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Fünf Pläne für billigere Weltraumstarts – und fünf warnende Geschichten
Illustrationen von Raumschiffen in den Kategorien 5 neue Pläne und 5 Fehlschläge Illustrationen von John MacNeill
In den letzten Jahrzehnten des letzten Jahrhunderts und den ersten Jahrzehnten dieses Jahrhunderts würden sich die durchschnittlichen Kosten für den Start eines Kilogramms in die Erdumlaufbahn einfach nicht ändern. Der Preis schwebte hartnäckig über 10.000 $, und eine neue Idee nach der anderen konnte die Sackgasse nicht überwinden.
Diese behinderte Innovation – schließlich wird es schwierig, andere Arten von Risiken einzugehen, wenn es teuer ist, etwas auf den Markt zu bringen. Aber die Meinungen waren geteilt: Hatte es stagniert, weil das Geld nie genug war, um Ideen zu verwirklichen? Oder lag es daran, dass andere Verbesserungen – etwa in der Materialwissenschaft oder der autonomen Navigation – noch nicht ausgereift waren?
Diese Geschichte war Teil unserer Juli-Ausgabe 2019
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All das hat sich in den letzten Jahren geändert, als neue Fahrzeuge den Stillstand durchbrachen, insbesondere der Falcon Heavy von SpaceX, der pro Kilogramm etwa ein Zehntel so teuer ist wie sein engster Konkurrent.
Nun ist die zentrale Frage, ob dies der Beginn eines neuen Plateaus ist oder ob es, wie Elon Musk hofft, immer billigere Starts und immer mehr Weltrauminnovationen signalisiert. Der Erfolg oder Misserfolg dieser Systeme hilft, eine Antwort zu finden.
5 neue Pläne
XS-1
Seit den 1960er Jahren träumen Ingenieure von einem Raumflugzeug, das häufig wiederverwendet werden kann, um die Raumfahrt eher einer Flugreise zu gleichen. Niemand ist noch in die Nähe gekommen. Der XS-1, der von Boeing für die Pentagon-Forschungsagentur DARPA gebaut wird, soll in der Lage sein, 10 Flüge in 10 Tagen durchzuführen und bis zu 5.000 Pfund (2.268 Kilogramm) für weniger als 5 Millionen US-Dollar in die Umlaufbahn zu bringen. Testflüge sind für 2020 geplant.
Sternenhüpfer
Starhopper ist ein Prototyp der ersten Stufe der von SpaceX geplanten Big Falcon Rocket oder BFR. Das Unternehmen plant, damit Menschen zum Mars zu schicken und halbstündige Shuttle-Dienste auf der Erde zwischen Städten wie New York und Shanghai zu betreiben. Die Nutzlastkapazität von BFR ist etwa dreimal so hoch wie die des Falcon Heavy, obwohl Elon Musk gesagt hat, dass er glaubt, dass der Bau weniger kosten wird. Eine frühe Version von Starhopper absolvierte im April erfolgreich einen angebundenen Testflug in Texas.
Neuer Glenn
Diese Rakete hat eine ähnliche Nutzlastkapazität wie die Falcon Heavy, ist aber mit sieben Metern Durchmesser viel breiter. Das heißt, es hat das doppelte nutzbare Volumen. Seine erste Stufe wird zurückfliegen, um wiederverwendet zu werden, ähnlich wie der ausgefallene Baikal-Booster (unten). Blue Origin, das die Rakete baut, ist hinsichtlich der Testflugtermine gespannt, konkurriert jedoch um einen Air Force-Vertrag, der Starts bereits im Jahr 2022 erfordern würde.
Halteseile
Selbst wenn Raketen wiederverwendet und Skaleneffekte erzielt werden können, ist Treibstoff immer noch ein großer Kostenfaktor. Tether versuchen dies auf zwei verschiedene Arten zu ändern. Ein Ansatz funktioniert wie das Schwingen eines Seils, wobei der Impuls von einem Ende zum anderen übertragen wird. Tethers Unlimited, ein Startup, hofft, mit dieser Technik Satelliten zu fangen, die nicht genug Energie haben, um in die Umlaufbahn zu gelangen, und ihnen einen zusätzlichen Schub zu geben. Eine andere Art von Halteseil würde das Magnetfeld der Erde nutzen, um die Umlaufbahn von Satelliten zu verstärken, die an beiden Enden davon befestigt sind. Einige Testflüge haben bereits stattgefunden, der nächste ist für Juni geplant.
Spinlaunch
Seile können Impulse zwischen Objekten übertragen, die sich bereits im Weltraum befinden — aber was können Sie tun, während Sie noch Boden haben, gegen den Sie sich wehren können? Das ist der Plan für Spinlaunch, ein Startup, das 2018 40 Millionen US-Dollar an Risikokapital aufgebracht hat. Das Unternehmen hat im Mai den ersten Spatenstich für eine Startanlage in New Mexico gemacht und plant, seine ersten Satelliten im Jahr 2022 zu starten. Es will bis zu fünf Satelliten in die Luft schleudern einen Tag an den Rand des Weltraums mit leistungsstarken Turbinen und kleinen Bordraketen — Art das Gegenteil eines Seilaufzugs.
5 warnende Geschichten
Delta Clipper (DC-X)
Single-Stage-to-Orbit ist seit langem ein Ziel von Raketenkonstrukteuren, da die Vermeidung mehrstufiger Raketen die Dinge billiger, schneller und wiederverwendbarer machen würde. Die kleine DC-X von McDonnell Douglas flog mehrere suborbitale Flüge, aber das Programm wurde abgebrochen, bevor eine orbitfähige Version in Originalgröße gebaut werden konnte. Es war, je nachdem, wen Sie fragen, ein Opfer unausgereifter Technologie oder kurzsichtiger Bürokraten. Mehrere Ingenieure von Delta Clipper arbeiten jetzt für Blue Origin, dessen New Shepard-Rakete angeblich von der DC-X inspiriert sein soll.
Venture Star/X-33
Die NASA gab über eine Milliarde Dollar für die X-33 aus, eine suborbitale Version im Halbmaßstab der Venture Star. Das Raumfahrzeug in voller Größe wäre in seiner Größe mit dem Space Shuttle vergleichbar gewesen, und die Agentur baute sogar einen eigenen Weltraumbahnhof im Wert von 32 Millionen US-Dollar dafür auf der Edwards Air Force Base in Kalifornien. Aber die NASA und Lockheed Martin, das Unternehmen, das die X-33 gebaut hat, hatten viele Meinungsverschiedenheiten im Design, und das Programm wurde abgebrochen, bevor die Rakete überhaupt flog.
Baikal
Die Baikal-Trägerrakete, die in den 1990er Jahren als wiederverwendbare erste Stufe für die russische Angara-Rakete konzipiert wurde, war eine Idee vor ihrer Zeit. Wie die erste Stufe der Falcon-Rakete von SpaceX sollte die Baikal zurückfliegen, um erneut eingesetzt zu werden. Aber im Gegensatz zur ersten Stufe der Falcon, die dieselbe Rakete zum Landen verwendet, die sie früher gestartet hat, hatte die Baikal ein zusätzliches Düsentriebwerk für die Landung, was das Gewicht und die Komplexität erhöhte.
HL-20/HL-42
Nach der Explosion des Space Shuttles 1986 Herausforderer , wurde der HL-20 entwickelt, um Passagiere sicher und kostengünstig zur Raumstation Freedom zu befördern. Weder es noch der HL-42, ein vergrößerter Nachfolger, haben es jemals ins All geschafft. Das Raumschiff Dream Chaser von Sierra Nevada, das auf dem HL-20-Design basiert, soll jedoch ab Ende 2020 Fracht zur und von der Internationalen Raumstation liefern.
Roton
Eine weitere gescheiterte Idee für eine einstufige Umlaufbahn, der Roton von Rotary Rocket, steht im Mojave-Weltraumhafen als Warnung und Inspiration für angehende Weltraumpioniere. Indem die Rakete sich schnell drehte, hofften die Ingenieure, die Notwendigkeit kostspieliger und komplizierter Pumpen zu beseitigen. Ein Prototyp machte 1999 drei Testflüge, war aber schwer zu kontrollieren. Dem Unternehmen ging das Geld aus, bevor die Knicke behoben werden konnten.