Entwicklung von Starship: Von Hüpfern, Explosionen und Landungen

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Voraussichtlich am Montag, dem 17. April 2023, wird Starship zum ersten Testflug in den Orbit antreten: die größte und stärkste Rakete aller Zeiten, mit der Menschen den Mars kolonisieren sollen. Zwei Jahre lang, seit den ersten Start- und Landetests der Oberstufe, haben Raumfahrtfans darauf gewartet. Doch die Geschichte der SpaceX-Entwicklung reicht viel länger zurück.

Zum Mars will Elon Musk schon 2001. Er ist damals 30 Jahre alt. 2002 gründet er SpaceX. Sechs Jahre später glückt der Erstflug der Falcon-1 Rakete in den Erdorbit. Ihr Startschub ist rund 200-mal geringer als das heutige Starship. Doch Pläne für die Riesenrakete gedeihen bereits. Triebwerke vom Typ Raptor sollen sie hocheffizient und wiederverwendbar machen. 2012 wird Raptor von Flüssigwasserstoff auf Methan umgestellt – der Treibstoff kann auch auf dem Mars gewonnen werden. Es folgen mehrere Umbenennungen: vom Mars Colonial Transporter (2013) über das Interplanetary Transport System (2016) und die Big Falcon Rocket (2017). Ende 2018 stehen schließlich der Name "Starship" und die Stahlbauweise mit steuerbaren Klappen fest.

Das erste Starship flog 20 Meter hoch

So iterativ wie die Pläne erfolgen auch die Entwicklungen und Testflüge. In Boca Chica, einem winzigen Dörfchen an der texanischen Küste, hebt am 25. Juli 2019 der erste Prototyp "Starhopper" ab: Der 20 Meter hohe und neun Meter dicke Tank erreicht mit einem Raptor-Triebwerk 20 Meter Höhe und landet wieder auf seinen Beinen – Grundvoraussetzung für die Wiederverwendbarkeit und Kostensenkung, die Musk wie bei seinen Falcon-Raketen auch bei Starship verfolgt. Wenige Wochen später geht ein zweiter "Hop" (zu dt: Hüpfer) auf 150 Meter Höhe. Wieder glückt die Landung.

Für die Starship-Oberstufe entstehen dann weiterentwickelte 50 Meter hohe Prototypen mit je drei Raptoren, bezeichnet mit "SN" (Seriennummer). Die ersten werden bei Bodentests zerstört oder absolvieren weitere Hüpfer. Erst SN8 fliegt am 9. Dezember 2020 auf 12,5 Kilometer Höhe. Beim Rückflug glückt der "Belly Flop": SN8 dreht sich dank der Steuerklappen (Flaps) in die horizontale Lage. So bremst die Luft – und später die Marsatmosphäre – besser ab. Dann dreht sich SN8 wieder in die Vertikale. Kurz vor dem Boden feuern die Raptor-Triebwerke. Wegen eines zu geringen Tankdrucks bremsen sie nicht genug. Zu schnell erreicht die Rakete den Boden und explodiert.

Einige Wochen später fliegt SN9 ähnlich hoch – doch diesmal dreht sich die Rakete vor der Landung zu spät, zwei Raptoren sollen feuern, nur eines zündet. SN9 schlägt schräg auf und wird zerstört. Musk übt Selbstkritik: Es sei "dämlich" gewesen, für die Landung nicht alle drei Triebwerke zu zünden und, wenn alle laufen, eines davon wieder abzuschalten. Am 3. März 2021 glückt bei SN10 endlich die Landung. Drei Raptoren zünden, zwei schalten wieder ab und zuletzt tanzt die Rakete auf einem Raptor-Strahl bis zum Aufsetzen. Doch Minuten später führt ein Leck erneut zur Explosion. Ein Durchbruch lässt auf sich warten: SN11 explodiert bereits vor der Landung in der Luft. Nach vielen Verbesserungen fliegt erst SN15 – und am 5. Mai 2021 klappt alles inklusive Landung.

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Nahaufnahmen des Starships (6 Bilder)

Was der Robotergreifer mit Godzilla-Filmen zu tun hat

Damit gehe für SpaceX die Tests des gesamten Starship weiter. Die viel leistungsstärkere Unterstufe, der "Super Heavy Booster" mit 33 Raptor-Triebwerken, startet zunächst nicht. Der dritte Prototyp, Booster Nr. 3 (BN3), wird im Juli 2021 mit drei Raptoren am Boden getestet. Im August steht erstmals eine gesamte Starship-Rakete, mit 120 Metern zehn Meter höher als die einstige Saturn V-Mondrakete, auf dem Pad. Doch es ist nur ein "fit test" – die Stufen werden wieder getrennt. Am 145 Meter hohen Startturm beginnt die Montage von "Mechazilla": So tauft Musk, in Anlehnung an das Monster Mechagodzilla aus den Godzilla-Filmen, einen robotischen Greifmechanismus. Er soll die landenden Stufen einfangen – denn Landebeine waren, wie die ersten Testflüge zeigten, nicht die beste Lösung. Nach vielen Tests funktionieren die Greif- und Kranmechanismen, um die Starship-Stufen zusammenzusetzen. Für den anstehenden Orbitalflug wird Mechazilla allerdings noch nicht eingesetzt werden.

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Satellitenbilder des zusammengesetzten Starships (4 Bilder)

Das Jahr 2022 bringt viele Weiterentwicklungen und Tests am Boden: die Oberstufen kommen bis Seriennummer 24, die Booster bis BN7 – die Kombination, die nun auch fliegen wird. Verbesserte Raptor-2-Triebwerke entstehen. Und die US-Luftfahrtbehörde Federal Aviation Administration (FAA) beendet nach vielen Monaten ihre Umweltprüfung für den Standort Boca Chica – und erteilt viele Auflagen an SpaceX. Musk lässt eine zweite Starship-Startanlage in Cape Canaveral in Florida bauen. Bei den Boostertests zünden immer mehr Triebwerke – bis schließlich am 9. Februar 2023 31 von 33 Triebwerken mit reduziertem Schub erfolgreich im Teststand arbeiten. Technisch ist SpaceX damit für den ersten Orbitalflug bereit und hat nun auch die FAA-Lizenz zum ersten Flug erhalten: eine Erdumrundung mit Wasserlandungen beider Stufen.

Milliardäre an Bord, bitte

Was kommt danach? Musk rechnet nicht mit schnellen Erfolgen. So werden viele weitere orbitale Testflüge folgen, ehe Menschen mit dem Starship fliegen. SpaceX-Managerin Gwynne Shotwell sprach von möglichst mindestens 100, die aber Fracht und Satellitennutzlasten befördern oder gar zum Einsammeln von Weltraummüll dienen können, wie Musk 2021 vorschlug. Zu den ersten bemannten Flügen wird dann die "Dear Moon"-Mission zählen, eine Mondumrundung mit dem japanischen Milliardär Yusaku Maezawa und acht internationalen Künstlern. Auch Jared Isaacman, der mit SpaceX im Rahmen der Inspiration4-Mission 2021 erstmals eine rein private Crew ins Weltall brachte, will in seinem nächsten Projekt Polaris eine Mission mit dem Starship fliegen. Dank eines Auftrags der NASA wird dann auch die Mondoberfläche Ziel eines Starship sein und schließlich der Mars – frühestens 2029, so Musk.

(jle)