SpaceX für jedermann

Das wird die SpaceX Jünger freuen: nun kann jedermann von SpaceX etwas kaufen, wenn auch zur Zeit nur in den USA. Es gab ja schon einen Merchandise Shop in dem man Raketenmodelle und T-Shirts kaufen konnte (so was greift wohl um sich, selbst die ESA hat einen). Nun aber kann man reale Raketenhardware zu erschwinglichen Preisen erwerben.

Elon Musk expandiert in ein neues Geschäftsfeld. Die Idee kam ihm als er von einem freund zu einem Flug mit einem Ultraleicht-Segler eingeladen wurde. Das muss ihm enorm gefallen haben: „It was so fantastic, unlike in a plane you glide through the air, you feel the wind, i think it’s like birds fly“. Allerdings wird das immer ein Freizeitvergnügen blieben, meinte sein Freund. Für die Nutzung als Transportmittel ist hinderlich dass ein Ultraleichtsegler (in Deutschland als Hängegleiter mit Motor bekannt) die Breite einer Straße und etwas Strecke zum Abheben und Landen brauchen. Das wäre beim in den USA üblichen Autoverkehr eben fast nie gegeben.

Beim nächsten Flug brachte dann Elon eine Sauerstoffflasche, eine Propangasflasche und einige Draco Triebwerke mit. Die Idee: die Triebwerke sollten den Gleiter in einem steilen Winkel nach oben bringen und werden abgeschaltet wenn er durch den Motor alleine fliegen kann. Nach einem halben Tag Arbeit fiel der Flug diesmal zwar aus, aber sie hatten die Flaschen und Triebwerke befestigt und mit Hochdruckschläuchen verbunden. Die nächsten Tage erprobten sie die Triebwerke und es zeigte sich, dass sie nur kurz arbeiten müssen. Einige Sekunden um den Gleiter in eine höhe zu bringen in der er über den meisten Häusern ist, dann werden sie nach hinten gedreht und mit dem Zug durch den Propeller erreicht der Gleiter nach wenigen Sekunden die nötige Geschwindigkeit zum Fliegen.

„Unfortunately each Draco Engine costs about 10.000 Dollar. Its cheap for Industry standards, but it is too expensive for a use as an Boost-engine for Powered Hang gliders. So I set some of the smarted SpaceX workers on the problem“. Und die kleine Gruppe von nur 5 Personen fand auch bald eine Lösung. Zuerst ersetzten sie die Propangasflasche durch eine Leitung zum Benzintank. Den Druck für die Treibstoffförderung liefert ein kleiner Kompressor vor den Triebwerken. Auch die Sauerstoffflasche wurde ersetzt durch eine Druckluftflasche wie sie Taucher benutzen. „The great advantage is that you can refill it yourself with a squeezer and the burn Temperature is lower so the engine can be powered longer“ (Elon Musk). Die wichtigste Änderung war aber, dass man die Triebwerke nicht aus der Produktion der Dragon nahm, sondern neue einfachere Triebwerke baute, die mit Metall-3D Druckern hergestellt werden. Sie bestehen nicht aus Kupfer, Nickel und Stahl wie die Draco, sondern die „Dracoino“ getauften Triebwerke sind aus Aluminium, das in Form von Granulat von den Druckern geschmolzen wird. „We used the 3D Printers to create Prototypes which we needed in Metal, but only occasionally. Now we have a real use for them“. Bedingt durch die Legierung können die Triebwerk nur kur betrieben werden, maximal 10 s. Sonst erhitzen sie sich zu stark. Das Gehäuse wird nicht gekühlt, sondern die Wärme verteilt sich über die relativ dicke Wand. Daher kann man sie nur kurz betreiben. Ein Triebwerk hat eine Solllebensdauer von 5000 , das entspricht 500 Zyklen mit maximaler Betriebsdauer und im Normalfall etwa 1000 normalen Kurzzeit Missionen. Auch der Schub ist dadurch, dass nun 74% des Gases Stickstoff sind, erheblich höher. Er beträgt 1000 N pro Triebwerk. Damit reichen zwei Triebwerke aus um einen Motorgleiter mit einer Person anzuheben. Bis zu vier sind für zwei Personen-Gleiter nötig.

So soll der Betrieb aussehen: Beide Triebwerke sitzen auf einer Achse und werden mit einem Hebel gedreht. Vor dem Start werden sie in den gewünschten Startwinkel gedreht. Ist vor dem Gleiter etwas Platz so ist ein 45 Grad Start am besten. Er verbraucht am wenigsten Sprit. Der Motor wird vor den Triebwerken angelassen und mit der Zündung hebt der Gleiter ab. Bei 120 kg Startgewicht steigt er um 2 m/s auf und beschleunigt um 11,7 m/s. Damit hat er schon nach 2 Sekunden die Fluggeschwindigkeit und Höhe erreicht. Im typischen Stadtverkehr ist eher ein 60 Grad Winkel üblich. dann beträgt die Brenndauer rund 4 s. und ohne den Motor anzulassen bei einem senkrechten Aufstieg (bei extrem wenig Platz) muss das Triebwerk bis zu 10 s arbeiten. Der Treibstoffverbrauch beträgt rund 50 g Kerosin pro Sekunde plus 620 g Luft. Der spezifische Impuls ist mit 150 s niedrig, aber da nur ein Vierzehntel des Stoffumsatzes Benzin ist, verkraftbar.

Bei der Landung wird zuerst der Motor abgestellt. Die Vorgehensweise hängt dann von der Ausrollstrecke ab. Bei genügend Ausrollstrecke landet der Gleiter normal, und sobald die Räder den Boden beühren zünden die Triebwerke um den Gleiter zum Halten zu bringen. Steht keine Ausrollstrecke zur Verfügung, so wird mit den Triebwerken der Gleiter zum Halt gebracht und dann die Triebwerke nach unten gedreht und die Treibstoffzufuhr gedrosselt, sodass er senkrecht heruntersinkt. Auch hier ist die Zeitdauer variabel zwischen 3 und 10 s pro Landung.

Was kostet der Spaß? Ein Basiskit bestehend aus den Anschlüssen an Benzintank, Stangen und Befestigungsmaterial zur Montage von Triebwerken und Druckluftflasche, Regler für die Treibstoffzufuhr, einem Kompressor für das Benzin und zwei Dracoinos kostet 649 Dollar, ein weiteres Dracoino 109 Dollar. Maximal 5 können montiert werden. Mögliche Konfigurationen sind mit 2-5 Triebwerken. Ein Triebwerk kann im senkrechten Aufstieg rund 80 kg anheben, beim schrägen Start im 45 Grad Winkel rund 114 kg. Der Treibstoffverbrauch beträgt im günstigsten Fall für eine Start/Landung 0,25 kg Benzin und 3,25 kg Druckluft (eine 20 l Taucherflasche mit 300 bar Druck reicht für 1-3 Starts/Landungen, eine 50 l Flasche ist alternativ montierbar). Eine 129 teure Dollar Erweiterung besteht aus Sensoren für die Räder, die deren Drehung messen, einem GPS Empfänger und einem Arduino Rechner mit einem kleinen LCD Display und einem nummerischen Keyboard. Damit kann man Aufstiegsprofile speichern und der Controller überwacht die Triebwerke, was deren Treibstoffverbrauch senkt und die Lebensdauer erhöht. Er schaltet sie z.B. ab wenn die Sollgeschwindigkeit erreicht ist oder der Gleiter zum Stillstand gekommen ist (Landung). Dieses „Intelligent Assistant Package“ kostet weitere 150 Dollar. Selbst kaufen muss man sich noch einen Kompressor wie er aber im Sportfachhandel für das Nachfüllen von Druckgasflaschen für Taucher üblich ist.

Elon Musk plant schon weiter. Wenn es einen Absatzmarkt gibt, will er neues Unternehmen für die Fertigung gründen. Doch erst mal stellt SpaceX die Teile her. „We have currently 3000 workers, which could manufacture 40 Cores per year, but actually were launching three Falcons this year, so they have the time to produces the Dracoinos. But on the long term it is time for a new fortune.“. Weiterhin erhofft sich Musk auch eine weitere Verbilligung der Falcon als Spin-off: „Currently we have a lot of small pieces in every rocket, made of aluminum, like nuts, bolds, valves. Most of them are non standard. Until now we cast the metal, but if Printing them in 3D works, we could save a lot of money. Perhaps in some years we can print out engine. Then we don’t have to recover the stages, since its cheaper to print a new engine than to inspect and refurbish an old one“. So wie man SpaceX kennt, kann das schon in wenigen Jahren der Fall sein.