China besiegt Elon Musk im Rennen um das erste Methan

SpaceX schreitet nach einem statischen Zündtest seiner Triebwerke am Freitag auf den Start eines neuen Raumschiffs zu. Diesmal zündeten die 33 Motoren des Super Heavy-Boosters, obwohl zwei von ihnen vorzeitig abschalteten. Der Erfolg dieses technischen Manövers am Boden ist für den US-Raumfahrtkonzern von entscheidender Bedeutung, um seine Superrakete wieder in die Umlaufbahn zu bringen. Elon Musk hat auf X (ehemals Twitter) erklärt, dass ein solcher Flug bald stattfinden wird, obwohl die Genehmigung des Bundes für den Start noch aussteht. Letzte Woche wurden neue Details über den Schaden bekannt, der der Umwelt und der Tierwelt durch den vorherigen Versuch, Starship im geschützten Naturraum rund um die Basis von SpaceX zu starten, zugefügt wurde.

Das statische Feuer des Super Heavy Booster 9 zündete erfolgreich alle 33 Raptor-Motoren, wobei alle bis auf zwei über die gesamte Dauer liefen. Herzlichen Glückwunsch an das SpaceX-Team zu diesem aufregenden Meilenstein! pic.twitter.com/1hzs768vHg

Das Unternehmen von Elon Musk gibt an, die notwendigen Änderungen rund um die Landeplattform vorgenommen zu haben, um deren Zerstörung und den Tornado aus Trümmern zu verhindern, der bei dem gescheiterten Start am 20. April weggeblasen wurde. Wenn SpaceX die Flugfreigabe erhält und die an der Plattform und der Raketenfunktion vorgenommenen Änderungen vorgenommen werden, wird Starship die größte und leistungsstärkste Rakete sein, die jemals erfolgreich gestartet wurde. Doch nun gibt es einen Rekord, den es nicht mehr erreichen kann.

Eines der neuartigsten Merkmale von Starship, der Superrakete von Elon Musk, die bei ihrem ersten Flugversuch explodierte, ist, dass ihre Triebwerke eine Art Methantreibstoff verbrennen (in der Fachwelt als Methalox bekannt, eine Mischung aus Methan und flüssigem Sauerstoff). Das Gleiche gilt für die Orbitalrakete Blue Origin, die von ihrem Konkurrenten Jeff Bezos entwickelt wird. Auch einige private chinesische Unternehmen haben beschlossen, diesem Beispiel zu folgen.

Diesen Sommer gab ein nahezu unbekanntes Unternehmen namens LandSpace bekannt, dass es nach vier von fünf erfolglosen Versuchen erfolgreich eine Rakete gestartet habe, die in allen Phasen mit Methan betrieben wird. Mit wenig Aufsehen im Vorfeld startete dieses Space Shuttle am 12. Juli eine inerte Nutzlast in die erdnahe Umlaufbahn, einen einfachen Ballast, um das Gewicht eines echten Satelliten zu simulieren. Trotz des englischen Namens ist das Unternehmen chinesisch und der Test wurde im JiuQuan-Gebiet der Wüste Gobi durchgeführt.

Dies ist das erste Mal, dass eine reine Methanrakete erfolgreich einen Orbitalflug absolviert hat: China schrieb Geschichte mit der Zhuque-2, einer Trägerrakete mittlerer Tragfähigkeit, benannt nach dem Vermilion Bird, einem der vier Fabelwesen im chinesischen Tierkreis. Die Erinnerungen an die April-Odyssee von Starship – dem Super-Schwerlast-Spaceshuttle von SpaceX, die mit der Zerstörung des Fahrzeugs und eines Teils seiner Startrampe endete – sind noch frisch. Noch vor kurzem explodierte ein Blue Origin-Motor während statischer Tests. Und Ende letzten Jahres scheiterte Chinas erster Start von Zhuque-2, weil die Hilfsmotoren der zweiten Stufe nicht starteten, nachdem sie offiziell den Weltraum erreicht hatten.

Als Treibstoff hat Methan einige Vorteile gegenüber dem Kerosin, das von den meisten Raketen, einschließlich der Falcon 9 von SpaceX, verbrannt wird. Methan ist etwas effizienter, ein Vorteil, der durch die Injektion unter Druck in die Brennkammer noch verstärkt wird; es ist billig in der Herstellung; und es lässt sich leicht in den Tanks der Rakete verstauen. Methan muss auf niedrigen Temperaturen gehalten werden, allerdings nicht so niedrig wie der flüssige Wasserstoff, der in den leistungsstärksten Triebwerken verwendet wird, wie sie beispielsweise in den Artemis SLS-Raumfähren der NASA zum Mond eingesetzt werden. Bei diesen Raketen muss Helium in die Tanks injiziert werden, um den Treibstoff zu den Pumpen zu befördern. Neben der Tatsache, dass Helium teuer ist, stellt der Hilfskreislauf aus Tanks und Rohren eine weitere Komplikation bei der Konstruktion des Fahrzeugs dar. All dies wirkt sich auf die Kosten jedes Starts aus. Andererseits verfügen Methanraketen über ein eigenes Drucksystem für den Fall, dass der Treibstoff verdampft.

Die Methanverbrennung erzeugt weniger CO₂ und andere Schadstoffe als Kerosin, ein Faktor, der bei der Bewertung der Umweltauswirkungen jeder Mission berücksichtigt werden muss. Sein großer Vorteil besteht jedoch darin, dass es beim Auftragen auf wiederverwendbare Raketen kaum Rückstände hinterlässt. Schauen Sie sich nur an, wie die Falcon 9 mit geschwärztem unteren Rumpf landet, wenn ihr kerosinverbrennender Bremsmotor für nur ein paar Minuten gezündet wird.

Als sich SpaceX für die Verwendung von Methan entschied, nannte Elon Musk einen Grund, der an Science-Fiction grenzte: Die Atmosphäre des Mars, sein endgültiges Ziel, besteht im Wesentlichen aus CO₂. Das wird es künftigen Expeditionen zum Roten Planeten ermöglichen, direkt vor Ort das nötige Methan für die Rückreise zu synthetisieren. Dieser Vorgang wurde noch nicht getestet, aber der Perseverance-Roboter hat ein Experiment durchgeführt, um der Luft auf dem Mars Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von sechs Gramm pro Stunde zu entziehen. Bei einer echten Mission würden die Triebwerke etwa sieben Tonnen Sauerstoff und etwa die Hälfte dieser Menge Methan benötigen, um zur Erde zurückzukehren.

Aus betrieblicher Sicht ist die Sanierung der Methanverbrennung unerlässlich. Musks Mars-Plan sieht vor, zunächst eine Vielzahl von Starship-Superraketen mit einer Rate von zwei (oder mehr) pro Woche zu starten, um die Nutzlast zu befördern, die für eine erfolgreiche Durchführung einer Mars-Expedition in die erdnahe Umlaufbahn erforderlich ist.

Tatsächlich sollen die Starship-Booster auf diesen Hin- und Rückflügen in die Erdumlaufbahn nicht auf Betonplatten landen (wie es bei den aktuellen Falcon 9 von SpaceX der Fall ist), sondern stattdessen genau zu dem Sockel fliegen, von dem sie gestartet sind. Ein Paar Metallarme im Serviceturm sollten den Booster in den letzten Sekunden seines Abstiegs greifen und ihn auf der Basis absetzen. Dort können sie, ohne sie bewegen zu müssen, ihre Motoren von den kleinen Rückständen des Methans reinigen, die restlichen Systeme überprüfen, ein Schiff an den Booster anpassen und die Superrakete in einem Jahr wieder startbereit machen eine Frage der Stunden. Das ist jedenfalls Elon Musks Traum. Aber im Moment ist die einzige Methanrakete, die erfolgreich geflogen ist, eine chinesische.

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