Nachlese IFT-8 und Vorschau auf IFT-9

Schon vor einer Woche hat Elon Musk den nächsten Start eines Starships für diese Woche angekündigt. Aber wie üblich fand er natürlich nicht statt. In einem Update spricht SpaceX nun von einem möglichen Starttermin ab dem 27. Mai 2025. Dabei ging es auch um die Unglücksursache für Flug 8.

Bei Flug 8 zündeten wieder beim Boostback zwei der 14 Triebwerke nicht, eines der beiden aber bei der Landung. Dies hat man untersucht und anders als bei früheren Vorkommnissen auch eine Erklärung gepostet:

The most probable cause for engines not relighting during the boostback and landing burn phases was traced to torch ignition issues on the individual engines caused by thermal conditions local to the igniter. Post-flight testing was able to replicate the issue and engines on future flights will have additional insulation as mitigation.

Also der Zünder, der mit einer Zündfackel arbeitet, arbeitete nicht korrekt. Wie immer bei SpaceX löst man nicht das Problem dadurch, das man einen Zünder baut der unter den realen Bedingungen funktioniert, sondern baut einfach eine Isolationsschicht um ihn. Kann funktionieren muss aber nicht. Zumindest erklärt dieses Verhalten die Beobachtung, dass bei der Landung man jeweils neben den gebündelten Flammen man immer noch eine weitere sieht die sich teilweise an der Wand entlang bewegt. Wenn weiter Treibstoff gefördert wird (ohne aktive Turbopumpen mit dem niedrigen Tankdruck) der aber nicht gezündet wird, verbrennt er erst beim Verlassen des Triebwerks, dann aber bei niedriger Geschwindigkeit da im Triebwerk ja keine Verbrennung stattfindet, wenn er mit den Flammen der anderen Triebwerke in Kontakt kommt.

Dias wichtigere Ereignis war aber das Abschalten von Triebwerken beim Starship und der Kontrollverlust. Dazu schreibt SpaceX:

Approximately five and a half minutes into its ascent burn, a flash was observed in the aft section of the vehicle near one of the center Raptor sea level engines followed by an energetic event that resulted in the loss of the engine. Immediately after, the remaining two center Raptor engines and one of the Raptor vacuum engines shut down and vehicle control authority was lost. Telemetry from the vehicle was last received approximately nine and a half minutes into the flight, or a little more than two minutes following the first flash observation, at which point all engines had shut down.

Das eine Triebwerksexplosion die Ursache ist, wurde schon spekuliert. Leute die den Videocast genau anschauten, sahen einen Blitz auf einem Monitor, den sie als Triebwerksexplosion deuteten. Sehr komisch arbeitet auch das Sicherheitssystem des Starships:

Contact with Starship was lost prior to triggering any destruct rules for its Autonomous Flight Safety System, which was fully healthy when communication was lost. It is expected that the Autonomous Flight Safety System fired upon loss of communication, ensuring vehicle breakup following the mishap. The vehicle was observed to re-enter the atmosphere and break apart following the loss of communication.

Also meiner Ansicht nach sollte man eine Rakete zum frühestmöglichen Zeitpunkt sprengen, wenn man wie bei diesem Start nach 8 Minuten 4 Sekunden die Rakete unkontrollierbar ins Taumeln gerät, dann sollte man sie sprengen. Ich vermute, man hat auch hier bei SpaceX sich den Job leicht gemacht, denn wenn es 9 Minuten 30 Sekunden nach dem Start das FTS nicht aktiv war, als man die Telemetrie verlor, dann ist dann schon nach dem Zeitpunkt, zu dem man einen Orbit erreicht haben sollte (nach Flugplan bei 8:44). Was für einen Sinn macht ein Sicherheitssystem dessen Regeln erst aktiv werden, wenn der Flug vorbei ist? So vermutet „expected“ auch SpaceX – wie beim vorletzten Start – nur das es funktionierte, weil man in beiden Fällen keine Telemetrie mehr vom Schiff hatte.

The most probable root cause for the loss of Starship was identified as a hardware failure in one of the upper stage’s center Raptor engines that resulted in inadvertent propellant mixing and ignition. Extensive ground testing has taken place since the flight test to better understand the failure, including more than 100 long-duration Raptor firings at SpaceX’s McGregor test facility.

Also ein nicht näher charakterisierter Hardwareunfall. Wenn man diesen erst durch 100 Zündungen verstehen muss („to better understand the failure“) spricht das dafür, dass man immer noch nicht ganz genau geklärt hat, woran es lag und man die Triebwerke vor dem ersten Einsatz eben nicht ausreichend getestet hat. Die Lösung bei SpaceX ist wie üblich Frickelei:

To address the issue on upcoming flights, engines on the Starship’s upper stage will receive additional preload on key joints, a new nitrogen purge system, and improvements to the propellant drain system. Future upgrades to Starship will introduce the Raptor 3 engine which will include additional reliability improvements to address the failure mechanism.

„preload on key Joints“, von Deepl übersetzt mit „Vorspannung an den wichtigsten Verbindungen“, sagt mir jetzt nichts. Aber die beiden anderen Maßnahmen verbessern nicht die Triebwerke selbst, sondern sollen nur verhindern, dass ein Feuer auf andere Triebwerke übergreift. Wenn bei zwei Flügen schon ein Triebwerk von zwölf eingesetzten Raptiren explodiert und man später die Raptor 3 ja auch in der ersten Stufe mit 33 Triebwerken einsetzen wird, dann werden die nächsten Flüge noch unterhaltsam werden.

Zum Schluss noch das:

While the failure manifested at a similar point in the flight timeline as Starship’s seventh flight test, it is worth noting that the failures are distinctly different. The mitigations put in place after Starship’s seventh flight test to address harmonic response and flammability of the ship’s attic section worked as designed prior to the failure on Flight 8.

Also beide Flüge scheiterten, aber aus unterschiedlichen Ursachen. SpaceX sieht das wohl als gute Nachricht, ich eher als eine schlechte. Frage: wie viele mögliche Fehlerquellen gibt es dann noch? Würde voraussetzen das man das mal untersucht hat, woran ich nach dem achten Flug nicht glaube.

In jedem Falle wird das Starship durch die Nachbesserungen noch schwerer werden und die Nutzlast sinkt ja laufend ab. Nach Flug 3 gab es von Musk die offizielle Angabe das dieser Flug 40 bis 50 t Nutzlast in den Orbit gebracht hätte. Ich berechnete aufgrund des verbliebenen Resttriebstoffs 43 t. Seitdem sank dieser Resttreibstoff weiter ab. Bei den beiden letzten Flügen kam es ja nicht zum Brennschluss aber es gibt andere Indizien. Bei Flug 7 waren zehn Starlink V2 Simulatoren an Bord, also 15 bis 20 t Nutzlast je nach Gewicht (wird mit 1,5 bis 2 t angegeben). Bei Flug 8 hat man die Zahl schon auf sechs reduziert, also 9 bis 12 t. Das ist so weit von den 100 t Zielnutzlast weg, dass ich weder glaube, dass die veröffentlichten Ziele erreicht werden, noch dass, bei reduzierter Nutzlast auch das Starship im Einsatz günstiger wird als die Falcon 9. Vergessen wir nicht: ob man ein Starship wiederverwenden kann ist noch nicht ausgemacht. Im Ozean niedergehen oder bei einem Startturm landen auf einer kleinen Plattform, sind zwei unterschiedliche Dinge und bisher brach nach jeder Landung ein Feuer beim Starship aus, das passierte übrigens auch bei einer gelungenen Landung bei den Hopser-Tests (bei SN10 am 3,3,2021).

Immerhin: SpaceX hat nun von der FAA eine Genehmigung für 25 Starts dieses Jahr, ohne weitere Genehmigungen für jeden einzelnen Start.

Intern schon vom Starship verabschiedet?

Es häufen sich die Anzeichen, dass SpaceX intern, also zumindest die Prsonen, die für die Einnahmen und das Alltagsgeschäft verantwortlich sind, sich vom Starship verabschiedet haben. Primär hat das Starship nur eine Aufgabe: Starlink Satelliten zu starten. Aufgrund seiner hohen Leermasse ist es für höhere Orbits, GTO-Transporte oder gar interplanetare Missionen schlecht geeignet. Ohne auftanken geht bei vielen dieser Missionen nichts und das macht den Start bestimmt nicht billiger und muss auch erst mal funktionieren.

Ursprünglich war geplant das die erste genehmigte Ausbaustufe des Starlink Netzes. Inzwischen „V1“ genannt, mit den Falcon 9 aufgebaut werden sollte, mit Satelliten die 200 bis 225 Kg wiegen, 50 bis 60 konnten pro Start transportiert werden. Die weitere Ausbaustufe – zuerst auf 12.000 Satelliten, später wenn die Pläne auch genehmigt werden bis zu 42.000 dann mit dem Starship. Diese Satelliten „V2″ genannt sollten erheblich schwerer sein und 1.500 bis 2.000 kg wiegen. Zu schwer für eine Falcon 9, zumindest wenn man weiter eine hohe Stückzahl transportieren will. Die Verzögerungen beim Starship führten schon dazu, dass SpaceX seit zwei Jahren eine kleinere Version, Starlink V2 mini“ mit 800 kg Gewicht startet. Nun hat man nochmals kleinere Satelliten entwickelt die nur 600 kg wiegen, sodass man nicht 20, sondern 26Stück mit einem Start ins All bringen kann. Das würde man sicher nicht tun wenn das Starship in absehbarer Zeit einsatzfähig werden würde.

Noch bedeutsamer ist diese Meldung: SpaceX möchte in Vandenberg eine weitere Startrampe haben. Dazu bauen sie SLC-6 einen ehemaligen Delta 4 Startplatz um. Zwei Pads sollen da entstehen und die Startrate von Vandenberg von 50 auf 100 erhöhen. Das Pikante: Das Pad ist nicht für das Starship, sondern die beiden Falcon Versionen. So ein Umbau ist keine kurzfristige Maßnahme. Alleine der Umbau dürfte längere Zeit brauchen, nach dem Bericht dürfte die Rampe nicht vor dem zweiten Halbjahr 2026 zur Verfügung stehen und das auch nur, wenn SpaceX ehrgeiziger Zeitplan umgesetzt werden kann. Dann wird man sicher noch einige Jahre brauchen bis man die Investitionskosten wieder rein holt. Im Bericht soll die Startrate bis 2028 kontinuierlich ansteigen.

Die Frage ist: wozu braucht SpaceX eine zweite Rampe in Vandenberg von dem aus Starts in hohe Breiten oder sonnensynchrone Bahnen möglich sind? Für alle Kunden die an Falcon 9 hängen, SpaceX will die Falcons selbst ja nach Einführung des Starships nicht mehr nutzen, reichen die bisher maximal 50 Starts pro Jahr mehr als aus, letztes Jahr gab es 14 Starts von Vandenberg mit Falcon 9, die nicht Starlink Satelliten an Bord hatten.

Für mich spricht viel dafür, dass man sich intern schon vom Starship verabschiedet hat. Selbst wenn man es mal einsatzbereit bleibt, dann dürfte die Nutzlast minimal sein und damit ist es auch Essig mit den vielen Satelliten pro Start. Ob man so überhaupt an die geplante Größe kommt ist für mich auch fraglich. Die Designlebensdauer der Starlink Satelliten beträgt 5 Jahre. Normal bei den meisten Satelliten, die ich kenne, ist das sie diese übertreffen. Bei den Starlink-Satelliten scheint diese Grenze aber real zu sein, vielleicht weil SpaceX um sie billiger zu machen nicht weltraumqualifizierte Hardware wie Solarzellen oder Computer einsetzt, die dann nicht so lange leben bzw. bei Solarzellen einen hohen Leistungsverlust durch kosmische Strahlung haben. Nach Jonathan McDowells Statistik von heute (25.5.2025) wurden 8.737 Satelliten gestartet. Nur 7.586 sind noch aktiv. Bedenkt man, dass vor dem 25.5.2020, also vor fünf Jahren nur 300 Satelliten gestartet wurden. so scheint die Lebensdauer sogar noch geringer zu sein. De fakto kommt SpaceX in ein bis zwei Jahren an den Punkt, wo sie mit den Falcon 9 nur noch die Zahl der funktionsfähigen Satelliten konstant halten kann, nicht mehr das Netz ausbauen. Daher auch die neue Startrampe in Vandenberg, die 50 weitere Starts pro Jahr ermöglichen soll.

Mit den Falcons ist die geplante Konstellation aber nicht aufbaubar. Bisher sind 1.137 Satelliten aus den unterschiedlichsten Gründen nicht (mehr) operativ, das entspricht der Anzahl, die bei den ersten 19 Flügen gestartet wurde. Der 19.te Start fand am 16.2.2021 statt. Das war vor 4 Jahren, 3 Monaten. Beim obigen Dokument wurden maximal 50 Starts pro Launch Complex/Jahr genannt. Bei nun zusammen vier LC sind das also 200 Starts pro Jahr. Würde SpaceX damit nur Starlink Satelliten starten, keine anderen Nutzlasten, so wären das in den 51 Monaten 850 Starts, die bei derzeit maximal 26 Satelliten pro Start 22.100 Satelliten entsprichen, also deutlich unterhalb der Ausbaustufen von 32.000 und 42.000 Satelliten. Mehr noch: man kann damit rechnen, dass die „Mini“ Satelliten auch weniger können, also die verfügbare Bandbreite kleiner ist und so wenige Nutzer gleichzeitig bedienen können.