Will Musk wieder Essstäbchen verwenden, um Raketen zu greifen?
Um etwa 6:54 Uhr morgens heute (14. November) nach Pekinger Zeit fiel eine über 20 Stockwerke hohe Rakete vom Himmel. Sie bremste an der Küste von Texas, USA, ab und schwebte fast in der Luft.
Am Ufer ragten zwei mechanische Arme von einem hohen Turm hervor, die bereits bereit waren, sie festzuklemmen.
Am Ende flog die Rakete jedoch nicht zum Startturm, sondern bremste aus und schwebte über dem Wasser des Golfs von Mexiko. Dann schalteten die Triebwerke ab, das Selbstzerstörungssystem wurde aktiviert, und die Rakete explodierte in einem Feuerball, als sie auf die Meeresoberfläche stürzte.
Diese zwei mechanischen Arme werden im Volksmund „Essstäbchen“ genannt, und Musk nennt den gesamten Turm „Mechazilla“.
Diese Rakete ist die erste Stufe des Starships mit der Nummer B22. Vor mehr als 6 Minuten, also um etwa 6:47 Uhr nach Pekinger Zeit, hob sie gerade von dieser Startrampe ab und begann den 15. Teststart des Starships.
Seit Oktober 2024 haben die „Essstäbchen“ bereits 3 Mal die erste Stufe der Vorgängergeneration des Starships aufgefangen. Heute sollte die größere und stärkere dritte Generation des Starships an der Reihe sein.
Bei den vorherigen 3 Testflügen der dritten Generation des Starships war nicht geplant, die erste Stufe zurückzugewinnen. Diesmal wurde es versucht, und der Flug verlief recht gut: Von den 33 Triebwerken zündete nur eines nicht beim Zünden für die Rückkehr, was den nachfolgenden Ablauf aber nicht beeinträchtigte.
Die erste Stufe des Starships auf dem Rückweg丨Max Evans / NSF
Leider änderte sie zuletzt den Kurs und flog nicht zurück in den Turm.
Warum sie vorübergehend den Kurs änderte, wird von SpaceX noch untersucht. Ähnliches ist schon früher passiert: Beim 6. Testflug des Starships im November 2024 gab die erste Stufe ebenfalls die Turmaufnahme auf dem Rückweg auf. Später stellte sich heraus, dass die Kommunikation mit dem Computer des Startturms unterbrochen war.
Starship ist eine neue Generation schwerer Trägerraketen, die von Musks SpaceX entwickelt wurde, und es ist die größte und schubstärkste Rakete, die die Menschheit bisher gebaut hat. Musk baute sie ursprünglich, um Menschen zum Mars zu bringen.
Das Starship ist 124,4 Meter hoch, was etwa 40 Stockwerken entspricht, und besteht aus zwei übereinander gestapelten Stufen. Die untere erste Stufe ist 72 Meter hoch und hat 33 Raptor-Triebwerke am Boden. Die obere zweite Stufe ist 52 Meter hoch und hat 6 Triebwerke. Die zweite Stufe selbst ist ein Raumschiff, daher wird sie auch Starship-Raumschiff genannt.
Die 6 Raptor-Triebwerke des Starship S42丨X-Nutzer @thejackbeyer
Gemäß der Konstruktion kann das Starship mehr als 100 Tonnen Fracht in einem Flug in die erdnahe Umlaufbahn bringen. Das von SpaceX festgelegte Ziel ist es, dass beide Stufen zurückfliegen und wiederverwendet werden können. Was heute Morgen zurückgeflogen ist, ist die untere Stufe.
Auf der anderen Seite erreichte die zweite Stufe mit der Nummer S42 eine erdnahe Umlaufbahn in etwa 275 Kilometern Höhe. Etwa 35 Minuten nach dem Start wurden 26 hauseigene Satelliten der dritten Generation von Starlink von einer „Kartenausgabevorrichtung“ an der Seite des Schiffs nacheinander ausgestoßen, genau wie das Austeilen von Spielkarten. Nach mehr als 40 Minuten waren alle Satelliten freigesetzt.
Aber das alles ist nicht der größte Höhepunkt dieser Mission.
Im Moment fliegt S42 noch um die Erde. Es wird fast einen ganzen Tag im Weltraum verbringen und erst morgen früh gegen 5 Uhr nach Pekinger Zeit zurückkehren. Es wird quer über den nordamerikanischen Kontinent fliegen, zur Startrampe zurückkehren und in die „Essstäbchen“ steigen, die heute Morgen auf die erste Stufe gewartet haben.
Bei den vorherigen 14 Flügen zerfiel das Raumschiff entweder auf halbem Weg oder stürzte ins Meer, es ist nie zum Startplatz zurückgekehrt. Dies wird das erste Mal sein, dass das Starship versucht, das Raumschiff von der Startrampe zurückzugewinnen. Musks vorherige Einschätzung war, dass die Erfolgschance mehr als die Hälfte beträgt.
Nach dem ursprünglichen Plan sollte dies das erste Mal für die Menschheit sein, beide Stufen einer in die Umlaufbahn gelangten Rakete in einem Flug zurückzugewinnen. Nachdem die erste Stufe ins Meer gefallen ist, muss dieses Ziel auf das nächste Mal verschoben werden.
Aber dieses Greifen morgen früh ist immer noch das erste Mal: Noch niemand hat jemals eine zweite Stufe einer Rakete, die aus der Umlaufbahn zurückkehrt, mit einem Startturm aufgefangen.
Wenn es gelingt, wurden sowohl die erste als auch die zweite Stufe des Starships von den „Essstäbchen“ aufgefangen. Es fehlt nur noch der letzte Schritt zu einer Rakete, die vollständig wiederverwendet werden kann.
Das SpaceX-Team hat extra eine Zeile neben der Nummer des Starship S42 gesprüht: „Don’t panic“, ein klassischer Satz aus dem Science-Fiction-Roman „Per Anhalter durch die Galaxis“, um das Starship zu ermutigen丨SpaceX
Das Raumschiff fliegt noch im Himmel
Nach dem Freisetzen der Satelliten eilt S42 nicht zurück.
Nach dem ursprünglichen Plan braucht der Boden diese Zeit, um Platz zu schaffen: Die aufgefangene erste Stufe muss abmontiert und weggebracht werden, und die „Essstäbchen“ müssen überprüft und zurückgesetzt werden, um frei zu sein, die zweite Stufe aufzufangen. Heute ist die erste Stufe ins Meer gefallen, dieser Schritt fällt weg, aber das Raumschiff wird trotzdem fast einen ganzen Tag lang wie geplant im Weltraum bleiben.
Das Raumschiff selbst wird auch geprüft. Der fast 22-stündige Flug in der Umlaufbahn ist der längste Flug des Starships bisher, der nie dagewesene Herausforderungen an die Batterien, die Steuerung der Ausrichtung des Raumschiffs und die Erhaltung des Treibstoffs stellt.
In den Tanks befindet sich noch Treibstoff für die Rückkehr, das ist flüssiger Sauerstoff und flüssiges Methan mit einer Temperatur unter minus 160 Grad Celsius. Bei direkter Sonneneinstrahlung werden sie unweigerlich erwärmt und verdampft.
Der Bauch des Raumschiffs ist mit schwarzen Hitzeschutzplatten bedeckt, die ursprünglich dafür gedacht sind, hohen Temperaturen bei der Rückkehr standzuhalten. Jetzt muss es seinen Körper langsam drehen, um diese Hitzeschutzschicht der Sonne zuzuwenden, was gleichbedeutend damit ist, sich einen Sonnenschirm aufzuspannen.
Dieser lange Flug dient auch dazu, die Lektion nachzuholen, die beim letzten Testflug nicht absolviert wurde.
Beim 14. Start am 28. September gelang das Starship zum ersten Mal wirklich in die Umlaufbahn und wurde zu einem echten Trägerraketen. Aber bei diesem Flug fiel eines der Triebwerke der zweiten Stufe während des Aufstiegs aus. Der ursprünglich geplante Flug in der Umlaufbahn von fast 9 Stunden endete nach nur etwa 3 Stunden vorzeitig, es verließ die Umlaufbahn und stürzte in den Pazifischen Ozean.
Für zukünftige Mondflüge und das Auftanken im Weltraum muss das Starship-Raumschiff lange Zeit in der Umlaufbahn warten können, diese Fähigkeit wurde bisher noch nicht vollständig überprüft.
Nach dem Plan wird S42 um etwa 4:23 Uhr morgens am 15. November nach Pekinger Zeit zünden, um die Umlaufbahn zu verlassen, und wird innerhalb von weniger als einer Stunde von den „Essstäbchen“ festgeklemmt.
Die letzte Stunde morgen ist der schwierigste Teil des gesamten Testflugs.
Hitzeeinwirkung, Schwanzschlag und Nadelöhrpassage
Auch wenn beide nach Hause zurückkehren, ist der Weg der ersten Stufe viel einfacher. Heute Morgen hat B22 diesen Weg vollständig zurückgelegt, nur das Ziel wurde auf die Meeresoberfläche verlegt.
Bei der Trennung vom Raumschiff befindet sich die erste Stufe in einer Höhe von etwa 70 Kilometern, die Geschwindigkeit beträgt nur 1,5 bis 2 Kilometer pro Sekunde. Von der Trennung bis zum Festklemmen vergehen nur wenige Minuten. Geringe Höhe, niedrige Geschwindigkeit, kurze Distanz.
Die zweite Stufe kehrt jedoch von der Umlaufbahngeschwindigkeit von etwa 7,8 Kilometern pro Sekunde zurück, das ist etwa 25-fache Schallgeschwindigkeit, und die kinetische Energie, die sie trägt, ist mehr als das Zehn- bis Zwanzigfache der der ersten Stufe. Um so viel Energie sicher abzubauen, muss sie drei Hürden nacheinander überwinden.
Die erste Hürde ist die Hitzeeinwirkung. Nach dem Verlassen der Umlaufbahn kehrt das Raumschiff mit dem mit Hitzeschutzplatten bedeckten Bauch nach unten aus dem Weltraum in die Erdatmosphäre zurück, also die Wiedereintrittsphase. Die Luft vor ihm wird stark komprimiert und zu leuchtendem Hochtemperaturgas (Plasma) verbrannt, das die gesamte Luvseite des Raumschiffs umhüllt. Die heißeste Stelle erreicht 1400 bis 1650 Grad Celsius.
Fast zwanzigtausend sechseckige Hitzeschutzplatten, zusammen mit allen Drehgelenken und Dichtungsfugen, sind in dieser Flamme eingetaucht. Das Starship hat bereits viele Wiedereintrittstests durchgeführt, das Überstehen hoher Temperaturen ist kein Problem mehr. Der Schlüssel diesmal ist, dass die Teile, die von den „Essstäbchen“ festgeklemmt werden, nach der Hitzeeinwirkung intakt bleiben müssen.
Beim Wiedereintritt des vorherigen Starship-Raumschiffs S41 in die Atmosphäre war der Schiffskörper vollständig von Hochtemperaturplasma umgeben丨SpaceX
Die zweite Hürde ist der Schwanzschlag. Die erste Stufe kehrt aufrecht zurück, die zweite Stufe hingegen liegt flach zurück. Mit dem Bauch nach unten gleitet sie mit zwei Paaren schwenkbarer kleiner Flügel am vorderen und hinteren Ende des Schiffskörpers, also den Klappen, Tausende von Kilometern in der Atmosphäre, durchquert schräg den nordamerikanischen Kontinent, verbraucht dabei Geschwindigkeit und korrigiert den Kurs.
Um so wenig Bremskraftstoff wie möglich zu verbrauchen, bleibt sie in der horizontalen Position, bis sie nur noch wenige Kilometer vom Turm und nur noch einige hundert Meter über dem Boden ist. Dann verwandelt sie sich in sehr kurzer Zeit aus der horizontalen in die vertikale Position und zündet gleichzeitig 3 Triebwerke. Das ist der sogenannte „Drachenschwanzschlag“.
Dieser Schwanzschlag ist der Schritt, bei dem am leichtesten etwas schiefgehen kann. Wenn die Klappen, Triebwerke oder Navigationssoftware auch nur einen halben Augenblick langsamer sind, gelangt das Raumschiff nicht in den Greifbereich der „Essstäbchen“.
Der Prozess des Drachenschwanzschlags bei einem früheren Starship-Testflug丨SpaceX
Die dritte Hürde ist die Nadelöhrpassage. Die „Essstäbchen“ schließen sich und klemmen zwei spezielle Tragepunkte am Schiffskörper, die zum Heben vorgesehen sind. Der Schiffskörper ist 52 Meter hoch, aber diese zwei Punkte sind sehr klein, und die zulässigen Fehler bei Position, Geschwindigkeit und Ausrichtung sind sehr gering.
Bei einer Landung auf See kann man ein großes Seegebiet abgrenzen, ein sanftes Eintauchen ins Meer gilt als Erfolg. Bei den „Essstäbchen“ ist das nicht möglich: Ihr Drehbereich ist ohnehin begrenzt, und der Startturm ist das teuerste Anlagegut der gesamten Basis. Wenn das Raumschiff mit restlichem Treibstoff dagegen prallt, wären die Folgen unvorstellbar.
Animationsbild der Fangarme auf der Startrampe, im Volksmund „Essstäbchen“ genannt. Sie sind sowohl Rückgewinnungsmechanismus als auch Hebemechanismus für die Rakete丨SpaceX
