Elon Musks Erfolgskriterium für Starship-Testflug: „Sprengen Sie nicht die Startrampe“

Elon Musks Erfolgskriterium für Starship-Testflug: „Sprengen Sie nicht die Startrampe“

Zeitstempel: 19. April 2023, 4:12 Uhr
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Das vollgetankte Raumschiff und der superschwere Booster von SpaceX während des ersten Startversuchs am Montag, den 17. April. Bildnachweis: SpaceX

Elon Musk, Gründer und CEO von SpaceX, tat sein Bestes, um niedrige Erwartungen zu wecken, bevor er diese Woche zum ersten Testflug des gigantischen Super Heavy Boosters und der Starship-Rakete ging.

„Ich würde alles, was nicht zur Zerstörung der Startrampe selbst führt, als Gewinn betrachten“, sagte Musk am Sonntagabend in einem Twitter Spaces-Treffen mit seinen Abonnenten.

Der erste Versuch von SpaceX, den ersten Testflug in Originalgröße der Starship-Rakete aus Texas zu starten, wurde am 17. April durch ein gefrorenes Ventil im Drucksystem der ersten Stufe der Trägerrakete unterbrochen.

Das Startteam von SpaceX lud am Montag rund 10 Millionen Pfund Methan und Flüssigsauerstoff-Treibmittel vollständig in die fast 400 Fuß (120 Meter) hohe Rakete. Aber nachdem das Ventilproblem auftauchte, wurde der Startversuch zu einer weiteren Countdown-Generalprobe. Der Countdown dauerte bis T-40 Sekunden, als SpaceX die Uhr anhielt und mit den Verfahren begann, die voluminösen Treibstofftanks der Rakete zu entleeren.

Die Techniker von SpaceX verbrachten die letzten Tage damit, am Boden des Super-Heavy-Boosters zu arbeiten und mobile Aufzüge und Ausleger zu verwenden, um verschiedene Teile der Rakete mit einem Durchmesser von fast 30 Fuß (9 Meter breit) zu erreichen. Bodenteams installierten auch Gerüste, um Zugang zu den 33 Raptor-Triebwerken der Rakete am Boden des Super Heavy-Boosters zu erhalten.

In Vorbereitung auf den nächsten Countdown sollten mehr als 100 Tankwagen frischen flüssigen Stickstoff, flüssigen Sauerstoff und Methan zum Startplatz von SpaceX namens Starbase liefern. Der Stickstoff wird verwendet, um die Treibstoffe auf superkalte Temperaturen zu kühlen, bevor sie in die Rakete gepumpt werden.

Die 33 Triebwerke des Super-Heavy-Boosters werden bei Vollgas mehr als 16 Millionen Pfund Schub erzeugen, was das Super-Heavy- und Starship-Fahrzeug zur stärksten Rakete der Geschichte macht, mit etwa der doppelten Schubkraft der Saturn-5-Mondrakete der NASA aus dem Apollo-Programm und der eine neuere Mondrakete des Space Launch System für das Artemis-Programm.

Laut Musk besteht eine gute Chance, dass etwas schief geht, bevor der Testflug seine volle Dauer von 90 Minuten erreicht.

„Ich denke, ich würde die Erwartungen einfach gerne niedrig ansetzen“, sagte Musk am Sonntag. „Wenn wir uns weit genug von der Startrampe entfernen, bevor etwas schief geht, würde ich das als Erfolg betrachten. Bloß nicht die Startrampe in die Luft jagen.“

Der Super Heavy wird auch die Schubkraft der N1-Trägerrakete der Sowjetunion übertreffen, die 30 Triebwerke mit 10 Millionen Pfund Schub hatte. Der N1 erreichte jedoch auf keinem seiner vier Testflüge zwischen 1969 und 1972 den Weltraum.

„Ich muss bedenken, dass die russische N1-Rakete, die am ehesten mit Starship vergleichbar ist, eine Reihe von Ausfällen hatte und nie die Umlaufbahn erreichte“, sagte Musk. „Und das war, als die Sowjetunion mit dem „A“-Team mit maximalem Stock, maximalem Zuckerbrot auf dem Höhepunkt ihrer Raketenfähigkeit war, was bedeutet, dass Sie der Held der Sowjetunion sein werden, wenn Sie Erfolg haben, oder in den Gulag gehen, wenn Sie es nicht schaffen . Also maximale Motivation, das A-Plus-Team, und sie sind trotzdem gescheitert. Es lohnt sich, das im Auge zu behalten.“

Die gigantische Trägerrakete aus rostfreiem Stahl von SpaceX thront über den küstennahen Feuchtgebieten und dem Buschland von Südtexas, nur wenige Kilometer nördlich der mexikanischen Grenze. Der Super Heavy Booster hat Gitterflossen und Chines oder kleine aerodynamische Vorsprünge, um die Rakete beim Abstieg zur Erde zur Bergung und Wiederverwendung zu unterstützen.

Eine kontrollierte Wasserlandung des Super Heavy Boosters im Golf von Mexiko ist ein Ziel für den bevorstehenden Testflug, der nun während eines 62-minütigen Startfensters starten soll, das um 8:28 Uhr CDT (9:28 Uhr EDT; 1328 UTC) Donnerstag.

Ein Blick auf die 33 Raptor-Triebwerke des Super-Heavy-Boosters von SpaceX. Bildnachweis: SpaceX

Über Super Heavy sitzt das Raumschiff selbst, mit Gelenkflossen und Hitzeschildkacheln, um die Metallstruktur der Rakete vor den sengenden Temperaturen beim Wiedereintritt durch die Atmosphäre zu schützen.

Für den ersten integrierten Testflug dieser neuen Rakete ist das Raumschiff nur ein Prototyp ohne betriebsbereite Nutzlasten für den Einsatz im Weltraum. Tatsächlich wird das Raumschiff, selbst wenn alles nach Plan läuft, die Umlaufgeschwindigkeit nicht erreichen und stattdessen nach fast einer vollen Erdumrundung nördlich von Hawaii wieder in den Pazifischen Ozean eintreten und dort aufschlagen.

SpaceX will schließlich beide Stufen der Starship-Rakete wiederherstellen und wiederverwenden. Das Unternehmen hat den Ehrgeiz, schließlich tägliche Starts dieser riesigen Rakete durchzuführen, wobei Starteinrichtungen in Texas und Florida entweder in Betrieb oder im Bau sind.

Kommerzielle Satelliten, wie die für das eigene Starlink-Internetnetzwerk von SpaceX, könnten zu den ersten Nutzlasten gehören, die auf Starship fliegen. Die NASA hat auch einen Vertrag mit SpaceX über die Entwicklung eines Derivats der Starship-Rakete als von Menschen bewertetes Lander für das Artemis-Mondprogramm. Dazu muss SpaceX eine neuartige und unerprobte Technologie für die Betankung im Orbit testen.

Laut SpaceX ist der erste Versuch, ein Raumschiff ins All zu bringen, in erster Linie eine Lernübung. SpaceX befindet sich in der Endphase der Montage neuer superschwerer Booster und Raumschiffe in Texas für weitere Teststarts in den kommenden Monaten, vorausgesetzt, die Starbase-Startrampe wird beim Testflug in dieser Woche nicht wesentlich beschädigt.

„Es kann sein, dass wir hier ein paar Tritte mit der Dose brauchen, bevor wir den Orbit erreichen, und wenn wir dann den Orbit erreichen, müssen wir den Booster zurückbringen und landen“, sagte Musk. „Wir müssen das Schiff zurückbringen und landen. Und damit die Wiederverwendbarkeit schnell ist, muss es dort landen, wo es gestartet ist, denn der Transport dieses gigantischen Biests ist extrem schwierig.“

Musk sagte, er glaube, dass SpaceX die Super Heavy- und Starship-Raketen in zwei oder drei Jahren wiederherstellbar und schnell wiederverwendbar machen könne. Das Unternehmen will schließlich die Falcon-Raketenfamilie und das Dragon-Raumschiff zugunsten von Super Heavy und Starship zurückziehen, obwohl Falcon und Dragon voraussichtlich bis Ende der 2020er Jahre im Dienst bleiben werden, um Besatzungen zu starten und die Raumstation zu beladen.

„Das ist wirklich so eine Art erster Schritt auf einer sehr langen Reise, die viele, viele Flüge erfordern wird“, sagte Musk am Montag. „Für diejenigen, die die Geschichte von Falcon 9 und eigentlich Falcon 1 und unsere Versuche zur Wiederverwendbarkeit verfolgt haben, denke ich, dass es fast 20 Versuche gewesen sein könnten, bevor wir tatsächlich eine Stufe wiederhergestellt haben. Und dann brauchte es noch viele weitere Flüge, bis wir eine sinnvolle Wiederverwendbarkeit hatten, bei der wir nicht die ganze Rakete neu bauen mussten.“

Nach der Räumung des fast 500 Fuß hohen Startrampenturms werden Super Heavy und Starship auf einer Flugbahn von Starbase nach Osten über den Golf von Mexiko steuern. Die Rakete wird die Schallgeschwindigkeit und den maximalen aerodynamischen Druck in weniger als einer Minute übertreffen, wenn Starship die härtesten strukturellen Belastungen seines Aufstiegs in den Weltraum ertragen wird.

Laut Musk hat SpaceX den ersten fluglesbaren Super Heavy Booster namens Booster 7 mit einer Abschirmung nachgerüstet, um seine Triebwerke vor Ausfällen benachbarter Triebwerke zu schützen.

„Das ist sehr wichtig, denn wenn man 33 Motoren hat und einer davon schief geht, ist es, als hätte man eine Kiste mit Granaten, wirklich große Granaten“, sagte Musk.

„Es ist sowohl ein Explosions- als auch ein Hitzeschild an der Basis von Booster 7, weil wir erkannt haben, dass die anfängliche Abschirmung, die wir hatten, einfach viel zu schwach war“, sagte Musk. „Wir haben Booster 7 so oft auseinandergenommen und wieder zusammengesetzt, dass es sich um eine handgefertigte Rakete handelt … Also wollen wir einfach, dass sie abhebt und zu Booster 9 übergeht (dem nächsten flugtauglichen Super-Heavy-Booster).“

Die 33 Triebwerke der Super-Heavy-Booster werden nach fast drei Minuten Flugbeginn abgeschaltet, sodass die Booster-Stufe von der Starship-Oberstufe abfallen kann. Dann zünden die Raptor-Triebwerke des Starship-Fahrzeugs und feuern zum ersten Mal in die luftlose Leere des Weltraums, um eine geplante sechseinhalbminütige Zündung zu beginnen, um auf eine Geschwindigkeit nahe der Umlaufgeschwindigkeit zu beschleunigen.

Es wird erwartet, dass die Umlaufbahn des Raumschiffs elliptisch oder länglich geformt ist, mit einem Höhepunkt oder Apogäum fast 150 Meilen (250 Kilometer) über der Erde und einem Tiefpunkt oder Perigäum auf einer Höhe innerhalb der Erdatmosphäre.

Nach der Trennung vom Starship-Fahrzeug etwa drei Minuten nach dem Start wird der Super Heavy Booster einige seiner 33 Triebwerke neu zünden, um seine Downrange-Geschwindigkeit für eine „Boost-Back“-Verbrennung aufzuheben. Wenn die Rakete in Richtung Golf von Mexiko fällt, wird sie so programmiert, dass sie kurz vor Erreichen des Meeres eine Teilmenge ihrer Triebwerke wieder anzündet, um für eine kontrollierte Landung langsamer zu werden.

Beide Stufen des Starship-Fahrzeugs verwenden ein autogenes Druckbeaufschlagungssystem, in dem erhitzter Sauerstoff und Methan in gasförmigem Zustand zurück in die Treibstofftanks geleitet werden, um Druck bereitzustellen und sicherzustellen, dass das flüssige Oxidationsmittel und der Kraftstoff reibungslos in die Raptor-Motoren fließen. Musk sagte am Sonntagabend, dass eine Herausforderung beim Starship-Design darin besteht, sicherzustellen, dass die Druckgase nicht kalt genug werden, um sich in den Tanks zu verflüssigen.

Das Starship-Fahrzeug wird rund um die Welt segeln und über die Straße von Florida, den Atlantik, Afrika, den Indischen Ozean, Indonesien und den Pazifik fliegen, bevor es nördlich von Hawaii wieder in die Atmosphäre eindringt. SpaceX hofft, während des Wiedereintritts des Schiffes Daten zu sammeln, aber das Starship-Fahrzeug wird keine treibenden Landemanöver durchführen und daher nicht intakt geborgen werden.

Beide Stufen der Starship-Trägerrakete sind so konzipiert, dass sie vollständig wiederverwendbar sind, ein Fortschritt gegenüber den teilweise wiederverwendbaren Raketen Falcon 9 und Falcon Heavy von SpaceX, die bei jedem Flug brandneue obere Stufen erfordern.

Das Konzept von SpaceX zur Bergung des Super Heavy Boosters besteht darin, ihn mit beweglichen „Essstäbchen“-Armen am Startturm zu fangen. Das Raumschiff wird seine Motoren auch verwenden, um durch die Atmosphäre zurückzukehren und auf der Erde zu landen oder die Oberflächen anderer Planetenkörper wie Mond oder Mars zu erreichen. Der erste orbitale Starship-Testflug wird jedoch keine Wiederherstellungs- und Wiederverwendungsversuche beinhalten.

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