Der nächste Wettbewerb der kommerziellen Raumfahrt verbirgt sich in der Wiederverwendung von Raketenzweitstufen.
In den letzten Jahren standen fast alle aufmerksamkeitsstarken technischen Schlüsselwörter im Bereich der inländischen kommerziellen Raumfahrt im Zusammenhang mit der ersten Stufe von Trägerraketen.
Senkrechtstart und -landung, Rückschub der Triebwerke, Rückgewinnung im „Essstäbchen-Fang“-Verfahren, Rückholung auf See … Seit SpaceX mit der Falcon 9 im Jahr 2015 die Vorstellung von wiederverwendbaren Trägerraketen eröffnet hat, bis heute, wo inländische kommerzielle Raketenunternehmen die Verifikation der Rückgewinnung der ersten Stufe intensiv vorantreiben, scheint sich auf dem Markt ein Konsens herausgebildet zu haben: Die kommerzielle Raumfahrt ist in eine Phase harten Wettbewerbs eingetreten, die technische Hauptrichtung wird immer klarer, und das Eintrittsfenster für neue Unternehmen schließt sich.
Diese Einschätzung wird jedoch gerade von SpaceXs Starship durchbrochen.
Die Rückgewinnung der ersten Stufe löst das Problem der Wiederverwendung des teuersten Teils der Rakete, lässt die Trägerrakete aber noch nicht wirklich die Eigenschaft eines „Einwegprodukts“ verlieren. Die zweite Raketenstufe, die die Aufgaben des Orbitaleintritts und der Nutzlastverteilung übernimmt, verbrennt nach Abschluss der Aufgabe beim Wiedereintritt in die Atmosphäre. Solange die zweite Stufe nicht wiederverwendet werden kann, ist es für Raketen kaum möglich, einen hochfrequenten, linienflugähnlichen Betrieb wie Flugzeuge zu realisieren, und die Kostenstruktur des Raumtransports wird nicht grundlegend verändert.
Während fast alle inländischen kommerziellen Raketenunternehmen noch bemüht sind, die Falcon 9 einzuholen, taucht SpaceXs Starship plötzlich auf: Es verfolgt nicht nur die Rückgewinnung der ersten Stufe, sondern macht das gesamte Transportsystem vollständig wiederverwendbar, um einen extrem kostengünstigen Hin- und Rücktransport zwischen Erde und Weltraum zu realisieren und damit die Grundlage für das große Narrativ der Marsmigration zu schaffen.
Genau vor diesem Hintergrund hat sich das 2026 gegründete Unternehmen Space Origin nicht in das bereits relativ überfüllte Wettbewerbsfeld der Rückgewinnung der ersten Stufe begeben, sondern sich als Erste auf die Rückgewinnung der zweiten Stufe mit höherer technischer Hürde und weniger Branchenaktivitäten ausgerichtet.
Warum wird die Rückgewinnung der zweiten Stufe zur Schlüsselfähigkeit der nächsten Generation der kommerziellen Raumfahrt? Warum ist die Schwierigkeit dieser Aufgabe weit größer als die der Rückgewinnung der ersten Stufe? Warum wagt ein neu gegründetes Startup, seine Wette auf diesen Bereich zu setzen?
Vorschau des „Blauer Stern 1“ von Space Origin
Von der Falcon 9 zum Starship – die kommerzielle Raumfahrt erlebt einen stillen Umbruch
Die Raumfahrt steht im Zusammenhang mit der nationalen Strategie, die Orbitressourcen sind knapp, und der internationale Wettbewerb zeichnet sich durch das Merkmal „zuerst eingesetzt, zuerst besetzt“ aus.
Daten der Nationalen Raumfahrtbehörde zufolge gab es im Jahr 2025 in China insgesamt 50 kommerzielle Raumfahrtstarts, und 311 kommerzielle Satelliten wurden in die Umlaufbahn gebracht. Im Vergleich dazu hat allein das Unternehmen SpaceX 165 orbitale Startaufgaben abgeschlossen und etwa 3800 Satelliten in die Umlaufbahn gebracht.
Bis Ende 2025 belief sich die Anzahl der im Orbit befindlichen Satelliten in den USA auf mehr als 10.000, in China auf mehr als 1000 – die Lücke ist relativ groß. In Zukunft plant das Land den Start von mehr als 200.000 Satelliten, steht aber vor dem Dilemma „Satelliten vorhanden, aber keine Trägerraketen verfügbar“.
Mittlerweile hat die Falcon 9 die Wiederverwendbarkeit der ersten Raketenstufe für 36 Mal erreicht, die Startkosten betragen etwa 3000 USD pro kg. Nachdem das Starship die vollständige Wiederverwendbarkeit der ersten und zweiten Stufe realisiert hat, werden die Startkosten stark auf etwa 600 USD pro kg sinken. Im Vergleich dazu befindet sich die kommerzielle Raketenentwicklung in China derzeit noch in der Phase der technischen Forschung zur Rückgewinnung der ersten Stufe, die Fähigkeit zur Wiederverwendung wurde noch nicht im großflächigen Einsatz umgesetzt, und die gesamten Startkosten weisen noch großes Optimierungspotenzial auf.
Daher ist die Verbesserung der Wiederverwendbarkeit und die weitere Senkung der Startkosten zu einer wichtigen technischen Richtung der globalen kommerziellen Raumfahrt geworden.
„Die Rückgewinnung der ersten Stufe ist ein Schritt, den man unbedingt machen muss, aber nicht der letzte Schritt. Was die Zukunft der kommerziellen Raumfahrt wirklich bestimmt, ist, ob das gesamte Transportsystem wiederverwendbar gemacht werden kann.“ Aus der Sicht von Tang Jibin, Gründer von Space Origin, wird die Lösung des Problems der Rückgewinnung der zweiten Stufe das Ziel der kommerziellen Raumfahrt in den nächsten fünf Jahren sein, nachdem die Rückgewinnung der ersten Stufe realisiert ist.
Solange die zweite Raketenstufe nach Abschluss der Aufgabe sofort verbrennt und für jeden Start eine neue Rakete hergestellt werden muss, bleibt die Rakete immer ein einmaliges Industrieprodukt und kein nachhaltig betriebenes Transportmittel. Die Rückgewinnung der ersten Stufe senkt die Kosten pro Start, während die vollständige Wiederverwendbarkeit die Kostenstruktur des gesamten Raumtransportsystems verändert.
Das ist auch der Grund, warum sich der Wettbewerb in der kommerziellen Raumfahrt verändert. In der Vergangenheit ging es darum, wie man eine Rakete billiger herstellen kann, in Zukunft geht es darum, wie man ein Transportsystem nachhaltig im Umlauf hält und wiederholt Aufgaben ausführen kann.
Auf internationaler Ebene treibt SpaceXs Starship derzeit die technische Verifikation im Zusammenhang mit der Rückgewinnung der zweiten Stufe voran und erforscht kontinuierlich das Ziel der vollständigen Wiederverwendbarkeit der Rakete. Im inländischen kommerziellen Raketenwettbewerb konzentrieren sich die meisten Unternehmen derzeit auf die ausgereifte Route der Falcon 9 und arbeiten an der Rückgewinnung der ersten Stufe.
Die technischen Herausforderungen bei der Rückgewinnung der zweiten Stufe sind größer, und sie hat langfristig ein erhebliches Potenzial zur Kostensenkung, befindet sich im Inland aber noch in der frühen Erkundungsphase, die Branche verhält sich allgemein abwartend.
Als eines der ersten inländischen Raketenentwicklungsunternehmen, das die Route der Rückgewinnung der zweiten Stufe verfolgt, wählt Space Origin einen differenzierten Einstieg in das Wettbewerbsfeld: Es stürzt sich nicht in den zunehmend harten Wettbewerb um die Rückgewinnung der ersten Stufe, sondern nimmt die Rückgewinnung der zweiten Stufe als zentralen Forschungs- und Entwicklungsrichtung.
„Wir konkurrieren nicht mit Kollegen, die die Rückgewinnung der ersten Stufe verfolgen, sondern hoffen, dass in Zukunft mehr Trägerraketen die Fähigkeit zur vollständigen Wiederverwendung erhalten.“
Wenn diese Richtung erfolgreich ist, könnte die Rückgewinnung der zweiten Stufe in Zukunft ähnlich wie die Antriebsbatterien von CATL oder das intelligente Fahrsystem von Huawei aus dem gesamten Raketensystem ausgegliedert werden und zu einer grundlegenden Fähigkeit und Infrastruktur der kommerziellen Raumfahrt werden.
Was noch wichtiger ist: Sie bestimmt nicht nur eine technische Richtung, sondern auch, ob die gesamte Branche in das Zeitalter der vollständigen Wiederverwendbarkeit eintreten kann. Genau dieser Schritt ist derzeit auch die am schwierigsten zu überwindende technische Hürde in der kommerziellen Raumfahrt.
02 Die Rückgewinnung der zweiten Stufe ist keine verbesserte Version der Rückgewinnung der ersten Stufe
Es ist nicht schwer, die Chance zu erkennen, die echte Schwierigkeit liegt darin, sie zu verwirklichen.
Die Rückgewinnung der ersten und der zweiten Stufe scheinen sich nur um einen Raketenkörper zu unterscheiden, aber sie sehen völlig unterschiedlichen Flugumgebungen gegenüber. Wenn sich die erste Raketenstufe abtrennt, hat sie bereits die Hauptbeschleunigungsaufgabe beim Durchqueren der dichten Atmosphäre abgeschlossen. Bei der Rückkehr der zweiten Raketenstufe steht man hingegen vor dem hyperschallgeschwindigen Wiedereintritt mit nahezu Bahngeschwindigkeit, die thermische Umgebung, die Flugsteuerung und die Strukturlasten der beiden Stufen befinden sich nicht auf dem gleichen technischen Niveau.
„Man kann das anhand einer Reihe von Daten erkennen: Die Rückkehrgeschwindigkeit der zweiten Stufe erreicht bis zu 25 Mach, etwa das Vierfache der der ersten Stufe, der Unterschied der kinetischen Energie beträgt fast das Sechzehnfache, und der Unterschied der maximalen thermischen Last kann bis zum Vierundsechzigfachen reichen“, sagt Tang Jibin.
Genauer gesagt: Wenn ein Flugkörper mit einer extrem hohen Geschwindigkeit von 25 Mach in die Atmosphäre eintritt, wird die Luft vor ihm stark komprimiert und erwärmt sich schnell. Zu diesem Zeitpunkt steht der Flugkörper nicht mehr vor normaler Luft, sondern vor einer Schicht aus hochwarmem Plasma. Bereiche wie die Spitze des Raketenkörpers, die Vorderkanten und die Flächen der Flügel werden extremen Wärmeströmen ausgesetzt, die Temperatur übersteigt 1600 Grad Celsius.
Sobald das Wärmeschutzsystem lokal ausfällt, kommt es zu Materialablation, Strukturverformung oder sogar zur vollständigen Zerstörung des Flugkörpers. Bei der Rückgewinnung der zweiten Stufe muss nicht nur sichergestellt werden, dass der Flugkörper zurückkehren kann, sondern auch das Ausmaß der Ablationsschäden am Wärmeschutzmaterial gesteuert werden. Andernfalls lässt sich selbst nach einer erfolgreichen Rückkehr die Anforderung der Wiederverwendung kaum erfüllen.
Im mittleren Abschnitt des Wiedereintritts in die Atmosphäre (in einer Höhe von etwa 40 bis 80 Kilometern) bildet die durch die Stoßwelle an der Flugkörperspitze erzeugte Ionisation eine ungleichmäßig verteilte Plasmahülle, die zu einer starken Dämpfung oder sogar Unterbrechung von Funksignalen führt – es entsteht ein „Blackout“. Während dieser Phase sind die Bodenkommunikation und die Satellitennavigation vollständig nicht verfügbar. Der Flugkörper muss sich auf ein hochpräzises Trägheitsnavigationssystem und voreingestellte Lenkungsgesetze stützen und mit dem bordseitigen Computer selbst die Flugbahnableitung, die Bahnhöhung und die Lagestabilisierung durchführen, bis er den Blackout-Bereich verlässt und die externe Informationskalibrierung wiederhergestellt ist.
Bei der Rückgewinnung der ersten Raketenstufe ist das Triebwerk stets das wichtigste Steuerungsmittel. Es kann durch Rückschub die Geschwindigkeit verringern und die Flugbahn ständig korrigieren. Wenn die zweite Raketenstufe nach Abschluss der Orbitaleintrittsaufgabe wie die erste Stufe auf den Rückschub des Triebwerks zur Geschwindigkeitsreduzierung und Rückgewinnung angewiesen ist, verbraucht sie eine enorme Menge an Treibstoff.
Die zweite Raketenstufe ähnelt eher einem antriebslosen, hyperschallgeschwindig gleitenden Flugkörper.
Bei der Abbremsung von mehr als 20 Mach im Hyperschallbereich bis zum Unterschallbereich muss der Flugkörper ständig seinen Anstellwinkel und seine Lage anpassen, um aerodynamisch abzubremsen. Wenn die Abbremsung zu langsam erfolgt, können Wärmeströme und Überlast die strukturellen Grenzen überschreiten; wenn die Abbremsung zu schnell erfolgt, kann der vorgesehene Flugbahn verpasst werden und das endgültige Rückgewinnungsfenster nicht erreicht werden.
Die aerodynamische Form, die Steuerklappen und die Flugsteuerungsalgorithmen müssen diese Aktion gemeinsam in einer extremen Umgebung ausführen. Diese Glieder sind miteinander gekoppelt, jede Änderung eines Parameters kann dazu führen, dass das gesamte System neu entworfen werden muss.
Es steht fest: Die Rückgewinnung der zweiten Stufe ist keine natürliche Erweiterung der Rückgewinnung der ersten Stufe, sondern ein völlig neues Systemprojekt. Derzeit gibt es weltweit nur sehr wenige Unternehmen, die die Rückgewinnung der zweiten Stufe tatsächlich verfolgen – nicht weil die Branche ihren Wert nicht erkannt hat, sondern weil die technische Schwierigkeit weit höher ist als die der Rückgewinnung der ersten Stufe.
Wer diese Hürde als Erster überwindet, beherrscht nicht nur eine Rückgewinnungstechnik, sondern auch eine Schlüsselfähigkeit für ein vollständig wiederverwendbares Raumtransportsystem.
03 Mit der Genese des staatlichen Raumfahrtteams bauen wir ein „chinesisches Version des Starships“
Warum wagt ein Startup, das erst seit wenigen Monaten gegründet ist, die Herausforderung der Rückgewinnung der zweiten Stufe anzunehmen?
Die erste Antwort von Space Origin liegt im Team. Das Kernteam des Unternehmens stammt hauptsächlich aus dem Raumfahrtsystem und der Fakultät für Luft- und Raumfahrt der Tsinghua-Universität, die durchschnittliche Berufserfahrung übersteigt 15 Jahre. Es hat viele Raumfahrtprodukte entwickelt, und die Fachkenntnisse decken die Schlüsseltechnologien ab, die für die Rückgewinnung der zweiten Stufe erforderlich sind: Hyperschallaerodynamik, Struktur- und Wärmeschutz, Flugsteuerungsalgorithmen, Gesamtsystemdesign und Raketenkomponenten.
„Von der Gründung an hat sich Space Origin zum Ziel gesetzt, Dinge zu tun, die ‚hochfliegend und bodenständig‘ sind.“
Was Tang Jibin als „hochfliegend“ bezeichnet, bedeutet, sich an die weltweit führende Spitzentechnologie und die wichtigen nationalen Bedürfnisse zu richten, mutig Schwierigkeiten anzugehen und ein Pionier für die chinesische kommerzielle Raumfahrt zu sein. „Bodenständig“ bedeutet hingegen, auf der Grundlage der von dem Team beherrschten „Wurzeltechnologie“ der Rückgewinnung der zweiten Stufe die Durchbrüche bei der kostengünstigen kommerziellen Starttechnik zu schaffen.
Gleichzeitig beeinflusst die Philosophie der Alma Mater das Ingenieurkonzept dieses Teams mit Wurzeln an der Tsinghua-Universität auf subtile Weise. Für sie bedeutet Gründung nicht, sich nur in technische Studien zu vertiefen, sondern die technischen Errungenschaften, die sie in der Vergangenheit für nationale Aufgaben erarbeitet haben, in ein für die kommerzielle Raumfahrt geeignetes Ingenieursystem umzuwandeln: Sie erforschen ständig die Grenzen der Technik und setzen die Ingenieurskapazitäten wirklich in die industrielle Praxis um.
Tang Jibin erklärt, dass Space Origin nicht einfach SpaceXs Starship kopiert, sondern hofft, mit einer technischen Route, die besser für die Entwicklung der chinesischen kommerziellen Raumfahrt geeignet ist, ein „chinesisches Starship“ zu bauen.
SpaceXs Starship verwendet ein Wiedereintrittsverfahren mit großem Anstellwinkel, bremst durch die Haltung mit dem „Bauch nach unten“ mithilfe des Luftwiderstands ab und vollendet dann die endgültige Umkippbewegung und die Landung mit Hilfe der Triebwerke. Dahinter steht ein technisches System, das auf Triebwerken mit großem Schub, reichlich vorhandenen Versuchsressourcen und hochfrequenten Starts basiert.
Space Origin konzentriert sich hingegen auf die kostengünstigere aerodynamische Abbremsung. Durch die Zusammenarbeit von Flugkörperkonfiguration, aerodynamischer Anordnung und Flugsteuerungsalgorithmen soll in der Phase des Hochgeschwindigkeitswiedereintritts die Abbremsung stärker auf die Luft gesetzt werden, um die Abhängigkeit von der Triebwerksleistung in der Endphase zu verringern