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Die Falcon ist eines der Projekte welche versuchen, privat eine Trägerrakete zu entwickeln. Die von Milliardär Elon Musk gegründete Firma SpaceX entwickelt vier Trägerraketen, die Falcon I und 1e und die größeren Falcon 9 und 9 Heavy. Wie bei der Kistler-Rakete liegt ein Schlüssel für den niedrigen Startpreis in der Wiederverwendbarkeit.
Die Website von SpaceX und die Veröffentlichungen von Elon Musk sind zwar recht kurzweilig zu lesen, sind jedoch was den Informationsgehalt angeht für ein kommerzielles Unternehmen eine Zumutung: Wesentliche Daten der Raketen wie Abmessungen und Massen sind nicht zu finden und müssen mühsam aus anderen Daten rekonstruiert werden. Den einzigen brauchbaren Launch Guide für die Falcon 1 hat die Firma für zwei Jahre von der Website genommen. Darüber hinaus fluktuieren sie recht stark, wobei der Trend immer weiter nach oben geht: 50 % mehr Nutzlast innerhalb eines Jahres sprechen weniger für eine wahnsinnig schnelle Hardwareentwicklung, als vielmehr für mangelnde technische Kompetenz und Planung. Leider vermisse ich im Netz eine kritische Auseinandersetzung mit dem Konzept. Niemand scheint sich auch darüber Gedanken zu machen, wie die angegebenen Nutzlasten und Preise erreicht werden sollen und niemandem fällt auf, dass sie laufend korrigiert werden. Dieser Aufsatz ist daher sehr kritisch und setzt sich auch bewusst mit Halbwahrheiten, die SpaceX/Elon Musk publizieren, auseinander.
SpaceX wurde im Juni 2002 von Elon Musk gegründet, nachdem er Paypal im Oktober 2002 für 1,5 Milliarden Dollar verkauft hatte. Dieses Bezahlsystem hatte er mit entwickelt und war zu diesem Zeitpunkt mit 11,7 % an Paypal beteiligt. Der Erlös erlaubt es ihm, die Entwicklung der Falcon zu finanzieren. Sein privates Vermögen wird auf 328 Millionen Dollar geschätzt.
Die Entwicklung der Falcon 9 hat zu einer „erweiterten“ Version der Falcon 1 geführt. Sie wird das schubgesteigerte Triebwerk Merlin 1C der Falcon 9 und eine überarbeitete Version des Kestrel-Triebwerks, das Kestrel 2, verwenden. Zuerst ging SpaceX von 469 kN Schub beim Merlin 1C aus. Das hätte es erlaubt, eine 38.555 kg schwere Rakete mit einer Nutzlastkapazität von 670 kg zu starten. Die erste Stufe war nach diesen Planungen um 15 Fuß länger und 4.500 kg schwerer als bei einer Falcon 1. Im Jahr 2007 wurde für diese Version der Falcon 1e ein Startpreis von 8,5 Millionen Dollar genannt. Die verlängerte erste Stufe hätte 15.586 kg LOX und 7.159 kg RP-1 aufgenommen.
Jedoch wird für die endgültige Falcon 9 („Block II“-Design) das Merlin 1C durch eine Erhöhung der Turbopumpenleistung um 25 % auf einen Startschub von 556 kN gebracht. Der höhere Schub erlaubt es, eine noch schwerere erste Stufe anzutreiben. So wurden die Pläne revidiert und die erste Stufe wiegt nun fast doppelt so viel wie bei der Falcon 1. Die Nutzlast der Falcon 1e steigt auf 1.010 kg bei einem Startgewicht von 46.670 kg.
Die zweite Stufe wurde nicht verändert. Der geringe Schub des Kestrel lässt keine Verlängerung der Stufe zu, da sie schon jetzt bei der Zündung bis zu 5.700 kg wiegt. Bei 30,7 kN Schub entspricht dies einer Beschleunigung von 5,3 m/s² – unterhalb der Erdbeschleunigung von 9,81 m/s². Würde die Stufe bedeutend schwerer, so reicht der Schub nicht mehr aus, um einen Orbit zu erreichen. Bei beiden Stufen wird Helium zur Druckbeaufschlagung verwendet, bei der ersten Stufe sind es 16,5 kg und bei der zweiten 9,8 kg. Der Wert ist proportional höher, da der Innendruck höher ist und das Kestreltriebwerk nur druckgefördert ist. Die zweite Stufe kann maximal 2.694 kg LOX und 1.142 kg RP-1 aufnehmen.
Neu ist eine größere Verkleidung, welche nun den gleichen Durchmesser wie der Rest der Rakete von 1,70 m hat und eine Länge von 4,40 m aufweist. Deren Gewicht ist durch Verbundwerkstoffe statt Aluminiumlegierungen trotzdem geringer und liegt bei 136 kg statt 157 kg wie bei der Falcon 1.
Der Startpreis wurde 2008 angehoben auf 9,1 Millionen Dollar (Preisbasis Januar 2008). Im Jahre 2009 erfolgte eine weitere Anhebung des Startpreises auf 11 Millionen Dollar, bei einer gleichzeitigen Reduktion der Nutzlast auf 900 kg. Ein Start soll neun bis zwölf Monate nach Order einer Falcon 1e möglich sein. Zwei Starts der Rakete sind für 2010 und 2011 von Kwajalein aus geplant.
Es war geplant, die Falcon 1e im Jahr 2010, nach der Falcon 9, ihren Erststart absolvieren zu lassen. Dieser sollte, anders als die ersten Falcon 1, keine kommerzielle Nutzlast transportieren.
Bis 2014 soll sie 18 Satelliten des Typs ORBCOMM M2M in niedrige Umlaufbahnen transportieren. Der erste Start soll im Herbst 2010 erfolgen. Um wie viele Starts es sich handelt wurde nicht verlautbart. Doch da ein Orbcomm M2M-Satellit nur 92 Pfund (42 kg) wiegt ist es wahrscheinlich, dass mehrere dieser Satelliten auf einmal gestartet werden. Die Bahnhöhe beträgt rund 800 km. Eine Kosmos 3M mit vergleichbarer Nutzlast transportierte 2008 fünf dieser Satelliten als Sekundärnutzlast neben einer Hauptnutzlast in den Orbit. Theoretisch würden zwei Falcon 1e-Flüge ausreihen, um die Satelliten in den Orbit. Da so viele aber nicht in die Nutzlasthülle passen, werden es wahrscheinlich mehr Starts sein
Nachdem SpaceX nun die Falcon Heavy-Entwicklung aufgenommen hat, gab die Firma im Februar 2011 bekannt, die Falcon 1e-Entwicklung zu drosseln. Der für 2011 angekündigte Jungfernflug von Kwajalain aus ist aus dem Launchmanifest verschwunden und der erste Start dieser Version ist nun für 2014 geplant. Die ersten ORBCOMM-Satelliten werden als Sekundärnutzlast mit einem der beiden ausstehenden COTS-Demonstrationsflügen mit Falcon 9 ins All befördert werden.
Offen ist, wie sich die Ankündigung der Falcon Heavy auf die Falcon 1e auswirkt. Bisher war geplant, dass Falcon 1e und Falcon 9 beide das "Block II"-Design des Merlin 1C mit 556 kN Vakuumschub einsetzen sollen. Da die Falcon 1e die zweite Stufe der Falcon 1 unverändert übernimmt und nur die erste Stufe verlängert, ist schon beim Block II vor Brennschluss der ersten Stufe die Beschleunigung sehr hoch und liegt bei 67 m/s² bei Maximalnutzlast. Das für die Falcon Heavy, bzw. ohne die Booster für die folgenden Versionen der Falcon 9, vorgesehene Triebwerk wird schon einen Bodenschub von 627 kN aufweisen, d.h. im Vakuum wird dieser dann etwa 680 kN betragen. Die Spitzenbeschleunigung würde dann bei Maximalnutzlast 81 m/s² betragen, doppelt so hoch wie bei anderen Typen.
Auch das spricht gegen die Falcon 1e. Es macht nur wenig Sinn, extra für diese Rakete eine Triebwerkslinie in der Produktion zu lassen. Eventuell wird die Falcon 1e genauso schnell wie die Falcon 1 eingestellt werden. Inzwischen wurde dies auch offiziell verlautbart. Ende 2011 will SpaceX erneut prüfen, ob es genügend Nachfrage gibt, um die Serie zu bauen. Wenn nicht, dann wird die Falcon 1e genauso eingestellt wie die Falcon 5. Kleine Satelliten sollen dann als Sekundärnutzlaten der Falcon 9 gestartet werden. Zumindest für einen Teil der ORBCOMM-Satelliten ist dies schon geplant.
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Falcon 1e (2007)
Startmasse: 38.555 kg
Startpreis: 8,5 Millionen Dollar
Stufe 1:
Stufe 2:
Nutzlastverkleidung:
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Falcon 1e (2009)Startmasse: 46.670 kgLänge: 27,40 m Durchmesser: 1,70 m Nutzlast: 900 kg in eine 9,1 Grad geneigte Bahn in 200 km Höhe (1.010 kg auf den SpaceX-Webseiten, 900 kg nach Information auf der "Small Satellite Conference") 430 kg in einen sonnensynchronen 800 km hohen Orbit Startpreis: 11 Millionen Dollar
Stufe 1:
Stufe 2:
Nutzlastverkleidung:
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Performance der
Falcon 1/1e
SpaceX gibt folgende Daten für die Genauigkeit des erreichten Orbits an:
Diese Ungenauigkeiten für Inklination und Orbithöhe sind für eine Rakete mit flüssigem Treibstoff relativ hoch. Dasselbe gilt für die Belastungen durch den hohen Schub. Üblicherweise werden Satelliten auf 5,5 g Spitzenbeschleunigung, die bei anderen kommerziellen Trägern nicht überschritten werden, ausgelegt.
Die beiden Diagramme zeigen hier die erwartete Performance der Flacon 1 und 1e (August 2008). Die maximale Nutzlast ist für 9 Grad Inklination angegeben. Die meisten Satellitentransporte von kleineren Satelliten gehen jedoch in sonnensynchrone 500-800 km hohe Bahnen (98-108 ° Bahnneigung). Für diese Bahnen geht die Nutzlast einer Falcon auf den Bruchteil des Maximalwertes zurück: 150-170 kg bei einer Falcon 1 und 560-620 kg bei einer Falcon 1e.
Die folgende Tabelle informiert über die Leistungen anderer Konkurrenten der Falcon 1.
| Träger | Falcon 1 | Falcon 1e | Pegasus XL | Taurus | Athena 2 | Rockot | Start | Vega |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Startpreis | 7,9 Mill. $ | 11 Mill. $ | 13,5 Mill. $ | 24 Mill. $ | 24 Mill. $ | 13,4 Mill.$ | 7,5 Mill. € | 30 Mill $ |
| Nutzlast (98 °, 600 km-Orbit) | 170 kg | 430 kg | 240 kg | 810 kg | 1.195 kg | 1.200 kg | 400 kg | 1.500 kg |
| Preis pro Kilogramm | 46.400 $ | 25.700 $ | 56.250 $ | 29.600 $ | 20.100 $ | 11.200 $ | 18.750 $ | 26.000 $ |
Die Falcon 1e ist billiger als die anderen kleineren US-Trägerraketen, allerdings haben diese in den letzten Jahren kaum noch Starts absolviert. Sie kann aber nicht mit den russischen Trägern und auch nicht mit der europäischen Vega konkurrieren. Das zeigt, dass nicht so viel vom Anspruch, "Preisbrecher" zu sein, übrig blieb.
Die Falcon 1 ist durch den Rückgang der Nutzlast sogar der teuerste hier aufgeführte Träger. Verantwortlich dafür ist wohl die zweite Stufe. Zwei Stufen sind schon recht wenig, wenn man einen sonnensynchronen Orbit erreichen will. Wenn allerdings die zweite Stufe auch noch während der Entwicklung von 412 auf 544 kg Leergewicht zulegt, dann fehlen diese 132 kg eben bei der Nutzlast und diese fällt entsprechend geringer aus.
Nachdem lange Zeit es gar keine Neuigkeiten über die Falcon 1e gab, verschwand sie 2012 ohne Abkündigung von der Website und teilt damit das Schicksal anderer SpaceX Projekte wie der Falcon 5 und Falcon 9 Block II. 2012 wurde ein Orbcomm-Satellit als Sekundärnutzlast beim ersten CRS-Flug befördert. Er ging verloren, nachdem ein Triebwerk in der Erststufe ausfiel und die veränderte Bahn mehr Treibstoff erforderte. 18 weitere Orbcomm sollen in zwei dezidierten Falcon 9 Starts gestartet werden.
© der Bilder: SpaceX
Wie man an dem Umfang der Website sieht, sind Trägerraketen eines meiner Hauptinteressen. Es gibt inzwischen eine Reihe von Büchern von mir, auch weil ich in den letzten Jahren aufgrund neuer Träger oder weiterer Informationen über alte Projekte die Bücher neu aufgelegt habe. Sie finden eine Gesamtübersicht aller Bücher von mir bei Amazon und hier beim Verlag.
Ich beschränke mich in diesem Abschnitt auf die aktuellen Werke. Für die in Europa entwickelten Trägerraketen gibt es von mir zwei Werke:
Europäische Trägerraketen 1 behandelt die Vergangenheit (also bei Drucklegung): Das sind die nationalen Raketen Diamant, OTRAG und Black Arrow und die europäischen Träger Ariane 1 bis 4 und Europarakete.
Europäische Trägerraketen 2 behandelt die zur Drucklegung 2015 aktuellen Träger: Ariane 5, Vega und die damaligen Pläne für Vega C und Ariane 6.
Wer sich nur für einen der in den beiden besprochenen Träger interessiert, findet auch jeweils eine Monografie, die inhaltlich identisch mit dem Kapitel in den Sammelbänden ist, nur eben als Auskopplung.
Weiter gehend, alle Raketen die es weltweit gibt, behandelnd, gehen zwei Bände:
und
Internationale Trägerraketen (im Sinne von allen anderen Raketen weltweit)
Auch hier habe ich 2023 begonnen, die Bände aufzusplitten, einfach weil der Umfang für eine Aktualisierung sonst weder handelbar wäre bzw. an die Seitengrenze stößt, die der Verlag setzt. Ich habe auch bei den Einzelbänden nochmals recherchiert und den Umfang erweitert. Bisher sind erschienen:
US Trägerraketen 1 mit den frühen, kleinen Trägern (Vanguard, Juno, Scout)
US Trägerraketen 2 mit der Titan-Familie
2023 wird noch die erste Auskopplung aus den internationalen Raketen über russische Träger erscheinen. Nach und nach werden alle Raketen dann in einzelnen Monografien geordnet nach Trägerfamilien oder Nationen dann aktualisiert auf den aktuellen Stand, so besprochen.
Für die Saturns gibt es noch einen Sonderband, den ersten in der Reihe über das Apolloprogramm.
Alle bisherigen Bücher sind gerichtet an Leute, die wie ich sich nicht mit oberflächlichen Informationen oder Zusammenfassung der Wikipedia zufriedengeben. Wenn sie sich nicht für Technik interessieren, sondern nette Anekdoten hören wollen, dann sind die bisherigen Bücher nichts für Sie. Für dieses Publikum gibt es das Buch „Fotosafari durch den Raketenwald“ bei dem jeder Träger genau eine Doppelseite mit einem Foto und einer Beschreibung hat. (Also etwa ein Zehntel der Seitenzahl auf den ich ihn bei den beiden obigen Bänden abhandelte). Das Buch ist anders als die anderen Bände in Farbe. Ab und an macht BOD als Print on Demand Dienstleister Mist und verschickt es nur in Schwarz-Weiß, bitte reklamieren sie dann, ich als Autor kann dies nicht beeinflussen.
Als Autor würde ich mich freuen, wenn sie direkt beim Verlag bestellen, da ich da eine etwas größere Marge erhalte. Dank Buchpreisbindung und kostenlosem Versand ist das genauso teuer wie bei Amazon, Libri und iTunes oder im Buchhandel. Über eine ehrliche Kritik würde ich mich freuen.
Alle Bücher sind auch als E-Book erschienen, üblicherweise zu 2/3 des Preises der Printausgabe – ich würde sie gerne billiger anbieten, doch da der Gesetzgeber E-Books mit 19 Prozent Mehrwertsteuer besteuert, Bücher aber mit nur 7 Prozent, geht das leider nicht. Ein Vorteil der E-Books - neben dem einfacher recherchierbaren Text ist, das alle Abbildungen, die im Originalmanuskript in Farbe, sind auch in Farbe sind, während ich sonst - um Druckkosten zu sparen - meist auf Farbe verzichte. Sie brauchen einen pdf-fähigen Reader um die Bücher zu lesen. Sofern der Verlag nicht weiter für bestimmte Geräte (Kindle) konvertiert ist das Standardformat der E-Books ein DRM-geschütztes PDF.
Mehr über meine Bücher finden sie auf der Website Raumfahrtbuecher.de und eine Liste aller Veröffentlichungen findet sich auch bei meinem Wikipediaeintrag.
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