Die Falcon Heavy ist SpaceXs Antwort auf das SLS der NASA sowie die EELVs der US Air Force. Sie soll eine Reihe von schweren Nutzlasten starten.
Autor: Daniel Maurat
Geschichte
(Bild: SpaceX)
Eines der zentralen Ziele von Space Exploration Technologies (kurz SpaceX) war es seit der Gründung im Jahr 2002, sowohl den amerikanischen als auch den internationalen Markt für die Starts von Satelliten zu revolutionieren oder wenigstens einen gewissen Marktanteil zu übernehmen. Dazu begann man mit der Entwicklung einer gesamten Flotte von Raketen, der Falcon-Serie. Neben der kleinen Falcon 1 entwickelte man auch den Mittelklasseträger Falcon 9, welcher sowohl Satelliten für den geostationären Orbit als auch den auch von SpaceX entworfenen Raumfrachter Dragon starten sollte. Doch man wollte auch den Nutzlastbereich abdecken, welcher zurzeit vor allem durch die EELVs, also die Delta IV von Boeing und der Atlas V von Lockheed Martin, bedient werden und so mit dem US-Verteildigungsministerium (DoD) einen neuen Kunden gewinnen. Dafür ist aber die Falcon 9 deutlich zu schwach, weswegen man einen wesentlich stärkeren Träger brauchte.
Im April 2011 stellte SpaceX auf einer Pressekonferenz ihr Konzept für diesen Träger vor. Man griff dabei auf eine Idee zurück, welche schon länger in den Köpfen der Designer bei SpaceX kursierte und auch bei der Detla IV bereits Verwendung findet: Man nutzt zwei Erststufen als Booster, welche den Zentralblock in den ersten Minuten des Flugs unterstützen. Die Zentralstufe läuft dabei mit verminderter Leistung, um Treibstoff zu sparen. Wenn die Booster ausgebrannt sind, werden sie abgetrennt, die Zentralstufe wird hochgefahren und arbeitet so lange, bis sie selbst ausgebrannt ist. Danach wird sie auch abgetrennt und die Zweitstufe beginnt mit ihrem Betrieb. Dadurch kann die Nutzlast massiv gesteigert werden, wie es schon bei der Delta IV Heavy zu sehen ist. Diese neue Rakete war zunächst als Falcon 9 Heavy bekannt, wurde aber dann in Falcon Heavy umbenannt.
Technik
Die Falcon Heavy besteht aus zwei Stufen, wobei diese durch zwei Booster unterstützt werden:
- Die Booster entsprechen der Erststufe, wobei sie aber etwas modifiziert werden müssen, etwa um einige Befestigungsstreben für den Start mit der Zentralstufe. Ein einzelner Booster ist mit aerodynamischer Nasenkappe etwa 42,6 m lang, hat einen Durchmesser von 3,7 m und wiegt voll betankt 439 t. Die neun Merlin 1D-Triebwerke der Stufe, eine Weiterentwicklung der in der Falcon 9 eingesetzten Merlin 1C, liefern insgesamt einen Schub von 5.670 kN, wobei jedes Triebwerk einen Schub von 630 kN leistet. Als Treibstoff nutzt man den bewährten Mix aus LOX(flüssiger Sauerstoff) als Oxidator und RP-1 (Kerosin) als Brennstoff, welcher bei allen Raketen von SpaceX eingesetzt wird. Eine große Neuerung soll das so genannte Cross Feeding bringen. Dabei pumpen die Booster während ihres Betriebs Treibstoff durch Leitungen in den Schnittstellen Treibstoff und Oxidator in die Zentralstufe. Dadurch kann diese länger arbeiten und die Rakete wird effizienter.
- Die erste Stufe entspricht den Boostern beziehungsweise der Erststufe der Falcon 9. Sie ist 42,6 m lang, hat einen Durchmesser von 3,7 m und wiegt voll betankt 439 t. Die neun Merlin 1D-Triebwerke liefern insgesamt einen Schub von 5.670 kN, wobei jedes Triebwerk einen Schub von 630 kN beiträgt. Als Brennstoff nutzt man RP-1, als Oxidator LOX.
- Die zweite Stufe gleicht der der Falcon 9, muss aber verstärkt werden, um die schwereren Nutzlasten strukturell tragen zu können.. Sie ist 12 m lang, hat einen Durchmesser von 3,7 m und wiegt voll betankt 42 t. Das einzelne an den Vakuumbetrieb angepasste Merlin 1Vac-Triebwerk, welches durch zwei Vernier-Triebwerke unterstützt wird, hat einen Schub von 556 kN. Die Anpassungen betreffen vor allem eine verlängerte Düse für das Triebwerk, um im All effizienter zu arbeiten. Wie bei der Erststufe und den Boostern nutzt man als Treibstoffe LOX und RP-1.
Starts
Der erste Start war mit Stand Mai 2012 für 2013 geplant. Dieser Flug soll den Träger für kommende Nutzlasten verifizieren und vor allem dem US-Verteidigungsministerium DoD die Rakete empfehlen. Später soll die Rakete, welche mit einer Nutzlastkapazität von 53 t etwa die Hälfte der Nutzlast starten kann, die die Saturn 5 in den Weltraum brachte, auch andere Nutzlasten starten, so etwa Module vom Typ BA 2100 für die Raumstation von Bigelow Aerospace, welche für andere Träger zu groß ist. Dabei soll der Träger über zwei Startplätze verfügen: einmal den Space Launch Complex 3 East (SLC 3E) auf der Vandenberg Air Force Base in der Nähe von Los Angeles, zum anderem den SLC 40 in der Cape Canaveral Air Force Station (CCAFS) in Cape Canaveral, Florida. Von beiden Rampen kann auch die Falcon 9 starten, von Cape Canaveral ist sie das schon, weswegen dort die Rampe und die Infrastruktur, so etwa die Montagehalle, für den neuen Träger modifiziert werden müssen. Die Startanlage in Vandenberg, welche früher die Starts der Titan-Trägerraketen unterstützte, wurde komplett abgerissen und für die Falcon Heavy sowie die Falcon 9 neu gebaut. Darüber hinaus gibt es Pläne, eine Startrampe in Cameron County, Texas, nahe dem Golf von Mexiko sowie der Grenze zum Namensgeber des Gewässers, für die Rakete zu bauen.
Ausblick
Geht es nach Elon Musk, Gründer und Geschäftsführer von SpaceX, wird die Falcon Heavy den Trägermarkt revolutionieren. Mit ihr soll es möglich sein, sowohl große Nutzlasten in den geostationären Orbit als auch in den erdnahen Orbit und sogar zu Missionen über die Erdumlaufbahn hinaus, so etwa zum Mond oder zum Mars, zu starten und das zu einem Bruchteil der Kosten, die normalerweise gefordert werden. Wenn SpaceX seine Versprechen wahr machen kann, hat diese Rakete auch Potential dazu. SpaceX hat in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte mit der Trägerrakete Falcon 9 und dem Frachtraumschiff Dragon gemacht.
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