Erfolgreiche Landung

Editorial: Gratulation SpaceX!

Eine Rakete ist bei einem Testflug wieder gelandet. Doch bis zur echten Wiederverwendung ist noch ein weiter Weg. Telefonieren wir dann künftig alle per Satellit?
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Andererseits muss man auch sagen, dass es noch ein langer Weg bis zur echten Wiederverwendung von Raketen ist. SpaceX wird die vor zwei Wochen gelandete Unterstufe voraussichtlich zerlegen und für Tests verwenden, aber nicht erneut starten lassen. Erst künftige Unterstufen sollen wirklich erneut verwendet werden.

Zudem war die Gesamtmission eher eine Unterforderung für die Falcon 9: Die 11 gestarteten Orbcomm-Satelliten wogen zusammen nicht einmal zwei Tonnen, und sie wurden in einen niedrigen Orbit (LEO) gebracht. Selbst, wenn man pessimistisch eine weitere Tonne für den Träger hinzurechnet, auf dem die Satelliten alle befestigt waren: Versorgungsmissionen zur ISS verlangen der Falcon 9, je nach Beladung der Dragon-Raumkapsel, mindestens die doppelte Nutzlast ab. Bei Satelliten-Missionen in den GTO wurden in der Vergangenheit von der Falcon 9 zwar ebenfalls jeweils "nur" knapp über drei Tonnen gestartet, aber in einen wesentlich höheren Orbit.

Bildkomposition: Start, Wiedereintritt und LandungBildkomposition: Start, Wiedereintritt und Landung Bei künftigen Landemissionen wird die Unterstufe entsprechend mehr bis zur Abtrennung leisten müssen. Entsprechend schwieriger wird der Rückflug zum Startplatz, da entsprechend weniger Treibstoffreserven verbleiben. Insbesondere bei Missionen mit GTO-Satelliten wird die Landung daher auch künftig nur auf einer vor der Küste im Meer schwimmenden Plattform möglich sein. Dort misslang sie SpaceX aber bereits zweimal.

Eine echte Wiederverwendung, und folglich eine drastische Reduktion der Kosten, findet zudem erst statt, wenn nicht nur die Unterstufe, sondern auch die Oberstufe als ganzes wieder landet. Nur dann reicht es, für den nächsten Flug die Rakete einfach wieder zusammenzusetzen und aufzutanken. Aber die Oberstufe landen zu lassen, bedeutet eine weitere Reduktion der Nutzlastkapazität für den eigentlichen Satelliten, denn die Oberstufe muss den Hitzeschild für den Wiedereintritt und den Treibstoff für die Landung mit in den Orbit schleppen. Am Ende kann eine wiederverwendbare Weltraumrakete daher wahrscheinlich nur eine halb so schwere Nutzlast starten wie eine gleich starke herkömmliche Wegwerfrakete. Sie muss im Vergleich zur herkömmlichen Rakete also zweimal fliegen, um dieselbe Nutzlast ins All zu bringen, und sie muss vermutlich ein drittes Mal fliegen, um die höheren Herstellungskosten im Vergleich zu einer Einmalrakete und die zusätzlichen Personal- und Treibstoffkosten für die zusätzlichen Starts wieder reinzuholen.

Erst ab dem vierten Start einer wiederverwendbaren Rakete gibt es somit überhaupt eine Kostenreduktion, und erst ab zehn Starts oder mehr ist diese richtig spürbar. Aufgrund der hohen Belastungen beim Start, insbesondere für die Triebwerke, werden die ersten wiederverwendbaren Raketen von SpaceX jedoch kaum mehr als eine einstellige Zahl an Starts durchführen können. Bis zu der von SpaceX-Gründer Elon Musk genannten Kostenreduktion auf 1/100 des aktuellen Werts ist es also noch ein weiter, weiter Weg.

Angesichts der genannten Situation ist Musk und SpaceX erst recht dafür zu gratulieren, dass sie die aufwendige Entwicklung einer Weltraumrakete, die wieder landen kann, überhaupt in Angriff genommen haben. Und es bringt auch schon etwas, nur die Unterstufe wiederzuverwenden: Immerhin macht diese fast drei Viertel der Gesamtkosten der Rakete aus. Und die Möglichkeit zur Wiederverwendung gibt SpaceX mehr operationelle Flexibilität: Bei ganz leichten Satelliten (wie hier Orbcomm) fliegt man zurück an Land, was die geringsten Gesamtkosten bedeutet, bei mittelschweren Satelliten landet man auf der Plattform im Meer, was etwas höhere Kosten bedeutet, und bei ganz schweren Satelliten geht die Unterstufe wie bisher verloren - möglichst eine solche, die eh am Ende ihrer Lebensdauer angekommen ist.

Telefonieren wir bald alle über den Weltraum?

Für die Telekommunikation gibt es bisher drei Typen von Satelliten. Die bekanntesten sind die Fernsehsatelliten in großer Höhe, die genau einen Tag für einen Umlauf um die Erde brauchen, und somit scheinbar über einem Punkt auf der Erde stillstehen. Man kann eine Satellitenantenne dauerhaft fest auf einen solchen ausrichten. Geringere Startkosten pro Satellit bedeuten hier mittelfristig sinkende Mietpreise für die Satelliten-Transponder, und damit mehr Fernsehprogramme.

Ebenfalls im hohen Orbit gibt es auch Kommunikationssatelliten für Satelliten-Telefone und Internetzugänge, insbesondere Inmarsat. Deren größter Nachteil ist die Laufzeit von ca. einer halben Sekunde für den Funkweg Bodenstation --> Satellit --> Terminal --> Satellit --> Bodenstation. Funkwellen sind halt "nur" so schnell wie das Licht, also knapp 300 000 km pro Sekunde.

Neu seit einigen Jahren sind Konstellationen im niedrigen Orbit wie Iridium für Sprache oder Orbcomm für Daten. Hier sind die Latenzen viel niedriger, dafür kreisen die Satelliten jeweils binnen 90 bis 100 Minuten einmal um die Erde. Um einen Punkt der Erde dauerhaft mit Signal zu versorgen, ist daher eine Konstellation mit einigen Dutzend Satelliten erforderlich, die der Reihe nach diesen Punkt anfunken. Künftige Konstellationen, die hochbitratiges Internet an jedem Flecken der Erde ermöglichen sollen, werden möglicherweise sogar einige hundert Satelliten umfassen. Diese zu starten wird nur erschwinglich sein, wenn die Kosten pro Start drastisch gesenkt werden. Es könnte sein, dass SpaceX den Weg dahin ebnet.

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