Der lange Weg ins All

Fast vier Jahre Entwicklungszeit und Kosten von gut 100 Millionen Dollar: Da kann man durchaus schon mal enttäuscht sein, wenn ein Feuer im Raketentriebwerk mit anschließendem Absturz ins Meer die Träume von der Eroberung des Weltalls zerplatzen lässt. Diese Erfahrung musste kürzlich das private US-Raketenunternehmen Space Exploration Technologies (SpaceX) machen, das ein sicheres und günstiges Weltraumvehikel unter anderem für den Weltraumtourismus entwickeln will.

Doch trotz der Niederlage, die sich am 24. März auf dem Kwajelein Atoll im pazifischen Ozean ereignete, will SpaceX weitermachen: Eine ganze Familie neuer und teils wiederverwendbarer Raketen soll entwickelt werden, mit denen Lasten und sogar Astronauten kostengünstig und wettbewerbsfähig in den Weltraum transportiert werden sollen. SpaceX könnte so zum Beispiel die Versorgung der Internationalen Weltraumstation ISS sicherstellen, sobald das Space Shuttle der NASA endgültig in Rente geht.

SpaceX aus dem kalifornischen El Segundo ist nicht die einzige Firma, die die Weltraumfahrt revolutionieren will. Mindestens ein halbes Dutzend ähnlicher Unternehmen werden von cleveren Gründern vorangetrieben, die den Sektor ähnlich umkrempeln wollen, wie dies einst mit der Computerbranche in den Siebziger- und Achtzigerjahren passierte. Die Ansätze sind dabei recht unterschiedlich. Allen gemeinsam ist der Wille, die Kosten von Weltraumstarts um mindestens das Zehnfache zu reduzieren. Viele der Unternehmen nahmen ihren Anfang mit der Teilnahme am Ansari X Price, bei dem denjenigen zehn Millionen Dollar winkten, der eine Rakete innerhalb von zwei Wochen zweimal in den Weltraum schoss. 2004 siegte das suborbitale "SpaceShipOne" von Burt Rutans Firma Scaled Composites. Doch von den Firmen, die im kommerziellen Weltraummarkt konkurrieren, baut nur SpaceX Vehikel, die den ganzen Weg in den Orbit nehmen sollen, um beispielsweise teure Satelliten deutlich kostengünstiger zu befördern.

SpaceX wurde von Elon Musk gegründet, der 300 Millionen Dollar mit dem Verkauf des Internet-Bezahldienstes PayPal verdiente. Obwohl die SpaceX-Raketen konventionellen Konkurrenten ähneln, wurden sie doch vollständig neu gestaltet, was sie zu den ersten wirklich neuen US-Orbital-Raketen der letzten zehn Jahre macht. Zudem handelt es sich dabei um die ersten privat finanzierten Raketen mit flüssigem Treibstoff überhaupt. Die Entwicklungskosten trug Musk nahezu vollständig persönlich.

Zum Einsatz kommt ein neues Kerosin-Sauerstoff-Triebwerk, das auf dem des US-Apollo-Programmes basiert. Die Entwicklungskosten wurden schon dadurch reduziert, in dem man allein auf ein einziges Antriebskonzept setzt, das in einer ganzen Raketenfamilie für verschiedene Lasten verwendet wird. Die kleinste Rakete besitzt ein Triebwerk, die mittlere fünf und die größte neun. Letztere Rakete, genannt Falcon 9, soll eine größere Kapazität bieten als die bislang stärkste US-Rakete, die Atlas V.

SpaceX plant Startkosten von 27 Millionen Dollar für die Falcon 9. Erste Flüge sollen im nächsten Jahr erfolgen. Zum Vergleich: Ein Atlas-V-Start kostet satte 120 Millionen. Sollte die SpaceX-Strategie aufgehen, ergäben sich womöglich ganz neue Märkte – vom Weltraumtourismus bis zur Entwicklung von wissenschaftlichen und kommerziellen Satelliten, die sich zu heutigen Preisen gar nicht lohnen.

Die meisten neuen Weltraumfirmen setzen auf innovative, vollständig wiederverwendbare Raketensysteme, die zur Erde zurückkehren – ähnlich wie das Space Shuttle mit seinen Flügeln oder die Apollo-Mondfähre. Allerdings sind damit nur suborbitale Missionen für Touristen möglich, die wesentlich unkomplizierter als der Aufbruch in den Orbit sind.

SpaceX will hingegen von vorne herein in den Orbit. Die Raketen sollen dennoch weitgehend wiederverwendbar sein, obwohl sie auf bewährten Raketendesigns der Vergangenheit basieren. Die SpaceX- Technik wird durch Fallschirmsysteme ergänzt, mit denen die einzelnen Stufen zurückgeholt und wiederaufbereitet werden können. (Bei der Falcon 1 ist nur die erste Stufe wiederverwendbar.)

Dies schafft allerdings Schwierigkeiten beim Entwicklungsprozess: Es gibt nur wenige Testmöglichkeiten außer echten Starts. Mit vollständig wiederverwendbaren Weltraumfahrzeugen, die zur Basis zurückkehren, können Tests hingegen schrittweise durchgeführt werden, wie das der X Prize-Gewinner Rutan tat.

Innerhalb eines Jahres flog das "SpaceShipOne" mehrere Male und erhöhte jedes Mal Geschwindigkeit und Flughöhe. Vor Erreichen der suborbitalen Position ließen sich so zahlreiche Lektionen lernen und Anpassungen vornehmen.

Bei Einmal-Raketen und passiven Rückkehrsystemen wie bei SpaceX ist dies jedoch nicht möglich: "Man kann nur Subsysteme testen, muss dann aber alles zusammen überprüfen", sagt Henry Vanderbilt, Gründer der Space Access Society, die die Entwicklung günstiger Weltraumfahrzeuge vorantreiben will. Aufgrund dieses Ansatzes kann schon ein kleiner Fehler zur Katastrophe führen: "Da bleibt dann nur noch ein großes Loch im Sand."

Der Misserfolg der Falcon 1 beruht auf einem kleinen Leck in der Treibstoffleitung des Triebwerkes – Grund bislang unbekannt. Durch das Leck sickerte Treibstoff, was zu einem Brand führte und einige Kontrollleitungen zerschmelzen ließ. Das Triebwerk schaltete sich dann automatisch ab. Der Crash wird derzeit noch von SpaceX untersucht – mit Unterstützung der US-Airforce, die den Satelliten an Bord und die Starttechnik stellte.

Vanderbilt sieht den Unfall aber nicht als Zeichen, dass das Design fehlerhaft ist: "Wenn man sich die Statistiken ansieht, wird man feststellen, dass beim Start neuer Raketen ungefähr 45 Prozent beim ersten Flugversuch crashen oder andere katastrophale Fehler auftreten." In diese Statistik passt selbst das russische Arbeitspferd Soyuz, das die insgesamt besten Erfolgsraten in mehr als 30 Jahren Flugzeit aufweist: Von den ersten 21 Flügen schlugen 12 fehl.

SpaceX-Gründer Musk bleibt daher optimistisch: "Unser erster Flug war sogar ein Teilerfolg, weil wir so viele Hardware-Komponenten im Flug testen konnten. Zudem konnten wir empirische Daten der Lastbedingungen erfassen – Vibrationen und akustische Bedingungen sind während des Liftoffs schlechter." Musk betont, man habe die kleine Falcon 1 auch deshalb gewählt, weil man damit kritische Technologien in kleinem Maßstab testen konnte, ohne Menschen und größere Weltraumfahrzeuge an Bord zu haben. "Alle komplexen technischen Entwicklungen machen Schwierigkeiten. Selbst das Space Shuttle hatte zwei Katastrophen, obwohl fast Hundert Milliarden Dollar in das Projekt flossen und Zehntausende Menschen daran gearbeitet haben." Es mache viel Sinn, Probleme in kleinem Maßstab mit günstigen Satelliten zu lösen, bevor man Menschen gefährde.

SpaceX will sich weiterhin auf die Analyse des Problems konzentrieren, ähnlich wie das in der traditionellen Weltraumfahrt der Fall wäre. Charles Lurio, Raketeningenieur und Weltraumtechnikberater, ist sich nicht sicher, ob die Kombination aus neuer Technik und traditioneller Analyse wirklich funktioniere. Dennoch sei es noch zu früh, dies für SpaceX festzustellen.

Lurio betont, dass SpaceX alles Menschenmögliche getan habe, dem modernen Weltraumtechnik-Ansatz des "entwickele ein wenig, teste ein wenig" zu folgen: "Ich habe ihre geduldigen Tests auf der Erde immer gelobt. Sie können aber nicht anders, als ihre Technik schließlich im Flug zu überprüfen. Und da kann man eben alles verlieren, wenn etwas schief geht."

Für Ingenieure sei das eine große Herausforderung: "Es ist so, als würde man ein neues Auto mit all seinen Details bauen – Motor, Bremse, Getriebe, alles. Probiert man es dann das erste Mal aus, muss es einfach funktionieren – auf einer Reise um den Erdball."

Dennoch wird dieser Ansatz von vielen Experten als sicherer begriffen. Der Grund: Vollständig wiederverwendbare Technik hat sich im Raketenbau ebenfalls noch nicht bewährt. SpaceX-Mann Musk lässt sich unterdessen von dem ersten Fehlschlag nicht irritieren: "SpaceX wird die ganze Reise mitmachen und durch die Hölle gehen, wenn das notwendig ist. Wir werden es schaffen." Musk hofft nun, dass die nächste Falcon 1 innerhalb der nächsten sechs Monate abheben kann – diesmal fehlerfrei. 2007, so steht es nach wie vor im Plan, soll dann eine große Falcon 9 vom Kwajelein Atoll abheben.

Übersetzung: Ben Schwan. (wst)