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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.

Electron: Private Raumfahrt aus Neuseeland

Die Electron Rakete ist ein Produkt der Raumfahrtfirma Rocket Lab Ltd. Dieser Kleinträger soll eine kleine Nutzlast von 150 kg auf einen 500 km hohen sonnensyncronen Orbit befördern können. Der Träger wiegt beim Start 10500 Kg, ist 12 Meter hoch und hat einen Durchmesser von 1,2 Meter. Ein Start der Electron Rakete kostet 4,9 Millionen US-Dollar. Die Electron Rakete soll jedoch auch Cubesats Starten. Der Start eines 1U Cubesat kostet 77.000 US-Dollar. Ein Start für einem 3U Cubesat soll 240.000 US-Dollar Kosten.

Die Electron Rakete wird in der ersten Stufe 9 Rutherford Raketentriebwerke einsetzen. Diese Triebwerke erzeugen jeweils 16,89 kN Schub beim Start. Die erste Stufe erzeugt also 152 kN Schub beim Start. Damit hat sie schon beim Start ein Schub zu Gewicht Verhältnis von etwa 1,5. Damit gehört sie zu den am stärksten beschleunigenden Raketen, beim Start mit flüssigen Treibstoff.

Die zweite Stufe setzt ein für die Bedingungen im Vakuum optimierte Version des Rutherford Raketentriebwerk ein. Dabei wurde die Düse Verlängert. Diese Vakuum Version des Triebwerks produziert einen Schub von 22 kN. Dieses Verhältnis von 9 Triebwerken in der ersten Stufe, sowie ein Triebwerk in der zweiten Stufe gibt es bereits, bei der Falcon 9 von SpaceX. Die Triebwerke werden mit flüssigen Sauerstoff, sowie mit RP-1 betrieben. RP-1 steht für Rocket Propellant 1 und ist  ein kerosinähnliches Treibstoffgemisch, das in den USA entwickelt wurde. Das Triebwerk wurde nach dem Neu Neuseeländischen Wissenschaftler Ernest Rutherford. Das Triebwerk hat die Besonderheit, dass die Treibstoffpumpen elektrisch angetrieben werden. Für jede der beiden Treibstoffkomponenten gibt es jeweils ein Elektrisches Pumpensystem. Diese Pumpen arbeiten mit 40.000 Umdrehungen pro Minute, bei 37 kW Leistung.

Mahia launch site Quelle: Rocket Lab Ltd.

Die ersten Start soll von Mahia von der Südinsel Neuseelands durchgeführt werden. Später ist auch eine Startrampe in den USA, in Florida geplant. Die Startrampe ist grundsätzlich bereit, für einen Start alle drei Tage.

Rocket Lab möchte eine Startrate von einem Start pro Woche oder mehr erreichen. Die wichtigsten Teile der Triebwerke werden im 3D-Druck Verfahren hergestellt. Dazu gehören die Brennkammer, die Treibstoffeinspritzung, die Treibstoffpumpen und die Hauptventile zur Steuerung des Treibstoffflusses. Dabei wird Metall Schicht für Schicht als Pulver aufgetragen und mit einem Laser zu einem Massiven Objekt verschmolzen.  Dies soll zusammen mit der Massenproduktion des Trägers, die Kosten niedrig halten. Der Erststart der Electron Rakete ist derzeit für den 28. Februar 2017 geplant.