Je größer eine Rakete, desto weniger Nutzlast transportiert sie im Verhältnis zu ihrer Gesamtmasse. Das Starship von SpaceX veranschaulicht dieses Gesetz perfekt. Eine deutsche Studie schlägt eine weitaus leistungsfähigere europäische Alternative vor, die auf einem anderen Konzept der Wiederverwendbarkeit basiert.
Um dies zu demonstrieren, analysierten Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) die öffentlichen Telemetriedaten der ersten vier Testflüge des Starship. Ihre im
CEAS Space Journal veröffentlichte Studie zeigt, dass diese Versionen des Starship im vollständig wiederverwendbaren Modus etwa 59 Tonnen in eine niedrige Erdumlaufbahn bringen können. Das entspricht einer Falcon Heavy im nicht wiederverwendbaren Modus. Die mit Raptor-3-Triebwerken ausgestattete Version könnte im wiederverwendbaren Modus 115 Tonnen erreichen, im Einwegmodus sogar 188 Tonnen.
Vereinfachtes CAD-Modell des RLV-C5 mit dem SpaceLiner-Booster in Grau, dem Sauerstofftank der zweiten Stufe in Rot, dem Wasserstofftank der zweiten Stufe in Blau und der Struktur sowie der Nutzlastverkleidung der zweiten Stufe in Gelb. Diesem Giganten gegenüber zielt das europäische Konzept RLV C5 mit einem anderen Ansatz auf 70 Tonnen im Orbit bei einem Drittel der Gesamtmasse des Starship ab. Es kombiniert eine wiederverwendbare, beflügelte Stufe aus dem SpaceLiner-Projekt mit einer verlorenen Oberstufe. Die Stufe gleitet nach der Trennung durch die Atmosphäre und wird im Flug von einem Unterschallflugzeug eingefangen. Diese Methode vermeidet die Mitführung von Treibstoff für die vertikale Landung, wodurch Masse für die Nutzlast frei wird.
Die Effizienzzahlen sind aussagekräftig. Das Starship wiegt beim Start mehr als das Dreifache des RLV C5, aber sein Nutzlastanteil pro ins Orbit gebrachter Tonne Treibstoff beträgt im wiederverwendbaren Modus nur 40 %. Der RLV C5 erreicht 74 %. Der Unterschied liegt im teilweise wiederverwendbaren Design, das leichter ist. Die rohe Kapazität des Starship macht es jedoch ideal für gewaltige Projekte wie Mond- oder Marsbasen, bei denen das Volumen vor der Effizienz kommt.
Für Europa stellt der RLV C5 einen Zwischenschritt dar, der Technologien nutzt, die bereits im Rahmen des SpaceLiner-Programms untersucht werden. Dies ermöglicht den Erwerb einer souveränen Schwerlaststartfähigkeit, ohne sofort in vollständige Wiederverwendbarkeit investieren zu müssen.
Künstlerische Darstellung des SpaceLiner in vollständiger Konfiguration während der Aufstiegsphase.
Bild Wikimedia
Die Bergungsmethode durch Luftfang mag futuristisch erscheinen, aber das DLR untersucht sie seit Jahren. Ein großes Unterschallflugzeug würde den Booster im Flug einfangen und so zusätzliche Massen wie Bremsstoff vermeiden. Obwohl technisch anspruchsvoll, basiert dieser Ansatz auf bestehenden Konzepten und könnte schneller entwickelt werden als ein vollständig wiederverwendbares System.
Wie die Autoren anmerken, bietet der RLV C5 einen effizienten Weg für Europa, unabhängig eine teilweise wiederverwendbare superschwere Startfähigkeit zu entwickeln. Aber momentan fliegt das Starship bereits, wenn auch unvollkommen, während der RLV C5 bisher nur auf dem Papier existiert.
Quelle: CEAS Space Journal