[ziesell]

SpaceX: Starship soll 2025 Betankung im All demonstrieren

Mit dem Starship soll SpaceX Menschen zum Mond bringen. Die Betankung erfolgt im Weltall. Eine noch nie dagewesene Herausforderung.



Die amerikanische Raumfahrtbehörde Nasa ist zuversichtlich, dass SpaceX im nächsten Jahr in der Lage sein wird, zwei Raumschiffe in der Umlaufbahn für eine Betankungsdemonstration zu verbinden. Das berichtet die englischsprachige Nachrichtenseite Arstechnica.com.

SpaceX mit seinem Starship ist nicht das einzige Unternehmen, dessen Raumschiff für seine Reise zum Mond im Weltraum betankt werden muss. Im Zuge des Artemis-Programms vergab die Nasa zwei Aufträge für astronautische Missionen zur Landung auf der Mondoberfläche.

Die erste dieser Landungen soll laut Plan im Jahr 2026 mit der dritten Artemis-Mission und dem Starship erfolgen. Letztes Jahr vergab die Nasa einen Auftrag an Blue Origin zur Entwicklung seiner bemannten Blue-Moon-Mondlandefähre, die mit Artemis V im Jahr 2030 starten soll.

Konzipiert für die Betankung im Weltall

Beide Missionen sind so konzipiert, dass sie im Weltraum betankt werden können. Bevor SpaceX und Blue Origin ihre Mondfahrt antreten können, müssen sie die erforderlichen Technologien und Techniken beherrschen.

Während des letzten Starship-Testflugs im März 2024 führte SpaceX einen Test zum Transfer von kryogenem Treibstoff zwischen zwei Tanks im Inneren des Fahrzeugs durch. Dieser Transfer von Flüssigsauerstoff war Teil einer von der Nasa finanzierten Demonstration.

Zwar werden die Missionsdetails immer noch ausgewertet, jedoch erklärte Amit Kshatriya, Leiter des Moon-to-Mars-Programms der Nasa am 26. April 2024 vor einem Nasa-Ausschuss, dass der Test auf dem Flug im März "auf jeden Fall erfolgreich" gewesen sei.

Viele bevorstehende Herausforderungen für das Starship

Dennoch muss SpaceX noch einige Hürden meistern. Dazu gehört die präzise Landung des Super-Heavy-Boosters im Golf von Mexiko. Erst anschließend kann die Landung der Booster auf der Startrampe in Texas erprobt werden. Der Neustart eines einzelnen Raptor-Triebwerks am Starship während des Flugs muss ebenfalls noch getestet werden.

Auch der Neustart im Weltraum muss erprobt werden, damit ein kontrollierter Wiedereintritt des Starships erfolgen kann. Diese Fähigkeit ist notwendig, damit das Raumschiff einen stabilen Orbit einnehmen und dort stunden-, tage- oder wochenlang verweilen kann, um Satelliten auszusetzen und aufzutanken.

Fahrplan zur Betankung des Starship

Eine Frage wird sein, wie viele Tanker für eine Mondlandung des Raumschiffs starten müssen. Dafür muss die Verdampfungsrate von Methan und flüssigem Sauerstoff im Weltraum untersucht werden. Kryogene Flüssigkeiten gehen mit der Zeit in einen gasförmigen Zustand über, wenn keine Isolierung oder andere Maßnahmen zur Vermeidung des Verdampfens vorhanden sind.

Für die erste großangelegte Betankungsdemonstration muss SpaceX innerhalb von etwa drei bis vier Wochen zwei Starships starten. Das erste Raumschiff wird als Zielfahrzeug in der erdnahen Umlaufbahn dienen. Dieses Schiff wird über ein erweitertes Energiesystem und mehr Batteriekapazität verfügen.

Beide an der Betankungsdemonstration beteiligten Schiffe werden über eine thermische Isolierung und eine Vakuumummantelung der internen Rohrleitungen verfügen, um das Auskochen zu begrenzen. "Andernfalls wird die Demonstration nicht zustande kommen", erklärte Kshatriya. Für beide Flüge soll eine einzige Startrampe verwendet werden.

Sobald Nasa und SpaceX für eine Mondlandung bereit sind, werden mehrere Starship-Tankflugzeuge von mindestens zwei Startrampen aus starten. SpaceX plant den Bau eines zusätzlichen Startturms auf der Starbase in Texas und mindestens zwei Starship-Rampen in Cape Canaveral (Florida).

Der Betankungsvorgang im All

Die beiden Raumschiffe sollen sich autonom miteinander im Erdorbit verbinden. Computermodelle und Flugdaten zahlreicher Raketen zeigen, dass es möglich ist, das Verdampfen des kryogenen Treibstoffs, den Druck im Tank und das Absetzen des Treibstoffs im Weltraum zu kontrollieren. Aber noch nie hat jemand versucht, in der Umlaufbahn kryogene Treibstoffe von einem Raumfahrzeug zu einem anderen zu leiten.

Wenn das Starship andockt, könnte dies zu einem Schwappen in den Tanks führen. Das könnte unvorhersehbare Probleme beim Navigationssystem hervorrufen. Zur Betankung werden dieselben Anschlüsse verwendet, die auch beim Tankvorgang auf der Startrampe am Boden genutzt werden.

SpaceX wird die Feineinstellung der Tanks vornehmen und die Triebwerke für die Treibstoffabsetzung zünden. Die Treibstoffe fließen von einem Raumfahrzeug zum anderen, wobei ein Druckunterschied zwischen dem Spendertank und dem Empfängertank genutzt wird. Dies ist eine einfachere Lösung als der Einsatz von Pumpen.

Wie viele Tankversuche braucht es zum Mond?

Das langsame Verdampfen des kryogenen Treibstoffs im Starship-Refueler solle den Druck im Spendertank erhöhen, um Methan oder flüssigen Sauerstoff in das Empfängerfahrzeug zu leiten, erklärte Kshatriya. SpaceX kann den Druck auch mit der Hilfe von Header-Tanks an der Oberseite jedes Schiffs anpassen.

Die derzeitige Schätzung von SpaceX liegt bei etwa zehn Tankstarts für eine Artemis-Landemission. In seiner aktuellen Version enthält ein vollgetanktes Starship etwa 1.200 Tonnen an Treibstoff. Doch SpaceX entwickelt größere Starship-Versionen, um schwerere Fracht und mehr Treibstoff in die Umlaufbahn zu befördern. Diese aufgerüsteten Schiffe sollen die Anzahl der Tanker reduzieren, die benötigt werden, um ein Starship auf dem Weg zum Mond oder Mars zu beladen.

"Wir werden das ein paarmal machen müssen", erklärt Lisa Watson-Morgan, Leiterin des Nasa-Mondlandeprogramms. "Meiner Meinung nach werden wir die Propeller-Transferflüge mehr als ein-, zwei- oder dreimal durchführen müssen. Wir haben das noch nie gemacht."

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