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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.

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.