Vorschau auf den dritten Testflug des Starships (ITF-3)

Abhängig vom Termin der Freigabe durch die FAA, plant SpaceX den nächsten und dritten Testflug des Starships ab dem 14 März. Die FAA hat ihre Untersuchung schon am 26. Februar 2024 abgeschlossen. Ein präzisen Starttermin gibt es noch nicht, aber eine Webcastankündigung für 7:30 Ostküstenzeit, was einen Start um 8:00 Ostküstenzeit nahelegt, das wäre 13:30 bzw. 14:00 unserer Zeit. Waren es bei der ersten FAA Untersuchung noch über 60 Punkte, die SpaceX abarbeiten musste, so waren es nur noch 17, 10 für das starship und 7 für die Superheavy. Die Nutzlast ist diesmal Starship 28, das schon zwischen März und April 2023 also noch vor dem ersten Testflug zusammengebaut wurde, das zeigt schon die Verzögerungen die das Programm jetzt schon hat. Die erste Stufe ist Booster 10, der zwischen Juli und Oktober 2023 zusammengebaut wurde. Die beiden Starships 26 und 27 die zwischen diesem und dem beim letzten Testflug gestarteten mit der Nummer 25 liegen wurden wieder verschrottet oder dienen als Ausstellungstück. Dagegen folgt Booster 10 dem Booster 9, der beim letzten Start eingesetzt wurde.

Das Profil ist diesmal ein etwas anderes als bei den ersten beiden Tests. Bei dem war vorgesehen das kein ganzer Orbit durchlaufen wurde, sondern das Starship nach einem dreiviertel Orbit abgebremst und nahe Hawaii also mitten im Pazifik landen sollte. Der zweite Testflug sollte so 90 Minuten dauern, von dem Abheben bis zur Landung.

Inzwischen traut SpaceX wohl dem Starship nicht mehr eine so lange Betriebszeit zu und hat die Dauer auf unter 65 Minuten verkürzt, damit rückt der Landepunkt in den Indischen Ozean. Begründung: „“This new flight path enables us to attempt new techniques like in-space engine burns while maximizing public safety,”. Kann man glauben, sollte man bei der Erfahrung mit Aussagen dieser Firma und ihres CEO aber nicht. Im Pazifik gibt es noch mehr freie Fläche zum Landen als im Indischen Ozean – wobei, selbst wenn man den genauen Landezeitpunkt nicht einkreisen kann, der Aufschlagpunkt ja nicht irgendwo ist, sondern entlang des Flugpfades. Aber eigentlich sollte eine Firma, die seit über einem Jahrzehnt Landungen ihrer Dragos durchführen, selbst bei Unsicherheiten den Landepunkt auf einige Kilometer genau einkreisen können, sodass sie kein riesiges Gebiet dafür benötigt. Auch das zweite Argument, das man so ein Triebwerk im Weltraum erneut zünden kann, ist nicht stichhaltig. Jedes Starship muss, um den Orbit zu verlassen ihr Triebwerk erneut zünden. Da dies „neu“ ist kann man darauf schließen, das die bisherigen Tests immer eine suborbitale Bahn durchliefen, obwohl der CEO immer davon sprach, dass man wäre das Starship nicht vorzeitig beim letzten Test explodiert den Orbit erreicht hätte. Diesmal ist das Erreichen des Orbits Missionsziel, beim letzten Test war es nur bis zur Stufentrennung zu kommen und beim ersten Test war das Passieren des Startturms das Ziel. Gut wenn ich die Ziele nur niedrig genug ansetze, erreiche ich sie auch. Bei mir steigt mit jedem Starship Testflug der Respekt vor der NASA die 1981 – also zu einer Zeit, wo man lange nicht so viel wie heute in Computern simulieren konnte ohne zu testen – den ersten Testflug des Space Shuttles nicht nur in den Orbit ansetzte, sondern es auch noch landen ließ und das gleich bemannt!

Neu ist auch, dass man die Nutzlastverkleidung öffnen will. Dies ist nötig, wenn man Satelliten aussetzen will. Die bisherigen Verkleidungen waren nicht nur nicht öffenbar, sie bestanden auch nicht aus zwei Hälften, sondern waren verschweißt.

Ein von der NASA bezahlter Test wird Treibstoff vom Haupttank in den Landetank befördern. Das Starship hat einen eigenen Tank für die Landung. Der Test wird von der NASA bezahlt, da es eine der Technologien ist, die SpaceX beherrschen muss, um ihr Lunar Starship überhaupt aus einem Erdorbit heraus zu bekommen. Nachdem ihr CEO meinte, man käme mit vier bis acht Tankflügen aus, stellt sich nun heraus, dass es eher im Bereich von 10 bis 20 Flüge sind. Verwundert mich nicht, habe ich schon vor Jahren berechnet. Inzwischen ist der für das Starship verantwortliche NASA-Chef Jim Free besorgt, ob SpaceX es überhaupt schafft und die Landung des Lunar Starships ist um 27 Monate auf den September 2027 gerutscht. Elon Musk, der sonst so optimistische und bisher nie eingehaltene Zeitpläne von sich gibt, rechnet sogar mit einer bemannten Landung erst in fünf Jahren. Klar, die Hälfte der Finanzen für den Auftrag hat SpaceX schon für Papierarbeit bekommen, die sie sowieso für das Starship erledigen müssen. Nun kommt der Teil des Programms, der die Firma Geld kostet und es muss das Lunar Starship entwickelt werden und die Tankflüge erfolgen. Da rutscht das Programm in der Prioritätenliste des CEO nach hinten.

Blue Origin, die erst nach Protesten zwei Jahre nach SpaceX ihren Auftrag erhalten haben, kündigten vor wenigen Tagen an, das sie noch vorher, 2025, ihren Testflug ihres Blue Moon Landers durchführen. Blamabel: zwei Jahre Zeitvorsprung in ein Jahr Verzug umgewandelt und das in weniger als drei Jahren. Jim Free kommentiert Musks Aussage so „My view of that,” Free said, “is that we have a contract with SpaceX that says they’re going to launch our crew in the end of 2026.“. Angesichts anderer Verträge die SpaceX aufkündigte, als sie feststellten ,dass es sich für sie nicht lohnt (Stratolaunch) oder die dann plötzlich viel teurer wurden (Dragon) wäre ich da vorsichtig. Immerhin es gibt Fortschritte an anderen Arbeiten, so werden derzeit Tests des Dockingadapters des Lunar Starships mit dem der Orion durchgeführt.

Eine Nutzlast und sei es nur Ballast das eine Nutzlast simuliert, ist wieder nicht an Bord. Das verwundert, wenn man die Logik von Elon Musk nimmt:

“Flight 2 almost actually made it to orbit. In fact, ironically, if had had a payload it would’ve made it to orbit,” said SpaceX founder Elon Musk during a company talk earlier this year. “The reason that it didn’t quite make it to orbit was because we vented the liquid oxygen and the liquid oxygen ultimately led to fire and an explosion.”

“We wanted to vent the liquid oxygen because we normally wouldn’t have that liquid oxygen if we had a payload. So ironically, if it had a payload, it would’ve reached orbit. And so, I think we’ve got a really good shot of reaching orbit with Flight 3,” he added.

Also in der Logik von Elon Musk hätte man den Orbit mit einer Nutzlast erreicht, obwohl das Starship dann schwerer ist. Und nach dieser Logik lässt man dann Sauerstoff ab, damit es noch leichter wird, obwohl es ja den Orbit erreichen sollte, wenn es schwerer ist und nach dieser Logik lädt man auch nicht vor dem, Start so viel Treibstoff zu wie man benötigt, sondern mehr Sauerstoff, den man dann während die Triebwerke arbeiten ablässt. Muss man nicht kommentieren, spricht für sich selbst und den Verstand den der CEO hat.

Eine Erklärung gibt es auch für die Explosion der ersten Stufe SuperHeavy:

“The most likely root cause for the booster [rapid unscheduled disassembly] was determined to be filter blockage where liquid oxygen is supplied to the engines, leading to a loss of inlet pressure in engine oxidizer turbo pumps that eventually resulted in one engine failing in a way that resulted in the loss of the vehicle,” SpaceX stated. “SpaceX has since implemented hardware changes inside future booster oxidizer tanks to improve propellant filtration capabilities and refined operations to increase reliability.”

Für mich ist die Erklärung aber nicht schlüssig, denn auf dem Video sieht man das schon vorher nacheinander alle 12 Triebwerke die den Boostbackburn durchführen sollten, ausfielen und die Abbremsung nicht erreicht wurde. Auf dieses Ereignis wurde nicht eingegangen. Der erste Testflug zeigte ja, dass die SuperHeavy ihre anderen Triebwerke noch weiter betreibt, selbst wenn nicht nur eines, sondern sechs ausfallen. Was also passierte bei den anderen 11 Triebwerken?

Inzwischen häufen sich auch die Parallelen zur sowjetischen N-1, der einzigen Rakete mit ähnlich vielen Triebwerken die jemals flog. Auch bei ihr scheiterte der Jungfernflug 3L, weil Metallsplitter in eine Turbopumpe gerieten und diese explodierte und dabei die umliegenden Triebwerke ebenfalls beschädigte. Daraufhin baute man Filter in die Triebstoffleitungen ein. Ich finde das sehr komisch, weil solche Filter bei keiner anderen Trägerrakete erwähnt werden auch nicht der Saturn V die ja ähnliche Dimensionen hat.

Der Flug

Alle Angaben wurden von SpaceX übernommen. Alle Zeiten sind ungefähre Angaben.

STD./MIN./SEK	EREIGNIS
01:15:00	Der Flugdirektor führt eine Umfrage durch und gibt GO für Betankung
00:53:00	Starship LOX Betankung beginnt
00:51:00	Starship Methan Betankung beginnt
00:42:00	Booster LOX Betankung beginnt
00:41:00	Booster Methan Betankung beginnt
00:19:40	Vorkühlung der Raptors in beiden Stufen
00:03:30	Betankung Superheay ist abgeschlossen
00:02:50	Betankung Starship ist abgeschlossen
00:00:30	Der Flugleiter von SpaceX gibt GO für den Start
00:00:10	Aktivierung des Flammenabweisers
00:00:03	Die Zündsequenz des Raptors beginnt
00:00:00	„Spannung garantiert“

STD./MIN./SEK	EREIGNIS
00:00:02	Abheben
00:00:52	Max Q (Moment der höchsten mechanischen Belastung der Rakete)
00:02:42	Booster MECO (die meisten Motoren werden abgeschaltet)
00:02:44	Hot-Staging (Starship Raptor-Zündung und Stufentrennung)
00:02:55	Booster-Boostback-Burn-Start
00:03:50	Abschaltung des Booster-Boostback-Burns
00:06:36	Booster ist transsonisch
00:06:46	Start der Booster-Landung
00:07:04	Landung der Superheavy
00:08:35	MECO Starship
00:11:56	Nutzlasttür öffnen
00:24:31	Demo zum Treibstofftransfer
00:28:21	Nutzlasttür schließen
00:40:46	Wiederzündung eines Raptor zum Verlassen des Orbits.
00:49:05	Eintritt in die Atmosphäre
01:02:16	Raumschiff in die aerodynamische Phase
01:03:04	Raumschiff unterschreitet Schallgeschwindigkeit
01:04:39	„Eine aufregende Landung!“ (Aufschlag im Indischen Ozean)

Ich habe die Angaben von SpaceX übersetzt, bei den beiden letzten Punkten mussten die Anführungszeichen sein, weil die Aussage nichtssagend ist. Es gibt kein Klammersystem für die Rakete, sie hebt damit ab, wenn der Schub 1 g übersteigt. So macht die sonst übliche Marke T-0 keinen Sinn. Andere Raketen erreichen bei T-0 den Sollschub und werden dann noch kurz festgehalten um die Triebwerke auf korrekte Funktion zu testen. Heir scheint T-0 für die Zündung der letzten Triebwerke zu stehen, sie zünden nicht alle gleichzeitig.

Ebenso finde ich eine „aufregende Landung“ als falsche Bezeichnung für einen harten Aufschlag im Meer.

Vergleich von Schlüsselereignissen

Ereignis	Erster Start	Zweiter Test	Dritter Test
Max-Q	55 s	52 s	52 s
Brennschluss SuperHeavy	169 s	159 s	162 s
Abbremsung Superheavy	55 s, 13 Triebwerke	54 s	55 s
Landungsburn	23 s, drei Triebwerke	18 s	18 s
Brennzeit Starship	352 s	352 s	351 s

Gegenüber dem letzten Flug hat sich kaum etwas getan, während es bei Flug 1 (ITF-1) noch MaxQ etwas später erreicht wurde und die Triebwerke der Superheavy länger liefen, was für einen geringen Schub spricht. Die 3 Sekunden längere Brennzeit bei der SuperHeavy kann auch mit einer höheren Abtrenngeschwindigkeit und weniger Treibstoff für die „Landung“ auch hier wird die SuperHeavy nicht zum Startort zurückkehren, sondern vor Texas im Atlantik versinken.

Edit 13.3.2023:

SpaceX hat eine Lizenz zum Starten von der FAA bekommen. Das Wetter sieht gut aus. Backup-Startgelegenheiten gibt es bis zum 18.3.2024.