Nach dem SpaceX vor einigen Tagen zum ersten Mal überhaubt, die erste Stufe einer Falcon 9 Rakete wiederverwendet hat, wobei über die Hälfte der Kosten eingespart werden konnten im Vergleich zu einer neu gebauten Stufe, sagte SpaceX President Gwynne Shotwell auf dem 33. Space Symposium in Colorado Springs. Jetzt plant SpaceX weitere Schritte um die Kosten in Zukunft weiter zu senken. So teilte Elon Musk mit, dass SpaceX demnächst den Turnaround zwischen dem Landen einer ersten Stufe, und dem erneuten Flug auf unter 24 Stunden verkürzen will. Dies würde es erlauben öfter zu Starten. Gleichzeitig würden dabei automatisch Kosten, die nicht einen einzelnen Start zuortbar sind pro Start zu senken. Hier drunter fallen zum Beispiel Mitarbeiter, Immobilien und Verwaltungskosten.
Desweiteren bereitet SpaceX den ersten Einsatz der Falcon Heavy vor. Bei ihren ersten Flug sollen auch gebrauchte Stufen eingesetzt werden. Diese Stufe die zu einem Falcon Heavy Booster umgebaut wurde flog bereits beim Start von Thaicom-8 in den Weltraum.
Die Thaicom-8 Erststufe wird als Falcon Heavy Booster wiederverwendet Quelle: Gary Blair
Auch arbeitet SpaceX daran die Falcon 9 weiter zu entwickeln um sie in Zukunft leichter und schneller Wiederverwenden zu können. Dabei soll sie statt 2-3 Mal bei der jetztigen Version dann 5-10 Mal ins Weltall fliegen können. Diese Version, die Block 5 genannt wird soll die Finale Version der Falcon 9 werden. Auch sollen deutlich weniger Inspektionen erforderlich sein als an der aktuellen Stufe
Dann soll nicht nur die erste Stufe wiederverwendet werden, sondern auch die Nutzlastverkleidung. Diese wird nach ihrem Einsatz, wenn die Rakete die Atmosphäre verlassen hat, pneumatisch abgetrennt und tritt dann mit kleinen Steuerdüsen gesteuert in die Erdatmosphäre ein. Sobald die Verbleibende Geschwindigkeit gering genug ist, werden steuerbare Fallschirme ausgestoßen, und landen die Nutzlastverkleidung gezielt auf einem schwimmenden Luftkissen, welches bei SpaceX Hüpfburg genannt wird.
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.
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 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.
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.
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.
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.
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-Raketentriebwerk – Herzstück der Falcon-Flotte
Das Merlin-Triebwerk bildet den Antrieb der Falcon-Raketen von SpaceX – dazu zählen die Falcon 1 (heute außer Dienst), die Falcon 9 und auch Elemente der Falcon Heavy. Für den Betrieb nutzt Merlin RP-1, eine hochraffinierte Form von Kerosin, kombiniert mit flüssigem Sauerstoff (LOX). Über die Jahre wurde das Triebwerk kontinuierlich weiterentwickelt, um höhere Schubleistungen, Effizienz und Zuverlässigkeit zu erreichen.
Entwicklung und Versionen
Eine Falcon 9 besitzt 9 Merlin Triebwerken in der ersten Stufe
Merlin 1A
Die allererste Version des Merlin-Designs brachte einen Schub von rund 340 kN in Bodennähe. Diese frühe Ausführung war relativ einfach konstruiert. Die Kühlung erfolgte ablativ – eine spezielle, schichtartige Beschichtung verdampfte bei hohen Temperaturen, um das Triebwerk zu schützen. Die Turbopumpe drehte mit etwa 20.000 Umdrehungen pro Minute, wobei das Triebwerk noch ein relativ hohes Gesamtgewicht von rund 760 kg aufwies. Merlin 1A kam bei den ersten beiden Flügen der Falcon 1 zum Einsatz.
Merlin 1B
Als Weiterentwicklung des 1A-Modells wurde im Merlin 1B eine modifizierte Turbopumpe integriert, die auf etwa 22.000 Umdrehungen pro Minute arbeitete. Dadurch konnte der Schub auf rund 380 kN in Bodennähe gesteigert werden. Obwohl diese Version entwickelt wurde, kam sie letztlich nicht im Flugprogramm zum Einsatz.
Merlin 1C
Mit dem Merlin 1C erfolgte ein bedeutender technologischer Fortschritt: Anstelle der ablative Kühlung wurde eine regenerative Kühlung verwendet, bei der der Treibstoff entlang der Brennkammer fließt und so die Hitze abführt. Dies ermöglichte nicht nur eine effizientere Temperaturkontrolle, sondern auch eine Erhöhung des Schubs auf etwa 420 kN bei gleichzeitig reduziertem Gewicht auf rund 460 kg. Der erste Einsatz erfolgte 2008 beim dritten Flug der Falcon 1 – ein Flug, der zwar scheiterte, aber wichtige Daten für die Weiterentwicklung lieferte. Beim darauffolgenden Start der Falcon 1 erreichte die Rakete als erste privat finanzierte Flüssigtreibstoffrakete erfolgreich den Erdorbit.
Merlin 1D und Weiterentwicklungen
Die Merlin 1D-Generation brachte den bisher höchsten Schub in der Familie und wurde durch einen gesteigerten Brennkammerdruck realisiert. Ursprünglich betrug der Schub ca. 650 kN, und es war möglich, die Leistung zunächst bis zu 70 % des Nominalwertes zu drosseln – später sogar auf 39 % (entsprechend rund 360 kN). Laut Angaben von Tom Mueller erreichte das Merlin 1D ein beeindruckendes Schub-zu-Gewicht-Verhältnis von etwa 158. Mit weiteren Optimierungen war eine Steigerung des Schubs auf bis zu 825 kN angedacht, was ein Verhältnis von ca. 180 ergeben würde. Eine überarbeitete Version, das Merlin 1D v2, ist für den Einsatz in der Falcon 9 Block 5 vorgesehen – der finalen Iteration der Falcon 9. Dieses Verhältnis stellt in der Klasse der flüssigkeitsbetriebenen Raketentriebwerke einen Branchenmaßstab dar.
Zusätzlich wurde für die zweite Stufe der Falcon 9 eine spezielle Variante, der Merlin 1D Vacuum, entwickelt. Dieser optimierte Vakuum-Triebwerkstyp arbeitet mit einem vergrößerten Düse, um im weltraum eine noch höhere Effizienz zu erreichen.
Steuerung und Injektionssystem
Die Einspritzung des Treibstoffs basiert auf der bewährten Pintle-Injektortechnologie – ein Verfahren, das erstmals in den Landeantrieben des Apollo-Landesystems eingesetzt wurde. Dieses System zeichnet sich durch seine Einfachheit und Robustheit aus und ermöglicht eine feine Drosselung des Schubs. Zur präzisen Steuerung der Raketen verwendet SpaceX ein Schub-Vektor-Control-System. Dabei kommen in jeder Steuereinheit drei redundante Computer zum Einsatz, was die Ausfallsicherheit erhöht.
RP-1 in Rot, Sauerstoff in Blau Quelle: Marianoberna
Zuverlässigkeit und Wiederverwendung
Bis zum Jahr 2014 hatte SpaceX bereits das hundertste Merlin 1D-Triebwerk gefertigt, und im Laufe der Falcon-Starts kamen inzwischen hunderte dieser Triebwerke zum Einsatz – bislang ohne dokumentierte Ausfälle. Die Entwicklung des Merlin-Triebwerks war von Anfang an auf Stabilität und Langlebigkeit ausgelegt, um auch die angestrebte Wiederverwendbarkeit zu ermöglichen. Nachdem SpaceX erfolgreich Falcon 9 Erststufen landete, konnten die Triebwerke im Nachgang genau untersucht werden. Dabei wurden kleinere Mikro-Risse festgestellt, an denen weitergearbeitet wird, um zukünftige Einsätze noch sicherer zu machen.
Ein historischer Meilenstein war der Start der Falcon 9 mit der wiederverwendbaren Erststufe bei der Mission SES-10, der Ende 2017 stattfand. Dieser Flug bewies, dass die robuste Bauweise der Merlin-Triebwerke und der Booster insgesamt den Herausforderungen der Wiederverwendung standhalten.
Fazit
Das Merlin-Triebwerk hat sich als Schlüsseltechnologie von SpaceX etabliert. Durch kontinuierliche Innovationen – von der einfachen Merlin 1A bis hin zum hochentwickelten Merlin 1D und seinen Varianten – konnte SpaceX nicht nur die Leistung und Effizienz seiner Raketen steigern, sondern auch einen entscheidenden Schritt in Richtung nachhaltiger Raumfahrt durch die Wiederverwendung von Triebwerken und Boostern gehen.
SpaceX hat auf einer Pressekonferenz veröffentlicht, dass sie Ende 2018 2 Weltraumtouristen zum Mond befördern wollen. Beide Kunden haben laut SpaceX schon einen größeren Betrag angezahlt. Dazu will SpaceX eine Dragon 2 Kapsel auf einer Falcon Heavy einsetzen. Der Raumflug soll etwa 1 Woche dauern.
SpaceX Dragon 2 Kapsel
Die Dragon 2 Kapsel wurde ursprünglich für die NASA entwickelt, um Astronauten zur Internationalen Raumstation zu befördern. Sie ist jedoch von SpaceX so ausgelegt worden, auch wesentlich höhere Wiedereintrittsgeschwindigkeiten wie sie bei Flügen vom Mond oder sogar vom Mars entstehen auszuhalten. Die erste Dragon 2 Kapsel soll dieses Jahr unbemannt getestet werden. Viele Technologien, wie der Hitzeschild, sind jedoch vom Vorgängermodell bereits bekannt.
Falcon Havy auf dem Launchpad Quelle: SpaceX
Die Falcon Heavy ist ebenfalls neu und soll Mitte dieses Jahres das erste mal unbemannt fliegen. Die Falcon Heavy setzt sich aus der bekannten Falcon 9 Konstruktion und zusätzlich 2 Booster zusammen, wobei die Booster ähnlich wie die erste Stufe sind. Die Nutzlast der Falcon Heavy zum Mond beträgt 22 Tonnen. Da jedoch nicht die volle Nutzlast benötigt wird, werden die Booster voraussichtlich zum Startplatz zurückkehren. Ob die zentrale erste Stufe zum Startplatz zurückkehren kann, oder auf einer Hochseeplattform landet, lässt sich heute noch nicht abschätzen.
Der Start soll vom kürzlich in Betrieb genommen Startplatz 39-A in Cape Canaveral erfolgen.
SpaceX hat heute um 15:39 Uhr eine Falcon 9 Rakete mit einer unbemannten Dragon Kapsel gestartet. Die Falcon 9 startete dabei vom Startplatz 39A in Cape Caneveral. Das Launchpad 39A ist der Startplatz, wo auch Apollo 11 zum Mond und später im Space Shuttle Programm viele Space Shuttles gestartet sind.
Das Discovery Space Shutlle flog von LC39-A und von LC39-B
Die Erststufe der Falcon 9 brachte die Zweitstufe zusammen mit der Dragon Kapsel auf eine suborbitale Bahn. Danach drehte die Erststufe um und führte eine Landung auf SpaceX eigenem Landeplatz durch, der sogenannten LZ-1 (Landing zone 1) Dies ist die dritte Landung auf Landing Zone 1 und die 6. Landung insgesamt.
Eine gelandete Erststufe auf LZ-1
Die Landung soll dazu führen, dass die Stufe wiederverwendet werden kann. Dies soll Kosten sparen. Die erste Wiederverwendung einer Stufe ist derzeit beim Start von SES-10 im März geplant.
Die Oberstufe brachte die Dragon Kapsel in einem Orbit. Etwa in 2 Tagen wird die Dragon Kapsel die Internationale Raumstation erreichen, und per berthing andocken. Dabei wird die Dragon Kapsel eine Flugbahn parallel zu ISS einnehmen und dann vom Canadarm2 eingefangen.
Der nächste Start von SpaceX mit der Falcon 9 ist derzeit für den 28.2.2017 mit Echostar 23 geplant.
Die Dragon Kapsel hat am 23. Februar 2017 beim zweiten Versuch erfolgreich angedockt. Beim ersten Versuch gab es Probleme mit dem GPS System. Das Abkoppeln von der Raumstation ist für den 24. März 2017 geplant.
SpaceX wird am 18. Februar 2017 wieder eine unbemannte Dragon Kapsel auf einer Falcon 9 starten. Dies wird der erste Start seit etwa einem halben Jahr von SpaceX in Cape Caneveral, Florida. Das Launchpad ist das umgebaute 39A. Von diesem Launchpad starteten auch schon Apollo Raumschiffe zum Mond und die Space Shuttles.
Discovery Space Shutlle
SpaceX CRS-10 wird einige wissenschaftliche Experimente zur ISS bringen, wie das Stratospheric Aerosol and Gas Experiment, kurz SAGE 3. SAGE 3 ist ein im NASA Langley Research Center entwickeltes Experiment und wird Untersuchungen zum Ozon in der Atmosphäre durchführen.
Die gesamte Fracht zur Internationalen Raumstation unter Druck hat eine Masse von 2029 kg dazu kommen noch einmal 977 kg Vakuum Fracht
PS: wegen eines Problems mit dem TVC Systemen wurde der Start 13 Sekunden vor den geplanten Liftoff abgebrochen. Morgen gibt es ein Backup Startfenster um 15:38 MEZ.
