Wie weit ist die "Rückgewinnung der Raketenkerne" bei kommerziellen Raketen gekommen?

Die Starttermine für private kommerzielle Raketen in China werden kontinuierlich aktualisiert. 

Exklusiv von einem Reporter der «Sci-Tech Innovation Board Daily» erfahren, dass die „Gravity-2”, eine mittelgroße bis große flüssige und wiederverwendbare Trägerrakete, die von Orient Space, einem führenden Unternehmen im kommerziellen Weltraumbereich in China, eigenständig entwickelt wurde, voraussichtlich Mitte 2026 ihren Erstflug absolvieren wird.

Darüber hinaus bestätigte Orient Space gegenüber dem Reporter der «Sci-Tech Innovation Board Daily», dass diese Rakete, die auf die Massenvernetzung mittelgroßer bis großer Satelliten und die kommerzielle Hochorbit-Startanforderungen ausgelegt ist, über ein innovatives Design für die Rückgewinnung der Kernstufe verfügt.

01

Die sogenannte „Rückgewinnung der Kernstufe” ist kein neues Konzept. Im Ingenieurkontext von Trägerraketen bezieht es sich normalerweise auf das Design zur Rückkehr und Wiederverwendung der ersten Stufe der Rakete — also der Kernstufe, die den Hauptschub, die strukturellen Belastungen und den Treibstoffverbrauch übernimmt.

In China hat bereits ein kommerzielles Weltraumunternehmen diesen Technologiestandard in einer realen Flugverifikation versucht. Beispielsweise hat die LOX/Methan-Rakete Zhuque-3 von LandSpace in ihrer Erstflugmission einen echten Flugtest für den Rückgewinnungsvorgang der ersten Stufe durchgeführt. Obwohl die erfolgreiche Rückgewinnung noch nicht erreicht wurde, sind die relevanten Ingenieurverifikationen bereits begonnen.

Auf dieser Grundlage hat die „Gravity-2” von Orient Space die Entscheidung getroffen, das Design zur Rückgewinnung der Kernstufe in eine mittelgroße bis große flüssige Trägerrakete einzuführen. Die Bedeutung liegt vor allem auf zwei Ebenen: Einerseits ist dies ein entscheidender technologischer Upgrade für das Unternehmen von der Feststoffraketensystem zur flüssigen und wiederverwendbaren Raketensystem; andererseits zeigt es auch, dass das chinesische kommerzielle Weltraumsektor beginnt zu erforschen, ob die Rückgewinnung der Kernstufe in Bezug auf Ingenieurtechnik und Kostenwert bei größerer Tragfähigkeit und komplexeren Aufgabenanforderungen realisierbar ist.

Nach Informationen ist die Technologie zur Rückgewinnung der Kernstufe der „Gravity-2” keine einfache Kopie, sondern eine maßgeschneiderte Innovation basierend auf den Anforderungen des kommerziellen Weltraumbereichs. Zunächst ist die Wiederverwendbarkeitsstärke der Struktur gewährleistet. Durch die Verwendung von leichten und hochfesten Legierungsmaterialien und einem modularen Design kann die Raketenhülle mindestens 30-mal wiederverwendet werden. Zweitens verfügt sie über eine schnelle Umlaufkapazität. Dank der pulsierenden Endmontagelinie und der Fernverteilten Gesamtprüfungstechnologie am Produktionsstandort in Tai'an, Shandong, kann die rückgewonnene Kernstufe nach einer 48-stündigen schnellen Inspektion und Wartung erneut für den Start eingesetzt werden, um die Anforderungen an die Hochdichte-Startrate von „einer Rakete pro Woche” zu erfüllen.

02

Warum ist die Rückgewinnung der Kernstufe so wichtig? In den letzten zwei Jahren hat die Massenvernetzung von Low-Earth-Orbit (LEO) Kommunikationssatellitenkonstellationen begonnen, und die Nachfrage nach der Massenstart von Satelliten ist dringend. Wiederverwendbare Raketen sind besser für diese Hochdichte-Start-Szenarien geeignet.

Beim Kostenaspekt machen der Motor und die Raketenstruktur den größten Teil der Kosten bei der Raketenherstellung aus. Die Rückgewinnung und Wiederverwendung kann die Kosten pro Start erheblich senken. Die Praxis von SpaceX hat gezeigt, dass die Falcon 9-Rakete durch die Rückgewinnung und Wiederverwendung die Kosten pro Start um etwa 20 - 30% gesenkt hat.

Im internationalen Wettbewerb ist SpaceX der Vorreiter auf diesem Gebiet. Seine Falcon 9-Rakete hat bereits über 200 Rückgewinnungen und über 180 Wiederverwendungsflüge erreicht, was die Rückgewinnung von einem „Experiment” zu einer „Routinemission” gemacht hat. Die Neuer-Shepard-Suborbitalrakete von Blue Origin hat auch mehrmals erfolgreich die Rückgewinnung durchgeführt, und seine New Glenn-Orbitalrakete zielt ebenfalls auf die Rückgewinnung und Wiederverwendung ab. Darüber hinaus setzen Europa, Russland, Indien und andere auch entsprechende Pläne voran.

China beschleunigt den Nachholjagd in der Welt des wiederverwendbaren Raketen.

Bei den „Staatsunternehmen” haben sowohl die China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) als auch die China Aerospace Science and Industry Corporation (CASIC) die Entwicklung wiederverwendbarer Trägerraketen begonnen und einige Modellpläne veröffentlicht.

Bei den kommerziellen Weltraumunternehmen haben neben Orient Space auch chinesische kommerzielle Raketenunternehmen wie LandSpace und Galaxy Space die wiederverwendbaren Raketen als Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung festgelegt, was ein Szenario geschaffen hat, in dem „Staatsunternehmen” und „private Unternehmen” gemeinsam vorankommen.

Auf dem 2026 Peking Internationalen Forum für kommerziellen Weltraum hat Li Jun, der Chefingenieur von Galaxy Space, angegeben, dass die flüssige wiederverwendbare Rakete Pallas-2 von Galaxy Space voraussichtlich 2026 ihren Erstflug haben wird. Die Trägerrakete Pallas-2 ist eine große modulare wiederverwendbare flüssige Rakete mit einem Durchmesser von 4,5 m, die in zwei Konfigurationen, der Basisversion und der CBC-Version, verfügbar ist: Die Basisversion hat eine Startmasse von etwa 757 t, einen Startschub von etwa 910 t und eine LEO-Tragfähigkeit von 20 t; die CBC-Konfiguration hat eine Startmasse von etwa 1950 t, einen Startschub von etwa 2730 t und eine LEO-Tragfähigkeit von 58 t.

Aber die Rückgewinnung der Kernstufe bringt auch Herausforderungen mit sich. Ein Ingenieur aus dem kommerziellen Weltraumbereich analysierte gegenüber dem Reporter der «Sci-Tech Innovation Board Daily», dass in Bezug auf die technische Zuverlässigkeit die Raketenrückgewinnung extrem hohe Anforderungen an die Führungs- und Steuerungstechnik, die Motorleistungseinstellung und die strukturelle Stärke stellt; die Kosten für die Inspektion, Reparatur und Sanierung nach der Rückgewinnung müssen streng kontrolliert werden, um eine echte „Kosteneffizienz” zu erreichen; einige Kunden mit hochwertigen Nutzlasten haben immer noch Zweifel an der Sicherheit wiederverwendbarer Raketen, und es braucht Zeit und erfolgreiche Beispiele, um das Vertrauen aufzubauen.

Wenn man sich die Branche insgesamt ansieht, gibt es Unterschiede in der Wahrnehmung der „Rückgewinnung der Kernstufe” unter den chinesischen kommerziellen Weltraumunternehmen.

Eine Gruppe von Herstellern sieht die Rückgewinnung der Kernstufe eher als Vorbedingung für die hochfrequenten LEO-Startanforderungen. Ihr Kernziel besteht darin, die Umlaufeffizienz zu verbessern und die marginalen Kosten pro Start zu senken. Eine andere Gruppe von Herstellern ist eher an der wirtschaftlichen Machbarkeit der Rückgewinnungsmethode bei größerer Tragfähigkeit und komplexeren Aufgaben interessiert.

Die „Gravity-2” repräsentiert letzteres Denkmodell. Für Orient Space ist die Rückgewinnung der Kernstufe der „Gravity-2” eher eine Schlüsselkompetenz bei der Produktgenerationsübergang. Es bedeutet nicht nur, dass das Unternehmen in die technische Tiefe von flüssigen wiederverwendbaren Trägerraketen vorstößt, sondern auch, ob es in der Zukunft in der mittelgroßen und großen kommerziellen Startmarkt eine nachhaltige Wettbewerbsstellung bilden kann, die sich auf Tragfähigkeit, Kostenstruktur und Aufgabenangepasstheit stützt.

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Account „Cailian Press”. Autor: Li Mingming. Veröffentlicht von 36Kr mit Genehmigung.