Ein Thema auf dem Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress in Augsburg [externer Link]: Wie lassen sich Raketen oder Teile davon wiederverwenden? Satelliten sollen so günstiger und umweltverträglicher ins All gebracht und Europa unabhängiger von SpaceX werden. Das Unternehmen hat als einziges eine Rakete – die Falcon 9 – bei der Teile wieder landen und nochmal verwendet werden können.
Raketen, die wie Flugzeuge landen
Das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) entwickelt zurzeit zwei verschiedene Systeme [externer Link] wiederverwendbarer Raketen. Beide repräsentieren eines der technischen Prinzipien.
Das eine – ReFEx – landet horizontal, also wie ein Flugzeug. So wie seinerzeit das Space Shuttle, dessen Konzept jedoch zu aufwendig, wartungsintensiv und auch technisch anfällig war. Die andere Möglichkeit ist senkrecht, also vertikal zu landen. Dazu entwickelt das DLR das System Callisto.
Treibstoff „schwappt“ und „blubbert“
Vertikal zu landen ist allerdings nicht einfach. Hier hat SpaceX einen technologischen Vorsprung: Die Falcon 9 landet auf diese Art. Für senkrechtes Landen benötigt eine Rakete mehr Treibstoff, da der Antrieb nicht nur beim Start Schub, sondern bei der Landung auch Bremsschub erzeugen muss.
Der Treibstoff jedoch „schwappt im Tank“, sagt Anke Pagels-Kerp vom DLR. Bei der Landung wird durch den Sinkflug zudem die Schwerkraft verringert, „dann schwappt der Treibstoff nicht nur links und rechts, sondern blubbert hoch.“ Das führt dazu, dass die Rakete instabil wird. Sie muss ständig ausbalanciert und der Treibstoff zugleich in die Düsen gepresst werden.
Erste Tests im nächsten Jahr
Die senkrecht landende Rakete Callisto [externer Link] soll 2027 starten. Sie ist nur gut 13 Meter hoch und fungiert als „Demonstrator“, also als Prototyp, der die Funktionsfähigkeit der Technik beweist. Das DLR will diese dann Unternehmen zur Verfügung stellen, um daraus dann einsatzfähige Transportsysteme zu bauen.
Der zweite Demonstrator – ReFEx [externer Link] – startet zwar wie eine Rakete, landet aber wie ein Flugzeug. Dazu hat das oberste Raketen-Segment, also der Raumtransporter, kleine Flügel sowie größere, die ausklappbar sind. Zudem hat es auch ausklappbare Landebeine. ReFEx soll schon nächstes Jahr erstmals starten.
Höheres Gewicht reduziert Nutzlast
Bei horizontal landenden Raketen verursachen die Tragflächen und Landebeine ein höheres Gewicht. Bei vertikal landenden ist es der zusätzliche Treibstoff. Bis zu 15 Prozent der gesamten Treibstoffmasse kann das sein, so das DLR. Das reduziert die Nutzlast. Aber, so Anke Pagels-Kerp, das sei nicht so gravierend, da moderne Satelliten viel kleiner und leichter sind als früher.
Weniger klimaschädliches Trägersystem
Horizontal landende Systeme haben den Vorteil, keinen Treibstoff für die Rückkehr zu benötigen. Und laut DLR legen Untersuchungen nahe, dass gerade Verbrennungsrückstände in der oberen Atmosphäre besonders klimaschädlich sind.
Beide Arten der Recycling-Raketen können zudem dafür sorgen, dass sich vor allem in den niedrigen Erdumlaufbahnen weniger Weltraumschrott von ausgebrannten Raketen-Stufen ansammelt, der schon jetzt den knappen Platz in den Orbits noch knapper macht. Die niedrigen Orbits sind besonders für Internet- und Navigationssatelliten begehrt.
Europas Raumfahrt soll unabhängig werden
Trotz der hohen Kosten für Entwicklung, Infrastruktur und Wartung der Rückkehr-Raketen glauben die Expertinnen, dass sie sich finanziell lohnen. Aber nur, so die Raumfahrtingenieurin Chiara Manfletti von der Technischen Universität München, wenn sie auch oft fliegen. Die USA und China setzen für ihre staatlichen Satelliten-Projekte die Raketen ihrer heimischen Raumfahrt ein. Das führe dazu, dass die Unternehmen für kommerzielle Kunden günstige Preise anbieten können.
Europa, so Manfletti, mache es genau andersherum: Günstige Preise für die Staaten und hohe Preise für kommerzielle Kunden. Damit sei die europäische Raumfahrt nicht konkurrenzfähig. Die Folge: Ihre eigenen Raketen fliegen zu wenig. Das müsse sich ändern, die europäischen Staaten müssten ihrerseits ausschließlich europäische Trägersysteme beauftragen, quasi subventionieren. Dann wäre Europa unabhängig von anderen Staaten. Und erst dann würden sich auch wiederverwendbare Raketen lohnen.
