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Die Falcon ist eines der Projekte, welche versuchen privat eine Trägerrakete zu entwickeln. Die vom 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 der Rakete in der Wiederverwendbarkeit.
Die Website SpaceX und die Veröffentlichungen von Elon Musk sind zwar recht kurzweilig zu lesen, sind jedoch was Informationen 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 Hardware Entwicklung als vielmehr für mangelnde technische Kompetenz und Planung. Leider vermisse ich im Netz eine kritische Auseinandersetzung mit dem Konzept. Niemand scheint sich auch Gedanken zu machen, wie die angegebenen Nutzlasten und Preise erreicht werden sollen und niemand fällt auf, dass sie laufend korrigiert werden. Dieser Aufsatz ist daher bewusst 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 er war zu diesem Zeitpunkt mit 11.7 % an Paypal beteiligt. Dies 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 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 nahm 15.586 kg LOX und 7.159 kg RP-1.
Für die endgültige Falcon 9, das sogenannte „Block II“ Design, wird das Merlin 1C durch eine Erhöhung der Turbopumpenleistung um 25 % jedoch auf einen Startschub von 556 kN gebracht. Der höhere Schub erlaubt es, eine noch schwerer erste Stufe anzutreiben. So wurden die Pläne revidiert. 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 schon jetzt die Stufe bei der Zündung bis zu 5.700 kg wiegt. Bei 30,7 kN Schub entspricht dies einer Beschleunigung von 5,3 m/s – unterhalb der Erdbeschleunigung von 9,81 m/s. Würde die Stufe bedeutend schwerer, so reicht der Schub nicht mehr aus, um einen Orbit zu erreichen. Bei beiden Stufen wird Helium zr Druckbeaufschlagung verwendet. Bei der ersten Stufe sind es 16,5 kg. 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 und eine Länge von 4,40 m aufweist. Deren Gewicht ist durch Verbundwerkstoffe anstatt 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.
Die Falcon 1e sollte nach den Planungen im Jahr 2010, nach der Falcon 9, ihren Erststart absolvieren. Dieser soll, anders als die ersten Falcon 1 keine zahlende Nutzlast transportieren.
Bis 2014 soll sie 18 Satelliten des Typs ORBCOMM M2M in niedrige Umlaufbahnen transportieren. Der erste Start soll im Herbst 2010 erfolgen. Über wie viele Starts es sich handelt wurde nicht verlautbart. Doch da ein Orbcomm M2M Satellit nur 92 Pfund (42 kg) wiegt, ist es wahrscheinlich das 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 zu starten. Da so viele aber nicht in 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, das 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/s bei der 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/s 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 auch dies 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 Orbcommsatelliten ist dies schon geplant.
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Falcon 1e (2007)Startmasse: 38.555 kg Startpreis: 8.5 Millionen Dollar Stufe 1: Stufe 2 Verkleidung: |
Falcon 1e (2009)Startgewicht: 46.670 kgLänge: 27.40 m Durchmesser: 1.70 m Nutzlast: 900 kg in eine 9.1 Grad geneigte Bahn in 200 km Höhe (1010 kg auf den SpaceX Webseiten, 900 kg nach Information auf der "Small Satellite Conference") 430 kg einen sonnensynchronen 800 km hohen Orbit. Startpreis: 11 Millionen Dollar Stufe 1: Stufe 2 Verkleidung:
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Performance
der Falcon 1/1eSpaceX gibt folgende Daten für die Genauigkeit des erreichten Orbits an:
Die Angaben für Inklination und Orbithöhe sind für eine Rakete mit flüssigem Triebwerk 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 Angaben). 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 Bahn 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. € | 22 Mill $ |
| Nutzlast (98 °, 600 km Orbit) | 170 kg | 430 kg | 240 kg | 810 kg | 1195 kg | 1200 kg | 400 kg | 1500 kg |
| Preis pro Kilogramm | 46.400 $ | 25.700 $ | 56.250 $ | 29.600 $ | 20.100 $ | 11.200 $ | 18.750 $ | 18.700 $ |
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, das nicht so viel von dem 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 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..
© der Bilder: SpaceX
Von mir gibt es mehrere Bücher zum Thema Trägerraketen. Mein bisher
umfassendstes Werk ist ein zweibändiges Lexikon über Trägerraketen mit jeweils
rund 400 Seiten Umfang. Eine sehr gute, kompakte Übersicht über die Trägerraketen Russlands,
Europas, Chinas, Japan Indiens und verschiedener Nationen (Brasilien, Israel,
Australien, Nordkorea, Südkorea, Iran) ist das Raketenlexikon: Band 2: Internationale Trägerraketen
Speziell mit der Geschichte der Trägerraketenentwicklung in Europa beschäftigt sich das zweibändige Wert Europäische Trägerraketen 1+2. Band 1 behandelt die nationalen Trägerprogramme (Black Arrow und Diamant) , die glücklose Europa-Rakete und die Ariane 1-4. Band 2 die beiden aktuellen Projekte Ariane 5 und Vega. Beide Bücher sind voll mit technischen Daten, Details zur Entwicklungsgeschichte und zu den Trägern.
Mehr über diese Bücher und weitere des Autors zum Themenkreis Raumfahrt, finden sie auf der Website Raumfahrtbucher.de.
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