Das ist die stärkste Rakete der Welt

Es ist ein Großprojekt der Superlative: Starship soll die Geschichte der Raumfahrt revolutionieren. Das Raketensystem des US-amerikanischen Raumfahrtunternehmens SpaceX gilt als das größte und leistungsstärkste in der Geschichte der Menschheit. Entsprechend hoch sind die gesteckten Ziele: Starship soll unter anderem der Schlüssel zur Kolonialisierung des Mars werden – zumindest, wenn es nach SpaceX-CEO Elon Musk geht. In diesem Artikel haben wir die wichtigsten Fakten rund um das ehrgeizige Raketenprojekt zusammengetragen.

SpaceX’ Starship im Überblick

• Starship ist die größte und stärkste Rakete der Raumfahrtgeschichte.
• Starship soll komplett wiederverwendbar sein und damit die Kosten für Weltraummissionen und die kommerzielle Raumfahrt erheblich senken.
• Starship soll neben zukünftigen Mondmissionen auch die Reise zum Mars ermöglichen.
• Starships erster erfolgreicher Start fand am 20. April 2023 statt – und endete nach rund vier Minuten in einer Explosion.

Mit Starship arbeitet SpaceX an einem vollständig wiederverwendbaren Trägersystem zum Transport von Nutzlasten und menschlichen Passagieren in den nahen Erdorbit sowie zum Mond und dem Mars. Mit einer Höhe von insgesamt 120 Metern und einem Durchmesser von neun Metern löst Starship dabei Nasas Saturn V (111 Meter) als bisher größte geflogene Rakete ab; das System hatte sich in den vergangenen Jahrzehnten im Zuge der Apollo-Missionen als äußerst zuverlässig erwiesen. Auch die im November 2022 abgehobene SLS-Rakete der Nasa, die lange als Leistungswunder galt, kann mit ihren 98 Metern Höhe nicht mit Starship mithalten.

Das in der frühesten Planungsphase noch unter dem Namen „BFR“ („Big Falcon Rocket“ oder, etwas formloser, „Big Fucking Rocket“) gelaufene System besteht aus insgesamt zwei Stufen: dem Booster Super Heavy und dem oberen, ebenfalls Starship genannten Raumschiff. Neben der schieren Größe machen vor allem Super Heavys 33 Raptor-V2-Triebwerke die Faszination an SpaceX’ Rakete aus: Sie wurden eigens für das Starship-Vorhaben entwickelt und sind an Leistungskraft und Fortschrittlichkeit derzeit, bei Veröffentlichung dieses Artikels, nicht zu überbieten. 

Das Triebwerksystem beruht auf der sogenannten Full-Flow-Staged-Combustion (FFSC), einer zweistufigen Verbrennung, die neben mehr Effizienz im Verbrauch auch für mehr Leistungskraft sorgt. Betrieben werden Starships Raptors durch eine Mischung aus flüssigem Methan und Sauerstoff, auch bekannt als Methalox. Sowohl das FFSC-Prinzip, als auch der Methalox-Treibstoff sind in der Raumfahrt bisher einzigartig. 

Der Clou: Die nötigen Treibstoffzutaten finden sich auch auf anderen Planeten – wie dem Mars. In einer möglichen Zukunft ließen sich die Tanks für den Rückflug also auch auf dem roten Planeten nachfüllen – vorausgesetzt natürlich, dass die Reisevorbereitungen für den langen Weg in die stellare Nachbarschaft auch sitzen, passen, wackeln und Luft haben. Bei der Größe der nötigen Treibstofftanks kann SpaceX also getrost einsparen, nicht zuletzt auch aufgrund von Methalox’ guter Dichte-Beschaffenheit. Sollte Starship im Weltall doch einmal der Treibstoff ausgehen, soll das Raumschiff auch unterwegs von außen betankt werden können.

So sehen Starships Triebwerke fertig montiert aus:

Die Triebwerke des Boosters sind in drei Ringen angeordnet: 20 nicht-kardanisch aufgehängt im äußersten, zehn und drei kardanisch, das heißt frei beweglich wie bei einem Gimbal, aufgehängt im mittleren und inneren Ring. Da SpaceX’ Ingenieur-Teams die Raptors laufend optimieren, geht das Unternehmen jedoch davon aus, dass Starship in Zukunft auch mit weniger Triebwerken ins All aufbrechen kann.

Rund 230tf Schubkraft schafft allein ein einzelnes Raptor-2-Triebwerk – beim Start bedeutet dies in der Summe nicht weniger als 16.5 Millionen pounds of thrust. Es überflügelt damit die Leistungskraft der Falcon-9-Merlin-Engine sowie der SLS um das nahezu Doppelte. Im Mai 2023 verkündete Elon Musk den erfolgreichen Test des Raptor-V3-Triebwerks – mit 269tf ist das ganze 18 Prozent leistungsstärker als sein V2-Vorgänger.

Auch das angedockte Raumschiff wird nach der Abkopplung mit den Raptors befeuert: Sechs weitere der kraftvollen Triebwerke sollen Starship auf seiner Reise durchs All vorantreiben. Da SpaceX plant, das Raumschiff noch um einige zusätzliche Meter zu verlängern, soll es das Shuttle perspektivisch allerdings sogar auf ganze neun bringen. 

Dieser Twitter-Post zeigt den ersten Test einer Vakuumversion des Raptor-Triebwerks:

Den Super-Heavy-Boostern kommt auch bei der Landung eine wesentliche Schlüsselrolle zu. Zwar landet auch SpaceX’ Falcon-9-Rakete nach ihrem Einsatz wieder sicher senkrecht auf der Erde. Für Starship hat sich das Unternehmen allerdings einige neue Kniffe ausgedacht. 

Super Heavy landet nicht, wie Falcon 9, auf einer eigenen Landeplattform oder einem Drohnenschiff, sondern soll vom Startturm selbst wieder „entgegengenommen“ werden. Zwei als „Chopsticks“ bezeichnete, schwenkbare Arme sollen die eintreffende Booster-Einheit bis zur endgültigen Landung führen und kommen ebenfalls bei der Montage des Starships auf die erste Stufe zum Einsatz. 

Die Konstruktion wurde von SpaceX-Mitarbeitenden daher auf den scherzhaften Namen Mechazilla getauft. Auf die bei Falcon 9 nötigen Landebeine kann dank dieses Vorgehens verzichtet werden, wodurch wiederum die Massestrafe geringer ausfällt. Nach erfolgreicher Landung und Kontrolle könnte Starships Booster in dieser Position direkt wieder betankt werden – und das nächste Starship Richtung Orbit bringen.

Hier wird das Starship mithilfe der Chopsticks auf den Super-Heavy-Booster montiert:

Starships Booster benötigt zudem keinen Wiedereintrittsbrenner wie noch Falcon 9. Super Heavy kann sich während des Wiedereintritts quasi entspannt zurücklehnen – sein robustes Design erlaubt es dem Booster, die hohen Kräfte ohne Gegenbremsen schlichtweg auszuhalten.

Bemerkenswert ist auch das Landemanöver von Starships zweiter Stufe: Wie ein Fallschirmspringer soll das Raumschiff einen sogenannten „Belly Flop“ hinlegen und zunächst horizontal zur Erde fallen. Die Fallgeschwindigkeit wird dadurch reduziert, bis schließlich die Raptor-Booster zünden und das Starship mithilfe der Steuereinheiten wieder in eine senkrechte Lage bringen. Statt der ursprünglich geplanten „Transpirational-Cooling“-Mechanik sollen dabei spezielle Hitzeschutzkacheln die Oberfläche des Raumschiffs abschirmen.

Zwischen zwei und zehn Milliarden US-Dollar soll die Entwicklung von Starship kosten. Eine weite Spanne – das räumte auch Elon Musk gegenüber CNN während eines Interviews im September 2019 ein. Gleichzeitig sei der Milliardär zuversichtlich, dass sich die endgültigen Entwicklungskosten eher am unteren Ende des Spektrums befinden werden. Er begründete dies mit der Entscheidung, beim Bau von Starship doch auf herkömmlichen Edelstahl statt, wie ursprünglich geplant, Carbonfasern zu setzen. Dadurch werde das Design insgesamt nicht nur günstiger, sondern auch beständiger.

Starships größter Selling-Point ist dessen Wiederverwendbarkeit. Erst einmal erfolgreich und vollständig einsetzbar, wird das Raketensystem die Raumfahrtindustrie mit größter Wahrscheinlichkeit gehörig in Bewegung versetzen und wohl für die kommenden Jahrzehnte definieren. 

Denn eine „recyclebare“ Rakete ist nicht nur auf dem Papier eine coole Sache, sondern macht spätestens bei der Abrechnung richtig Laune: Laut Gizmodo könnten die Kosten pro Start und Flug auf rund eine Millionen Dollar gesenkt werden – das entspräche circa zehn Dollar pro Kilogramm Frachtgut. Zum Vergleich: Ein Flug von Nasas nicht wiederverwendbarer SLS wird auf satte 4,1 Milliarden Dollar geschätzt.

Am 20. April 2023 hob Starship zum ersten Mal ab und flog mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2.150 Kilometern pro Stunde unter tosendem Jubel Richtung Erdorbit. Dann war Schluss: In einer Höhe von 39 Kilometern sollte es eigentlich zur Trennung der beiden Stufen kommen, stattdessen begann Starship um die eigene Achse zu rotieren und wieder Richtung Erde zu taumeln. Die Boden-Crew leitete daraufhin knapp vier Minuten nach dem Abheben die Selbstzerstörung der Rakete per Fernzündung ein.

Wäre die Trennung geglückt, hätte Starships Raumschiff zunächst eine Runde um die Erde gedreht, um anschließend, eineinhalb Stunden später, wieder sicher im Meer vor Hawaii zu landen. Doch SpaceX wertet die Detonation keineswegs als vollständigen Misserfolg, denn der Testflug lieferte dem Unternehmen viel Datenmaterial, das für den nächsten Versuch entscheidend sein könnte. Zudem erreichte und überstand Starship bei seinem ersten Flug MaxQ und damit einen enorm kritischen Punkt: Sowohl zeitlich und räumlich erreichen die aerodynamischen Belastungen auf ein Flugobjekt hier ihr Maximum.

Ein langes Haar in der SapceX’ Suppe ist nach Starships Jungfernflug allerdings wohl die ramponierte Startrampe: Hier rissen die Raptor-Triebwerke große Krater in den Fondag-Beton und beschädigten nahestehende Gebäude. Die Reparaturen und nötigen Verbesserungen der Rampe, aber auch Klagen einiger Umweltschutzgruppierungen gegen die US-Luftfahrtbehörde FAA (Federal Aviation Administration) könnten einen erneuten Startversuch für einige Monate verzögern. Die Behörde leitete nach dem Start eigene Untersuchungen ein und verhängte bis zu deren Abschluss ein Startverbot über Starship. 

Für Anwohnende des zehn Kilometer entfernten Ortes Port Isabel sicherlich ein Segen: Hier ließ Starships mächtiger Start die Erde beben und Fenster zerbrechen, zudem legte sich eine riesige Staubwolke über den Tag. Elon Musk hingegen zeigte sich zuversichtlich und sagte einen weiteren Start innerhalb der kommenden zwölf Monate voraus – dann soll es Starship auch in den Orbit schaffen.

Elon Musk träumt vom Mars und der Kolonialisierung des Sonnensystems. Seine Vision führte 2002 zur Gründung von SpaceX. Starship soll den Traum von der interstellaren Raumfahrt endlich möglich machen. Bevor das Raketensystem jedoch Menschen zum Mars und bis in weit entfernte Galaxien bringt, soll Starship SpaceX in erster Linie als Transportmittel für Starlink-Satellitentechnik dienen. 

Doch auch externe Kunden haben bereits großes Interesse an dem Trägersystem bekundet: Die Nasa plant, Starship zum festen Bestandteil seiner Artemis-Missionen 3 und 4 zu machen. Um hier wie geplant im Mondorbit Astronauten von Nasas Raumschiff Orion sicher zur Mondoberfläche bringen zu können, sollen dazu zwei von SpaceX’ Großraketen zu Human-Landing-System-Starships (HLS) umgebaut werden. Die Missionen sind für 2025 und 2027 angesetzt. Ob die Nasa darüber hinaus weiterhin auf SpaceX setzt, wird sich zeigen. Die Raumfahrtbehörde könnte Starship durchaus für weitere Transport- oder Versorgungsaufträge gebrauchen – beispielsweise, um die ISS oder eine mögliche Mondstation mit Frachtgut und Vorräten zu versorgen.

Für die Astronomie und Weltraumforschung ist Starship indessen wohl das lang ersehnte Vehikel ihrer Träume: groß, robust und leistungsstark bietet die Rakete viel Raum und noch mehr Möglichkeiten, um zukünftige Forschungsinstrumente in die Weiten des Alls zu befördern. Raumsonden oder Technikwunder wie das James-Webb-Teleskop könnten aufgrund des vorhandenen Platzes von Grund auf anders gedacht werden, so Zeit-Online. Bis das geplante Weltraumteleskop „Habitable Worlds Observatory“ (HWO) der Nasa die Reise zu fernen Planeten antreten kann, dauert es zwar wohl noch eine Weile, doch das Transportmittel der Wahl könnte dann durchaus auch Starship sein.