nachlesen.

Hier könnt ihr euch den Start und die Landung ansehen:

SpaceX bereitet Wiederverwendung für SES 10 vor

SpaceX bereitet sich gerade darauf vor, den Satelliten SES-10, auf einer bereits geflogenen ersten Stufe zu Starten. Die Erststufe hatte bei der CRS-8 Mission bereits einmal eine Nutzlast in den Weltraum gebracht. Diesmal soll sie den Satelliten SES-10 starten. Nach dem Start, mit der Erststufe, werden die Nutzlasten von der Oberstufe in ihren geplanten Orbit gebracht.

Landung der Erststufe beim Start von CRS-8 Quelle: SpaceX

SES-10 ist ein Kommunikations Satellit der im Geostationären Orbit bei 67 Grad West Stationiert werden soll. Gebaut wurde SES-10 bei Airbus Defence and Space. Der Satellit besitzt 60 KU Band Transponder. Die Konstruktion baut auf der Eurostar 3000 Plattform auf und wiegt 5300 Kg. Die Plattform bietet den Satelliten 13 kW Elektrische Leistung über eine Lebensdauer von mindestens 15 Jahre. Die angebotenen Kommunikations Dienstleistungen richten sich an die Märkte in Mexiko, im Karibischen Raum und im Spanisch sprechenden Süd Amerikanischen Raum.

Der Satellit ist bereits Betankt worden und soll am 29. März 2017 um 22:59 auf einer Falcon 9 vom Startplatz 39-A in Cape Caneveral gestartet werden. Einige Minuten nach dem Start soll die erste Stufe wieder auf der Hochseeplattform landen. Danach will SpaceX die Stufe erneut eingehend Untersuchen.

Um In Zukunft den Prozess zur Wiederaufarbeitung, bereits geflogener Stufen zu beschleunigen, hat SpaceX jetzt einen Hanger in der Nähe des Startplatzes in Florida gemietet. Dadurch soll der Zeitaufwendige Transport nach Texas entfallen. Dadurch erhofft sich SpaceX eine Beschleunigung auf 2-4 Wochen zur Wiederaufarbeitung gelandeter Erststufen.

WGS-9 auf Delta 4 gestartet

Heute, am Sontag dem 19. März 2017 um 1:18 Uhr, ist WGS-9 auf einer Delta 4 M+(5,4) vom SLC-37 der Cape Caneveral Airforce Base gestartet. Dabei wurde eine Konfiguration mit einer 5 Meter durchmessende Nutzlastverkleidung, sowie 4 Booster eingesetzt. Der Start ist der siebte in der Medium 5,4 Konfiguration und der 35. der Delta 4 Medium insgesamt.

Hier könnt ihr noch einmal dem Lievestream anschauen.

Quelle: United Launch Alliance

Der Satellit Wideband Global SATCOM 9 ist ein Militärischer Kommunikationssatellit der im X und Ka Band senden wird. Der Satellit wurde von Boing für das US Verteidigungsministerium gebaut. Bezahlt wurde der Satellit aus einer Kooperation zu denen Kanada, Dänemark, die Niederlande, Luxemburg und Neuseeland gehören. Im Austausch dazu erhalten sie Zugriff auf das WGS Netzwerk.

SpaceX plant Historisches

SpaceX plant beim Nächsten Start ihrer Falcon 9 Rakete, zum Start von SES-10, den Einsatz einer wiederverwendeten Erststufe ihrer Falcon 9 Rakete. Dies ist der nächste große Schritt, in dem Versuch die Falcon 9 Rakete wiederverwendbar zu machen, und könnte die Raumfahrt für immer Verändern.

Bis jetzt ist es üblich, dass Raketenstufen nach ihrem Einsatz im Meer versinken. SpaceX will das jetzt ändern und Stufen von Trägerraketen mehrfach verwenden, um Kosten zu sparen. Da die Erststufe 70 Prozent der Kosten, der Falcon 9 Rakete ausmacht, ist hier die mögliche Reduktion der Kosten am größten. SpaceX beabsichtigt, die Kosten radikal zu senken, um eine bemannte Mars Mission zu ermöglichen. Hierbei hängt ein großer Teil der Kosten von dem Start der benötigten Ausrüstung in den Weltraum ab. Zunächst sollen aber Satelliten, Unbemannte und Bemannte Raumschiffe günstiger gestartet werden können.

Die Vorbereitungen der Wiederverwendung begann schon bei dem Starts der Falcon 1, wo SpaceX versuchte, die erste Stufe am Fallschirm im Ozean zu bergen. Dies war jedoch nicht besonders erfolgreich, da die Stufe durch das Salzwasser zu stark angegriffen wurde.
Später dann wollte SpaceX die Stufe kontrolliert wieder landen lassen. Dafür stellte man im Jahr 2011 dass Grasshopper Programm vor. Zwischen 2012 und 2013 wurden acht Testflüge mit dem 32 Meter hohen Grasshopper v.1 durchgeführt. Dabei flog die Grasshopper Rakete bis zu 1000 Meter hoch um dann wieder sanft zu landen.

Grasshopper flog am 14. Junie 2013 325 Meter hoch Quelle: SpaceX

Danach wurde ein zweites Modell gebaut. Der Grasshopper v.2 war 49 Meter hoch, und hatte wie die verlängerte Falcon 9 v1.1 neun Triebwerke. Damit wurden fünf Flüge durchgeführt. Beim letzten Flug zerstörte sie sich selbst, weil sie vom geplanten Kurs abgekommen war.

Daraufhin wollte SpaceX erst noch einen dritten Grasshopper bauen, stellte das Projekt später jedoch wieder ein, da gleichzeitig Raketenstufen die von normalen Missionen zurückamen weich auf dem Meer landeten. Daher entschied man sich das Grasshopper Programm einzustellen.

Im nächsten Schritt landete SpaceX dann auf der Hochseeplatform und an Land ihre Raketenstufen. Nach einigen Fehlversuchen klappte es das erste Mal am 22. Dezember 2015 beim Start von Orbcomm Satelliten an Land.

Landung der Erststufe beim Start von CRS-8 Quelle: SpaceX

Auf See klappte es dann beim Start der Dragon Kapsel CRS-8 erstmals. Diese Erststufe soll jetzt beim Start von SES-10 wiederverwendet werden. Der Start von SES-10 ist derzeit für den 28.03.2017 geplant.

Start von Echostar 23 auf Falcon 9

Am 16. März 2017  um 6:27 Uhr MEZ ist EchoStar 23 auf einer Falcon 9 Rakete gestartet.

EchoStar 23 Quelle:Space Systems/Loral

Der Satellit wurde in einen Geo Transfer Orbit ausgesetzt. Echostar 23 hat ein Startgewicht von 5500 Kg. Damit ist er der schwerste Satellit den SpaceX bisher in den Geo Transfer Orbit gebracht hat. Der Telekommunikationssatellit soll zunächst unter einer Lizenz der Brasilianischen Regierung Fernsehprogramme mit seinen Ku-Band Transpondern ausstrahlen. Außerdem werden verschiedene Daten und Netzwerk Dienste über seine Ka und S-Band Transponder angeboten. Der Satellit baut auf dem SSL-1300 Bus von Space Systems Loral auf. 2 Solar Paneels, die aus jeweils 5 Elementen bestehen, versorgen ihn mit 15 kW Leistung. Durch die Verzögerungen von SpaceX wegen der Explosion einer Falcon 9 in 2016 rutscht die EchoStar Corporation jetzt nahe an eine Vertragsstrafe. Sie hatte der Brasilianischen Regierung die vollständige Indienststellung bis zum zweiten Quartal 2017 zugesichert.

Die Falcon 9 Rakete startet

Eine Falcon 9 beim Start

Die erste Stufe der Falcon 9 Rakete wurde nicht, wieder gelandet, wie bei anderen Missionen. Dies liegt an dem hohen Gewicht des Satelliten. Deshalb konnte man auch auf die Landebeine und Steuerflossen verzichten. In Zukunft wird man die Falcon 9 noch einmal verstärken. Dann mit der Falcon 9 Block 5 ist auch in dieser Nutzlastklasse eine Landung möglich.

Was plant SpaceX nach dem Start als nächstes?

Als Nächstes erwarten wir von SpaceX den Start des Satelliten SES-10. Dabei wird SpaceX die Erststufe Wieder Nutzen, die sie beim Start von CRS-8 erfolgreich gelandet haben. Dies wird die erste Wiederverwendung einer ersten Stufe einer Trägerrakete Weltweit.

Falcon 9 mit Echostar 23 für Start bereit

Die Falcon 9 Rakete, die den Satelliten Echostar 23 starten soll, ist jetzt für den Start bereit. Der Start, soll am 16. März 2017 um 6:27 Uhr MEZ vom LC 39-A am Kennedy Space Center in Cape Caneveral erfolgen. Bereits am Donnerstag wurde der Hotfire Test erfolgreich durchgeführt.

Der Satellit Echostar 23 Quelle: Space Systems/Loral

Der Satellit Echostar 23, ist ein kommerzieller Kommunikations Satellit. Gebaut wurde er von Space Systems Loral. Betrieben wird er durch die Echo Star Corporation in den USA. Vorrangig richtet sich der Service auf dem Markt in Süd Amerika und dort vor allem auf Brasilien, wo er Fernsehprogramme ausstrahlen soll. Dafür ist er unter anderen mit 32 Ku Band Transponder ausgerüstet. Seine Solar Paneele stellen 15 kW elektrische Leistung bereit. Stationiert werden soll Echostar 23 bei 44,9 Grad West im Geostationären Orbit. Zum halten seiner Position, besitzt er vier Plasma Triebwerke, mit jeweils 83 Millinewton Schub. Seine Dienste soll er mindestens 15 Jahre bereitstellen.

Der Satellit besitzt ein Startgewicht von 5,5 t. Damit ist er die bisher schwerste Nutzlast einer Falcon 9 in den Geostationären Orbit . Wegen diesem hohen Gewicht, ist auch keine Landung, wie bei früheren Missionen möglich. In Zukunft, wenn SpaceX die Falcon 9 Block 5 einführt, kann der Träger bei einem Satellit dieser Klasse auf der Hochseeplattform Landen.

Merlin SpaceX Raketen Triebwerk

Das Merlin Raketentriebwerk treibt die Falcon Raketen von SpaceX an. Dazu gehören die Falcon 1, die Falcon 9 und demnächst auch die Falcon Heavy. Als Treibstoff benutzen sie RP1, was eine Form von Kerosin ist, und Sauerstoff. Über die Zeit wurde das Triebwerk immer weiterentwickelt. Führ die Einspritzung des Raketentreibstoffs wählte man eine ältere Technologie, dem Pintel Injektor.

Pintle Injektor Einspritzer

RP-1 in Rot, Sauerstoff in Blau Quelle: Marianoberna

Dieses Verfahren wurde erstmals bei den Lande Triebwerk, des Apollo Lande Modul eingesetzt. SpaceX nutzt ein Schub Vektor Control System, zur Steuerung seiner Raketen. Dabei werden 3 Computer in jeder Steuer Einheit genutzt. Im Oktober 2014 baute SpaceX sein hundertstes Merlin 1D Triebwerk. Bis heute wurden 250 Merlin 1D Triebwerke gestartet. Dabei kam es zu keinem Versagen des Merlin 1D.

Eine Falcon 9 besitzt 9 Merlin Triebwerken in der ersten Stufe

Die erste Version das Merlin 1A, war ein Raketentriebwerk mit 340 kN Schub in Bodennähe, dass noch relative einfach aufgebaut wahr. Die Kühlung erfolgte Ablativ, dass heißt auf dem Triebwerk war eine Schicht aufgetragen, die bei einer hohen Temperatur verdampft, und das Triebwerk so kühlt. Die Turbopumpe drehte mit 20.000 Umdrehungen pro Minute. Das Triebwerk hatte noch ein höheres Gesamtgewicht von 760 Kg.
Dieses Triebwerk wurde bei den beiden ersten Flügen der Falcon 1 eingesetzt

Die zweite Version, das Merlin 1B war eine Weiterentwicklung des Merlin 1A. Es hatte eine Modifizierte Turbopumpe. Die Turbopumpe hatte eine gesteigerte Geschwindigkeit auf 22.000 Umdrehungen pro Minute. Dadurch besaß es einen gesteigerten Schub auf 380 kN in Bodenhöhe. Dieses Triebwerk wurde nie eingesetzt.

Die dritte Version, das Merlin 1C wurde erneut weiterentwickelt. Es benutzte keine Appellative, sondern stattdessen eine regenerative Kühlung. Durch diese gesteigerte Kühlleistung konnte der gesamte Schub des Triebwerks auf 420 kN gesteigert werden. Das Gewicht konnte gleichzeitig auf 460 Kg reduziert werden.
Der erste Einsatz erfolgte 2008 beim dritten Flug der Falcon 1. Durch ein geändertes verhalten beim Abschalten, schlug der Flug fehl. Beim 4. Einsatz der Falcon 1 erreichte dann die erste Privat finanzierte Rakete mit Flüssigtreibstoff den Erdorbit.

Die fierte Version, das Merlin 1D wurde im Schub auf 650 kN gesteigert. Dies wurde über einen gesteigerten Brennkammerdruck erreicht. Eine Drosselung war am Anfang auf bis zu 70% Der Nominalen Triebwerksleistung möglich. Später wurde eine Drosselung auf 39% oder auf bis zu 360 kN erreicht. Nach diesem Angaben, die von Tom Mueller so gemacht wurden, besitzt das Merlin 1D ein Schub zu Gewicht Verhältnis von 158. Unter der Voraussicht das der Schub des Merlin 1D nochmal auf 825 kN gesteigert werden könne würde das Schub zu Gewicht Verhältnis auf 180 ansteigen. Dieses Merlin 1D v.2 soll in der Falcon 9 Block 5 eingesetzt werden, der finalen Version der Falcon 9. Das erreichte Schub zu Gewicht Verhältnis ist das höchste in dieser Klasse von Raketentriebwerken.
Der erste Flug erfolgte 2013 mit einer Falcon 9. Diese Rakete startete den Cassiope Satelliten für die Kanadische Weltraum Agentur in einen Polaren Niedrigen Erdorbit.

Das Merlin Triebwerk ist mittlerweile ein sehr effizientes Triebwerk. Bei seiner Entwicklung wurde auch eine mögliche Wiederverwendung des Triebwerks angedacht. Deshalb wurde es sehr stabil ausgelegt. Da SpaceX bereits einige Falcon 9 Erststufen erfolgreich gelandet hat, konnten die Triebwerke nach ihrem Einsatz untersucht werden. Dabei wurden Micro Risse entdeckt. SpaceX will in Zukunft ein Verfahren entwickeln, dass die Mikrorisse zukünftig ausschließen. Eine erste Wiederverwendung von 9 Merlin 1D Triebwerke ist beim Start zusammen mit der Erststufe einer Falcon 9 mit dem Satelliten SES-10 geplant. Dieser Start soll Ende März 2017 erfolgen.