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Den Anstoß zu meinem heutigen Blog liefert dieser Artikel auf Space Review. Es geht darin um die Auftragsvergabe der NASA an das Starship und was dabei schieflief. Ich habe ja schon nach der Auftragsvergabe (auch schon sechs Jahre her) einen Blog verfasst, in dem ich das ganze für den größten Unsinn gebrandmarkt habe. Denn schon damals stimmte ja nichts. Das SpaceX-Konzept war das riskanteste – ein 53 m hohes Starship soll auf der unebenen Mondoberfläche landen, ohne umzukippen, und nur wenn es absolut senkrecht steht, funktioniert auch der Aufzug, von dem wir übrigens bis heute nicht wissen, wie er umgesetzt wird. Vor allem aber ist das Starship kein Mondlander. Der sollte, weil wir über eine große Geschwindigkeitsänderung reden, leicht sein, muss aber nicht aerodynamisch sein. Das Starship war schon in der Planung mit 100 t Trockenmasse nicht leicht (der Apollo Mondlander hatte eine kombinierte Trockenmasse von beiden Stufen zusammen von 4,4 t) es war nicht als Mondlander konzipiert und es wäre ohne aufzutanken nie zum Mond gekommen. Für die NASA wichtig wäre, das das Gefährt zahlreiche Komponenten beinhaltet, die, wenn sie ausfallen, zu einer Katastrophe führen. Solche gibt es in jedem Raumfahrzeug, sonst wäre es zu schwer, aber beim Starship sind es sehr viele, wie schon die gescheiterten Flüge in der Vergangenheit zeigten. Was nutzt eine Engine-Out-Capaility wenn als Folge z.B. bei Flug 7+8 die anderen -triebwerke auch ausfallen? Der Aufzug ist auch so eine Single-Point-of-Failure Angelegenheit. Wenn er nicht senkrecht steht, wird er nicht funktionieren.

Der Artikel zeigt, dass es eigentlich nur einen Grund gab, warum man SpaceX wählte, nämlich weil es das günstigste Angebot war und der Kongress für die erste Tranche nur ein Viertel der benötigten Mittel genehmigte. Kathy Lueders, die damals bei der NASA verantwortlich für die Auftragsvergabe an SpaceX war, ist übrigens inzwischen bei SpaceX angestellt und seit Mai 2023 General Director der Starbase. Damit ist sie auch verantwortlich für die Explosionen einer Superheavy und eines Starships letztes Jahr bei Tests auf der Starbase. Besser kann sie ihre Kompetenz nicht selbst hervorheben.

Der Auftrag wurde im April 2021 vergeben. Das war also noch vor dem ersten Testflug des Starships zwei Jahre später. Aber schon damals war doch klar wie man bei SpaceX entwickelt, denn es gab seit der Ankündigung schon Tests, zuerst nur an der Startrampe, dann flog das Starship in 10 bis 16 km Höhe, um die Landung zu simulieren. Bis zum Vergabezeitpunkt war keiner der vier Versuche zu Landen erfolgreich, das gelang erst am 6.5.2021 nach der Auftragsvergabe. Zu diesem Zeitpunkt war auch schon der erste Termin für einen orbitalen Startversuch geplatzt.

Es war also schon damals abzusehen, dass SpaceX im Zeitplan hinterherhinkt und vor allem die Entwicklung deutlich schwerer und mit mehr Rückschlägen begleitet ist. Trotzdem sollte die Mondlandung vor Ende 2024 stattfinden. Ich denke aber niemand bei der NASA hätte die Fantasie gehabt, dass das Starship sechs Jahre später immer noch in der Testphase ist, mit 12 Testflügen, mehr als jede andere Rakete in der Geschichte, mit drei Versionen, weil die Nutzlast zu gering ist und noch nicht einmal einen Orbit erreicht hat. Ja selbst in den Testflügen erkennt man keinen Fortschritt: seit man bei Flug 5 den Booster barg und das Starship heil bis zum Wasser kam, also das spätere Flugprofil zum ersten Mal erfolgreich durchgeflogen wurde, fliegt das Starship immer noch dieses Profil nach.

Vor allem war aber abzusehen das die NASA anstatt auf ein erprobtes Konzept – ein nur für die Landung auf dem Mond entwickeltes Raumfahrzeug in Leichtbauweise mit einer oder zwei Stufen (die anderen beiden Vorschläge) auf etwas völlig Neues setzte, das völlig unerprobt war:

• Ein über 100 t schweres Raumfahrzeug das eigentlich für LEO Missionen gedacht ist (der Artikelautor ist auf Musks Marsankündigungen hereingefallen, das Starship kann nicht auf dem Mars landen, außer es führt jede Menge Treibstoff mit sich und hat dort eine feste Landeplattform).
• Die Landung auf der Erde selbst ist nicht mal so viel anders als wie beim Space Shuttle oder dem X-37B neu ist eigentlich nur die Wende vor der Landung.
• Aber das Starship kommt nur zum Mond, wenn man es oft auftankt, mit Flüssigkeiten die -160 bis -180 Grad kalt sind und leicht verdampfen. Wie dies gehen soll, wusste SpaceX wahrscheinlich schon damals nicht, Voraussetzung sind Starts in schneller Folge, selbst SpaceX nennt 12-24 Tage Turnover, trotzdem könnte bei 10 bis 15 benötigten Starts so das Auftanken bis zu einem Jahr dauern.
• Wie schon erwähnt wurde das Starship weder für eine Landung auf unebenem Gelände konzipiert, noch für den Transport von Astronauten ohne Serviceturm. Auf der Erde kollabierte es mehrmals oder fiel um was doch starke Zweifel daran lässt das es problemlos auf dem Mond landen kann und die Astronauten es verlassen können.

Blue Origin als einer der beiden anderen Mitbewerber protestierte und bekam im Oktober 2025 dann doch noch einen Auftrag, auch weil das Starship in zwei Jahren Testflügen keinerlei Fortschritte vorweisen konnte. Inzwischen scheint Blue Origin trotz viereinhalb Jahren Verzögerung SpaceX überholt zu haben. Die Trägerrakete New Glenn flog mehrmals erfolgreich, damit steht die Trägerrakete zur Verfügung, anders als beim Starship. Kürzlich zerlegte eine Explosion das Pad, aber das ist beim Starship noch öfters vorgekommen. Die Äußerung von Jared Isaacman, das Blue Origin doch eine andere Trägerrakete nehmen sollte, lässt darauf schließen das man im NASA Management auch Blue Origin vorne sieht, denn wäre das Starship weiter würde es zuerst zum Zuge kommen und der Blue Moon Mondlander erst bei der nächsten Artemismission, frühestens 2029.

Es irrt übrigens der Artikel bei der Summe: Der Auftrag an SpaceX wurde mehrfach aufgestockt und liegt inzwischen bei 4 Mrd. Dollar, davon hat bis zum 28.5.2025, also auch schon ein Jahr her SpaceX 2,9 Milliarden oder 65 % erhalten. Seitdem wohl nichts, weil nach Meilensteinen bezahlt wird und die Firma hat keine neuen mehr erreicht. Damit hat die NASA, wenn man das Jahr 2025 abzieht, weil seitdem keine Mittel mehr flossen, ein Viertel der 12 Milliarden Dollar die bis 2025 für das Starship ausgegeben wurden, finanziert, ob davon auch Geld in die Anpassungen an die Mondlandung floss, weiß man nicht, ich vermute aber nicht, denn zumindest die NASA würde jeden noch so kleinen Fortschritt melden.

So, nach dieser Nachlese zum HLS Kontrakt komme ich zu meinem Hauptthema. Nämlich wie es auch bei SpaceX hätte gehen können, wenn ja, wenn dort nicht nach Dogmen des CEO entwickelt wird, sondern rationale Entscheidungen getroffen werden.

2021 hatte SpaceX die Falcon Heavy schon im Einsatz, die stärkste Trägerrakete derzeit. Sie hätte einen Mondlander transportieren können. Realistisch weil, er sicher schwerer als der Apollo Mondlander ist und auch ein größeres Δv braucht, nicht mit einem Flug, aber ich denke mit zwei, maximal drei Flügen. Auch hier braucht man die Auftanktechnologie, aber das ist bei Blue Origin auch so. Der Unterschied zum Starship ist das man nicht 10 oder 15-Mal auftanken muss (die genaue Zahl ist nicht bekannt doch da man nach meinen Berechnungen rund 9-10 t Treibstoff beim Starship braucht um 1 t Trockenmasse zum Mond und wieder in den Haloorbit zu bringen, schlagen kleine Gewichtsveränderungen gravierend auf die Zahl der Tankflüge durch). SpaceX hat zudem eine Startrampe in Vandenberg (bald zwei) und zwei im Cape Kennedy im Einsatz von wo die Falcon Heavy starten könnte – so braucht man auch keinen schnellen Turbaround an der Startrampe.

Meine Idee: die Falcon Heavy könnte einen Apollo-Style Mondlander mit zwei Stufen auf eine TLI bringen. Die erste Stufe würde den Mondlander in den Halo-Orbit bringen und nachdem die Besatzung umsteigt die Landung durchführen, die zweite Stufe würde sie wieder zur Orion in den Halo Orbit bringen. Die Triebwerke, die man dafür braucht, hat SpaceX schon, die Super-Draco haben über 60 KN Schub, der Apollo Mondlander maximal 45 kN und man kann mehrere kombinieren. Daneben arbeiten sie mit lagerfähigen Treibstoffen, sodass sowohl es weniger Probleme bei einem längeren Aufenthalt auf dem Mond gibt wie auch bei Verzögerungen des Starts der Orion.

Also habe ich das mal durchgerechnet. Zuerst mal zur Falcon Heavy. Ihre Daten sind nicht bekannt und die Website-Daten nicht nur für die Nutzlast, sondern auch Brennzeit passen nicht zur Masse. Ich habe sie auf Basis der Falcon 9 modelliert, deren echte Nutzlast bekannt ist und sie hat folgende Daten (nicht wiederverwendbare Version):

Rakete: Falcon Heavy Real

Ohne Nutzlast würde diese Version 48 t Resttreibstoff in einem LEO aufweisen. Mit vollbetankter dritter Stufe kommt man auf 55 t Nutzlast in den LEO. (Web Site Angabe 63,8 t) Es ist die Version ohne Bergung um die Nutzlast zu maximieren.

Die letzte Stufe fasst maximal 119 t Treibstoff. Real wäre es am sinnvollsten zuerst zwei Tanker zu starten, also Behälter mit Treibstoff und einer Transfervorrichtung. Wenn ich mit 18:1 als Strukturquotient arbeite würde ein Tankflug einen 55 t schweren Tank (leer 3 t) in einen 300 km Orbit bringen, der ist für einige Wochen stabil. Zwei Tankflüge würden es erlauben, beim dritten letzten Start mit der Stufe, die auch noch etwas Resttreibstoff hat, eine Nutzlast von 39 t in den LEO befördern und die Stufe mit 119 t Treibstoff vollzutanken. Eine Alternative Vorgehensweise ist es beim letzten Start die volle LEO Nutzlast von 55 t auszunutzen und nur 2 x 52 t = 104 t Treibstoff aufzutanken.

Vom 300 km Orbit in einen 450.000 km TLI braucht man weitere 3122 m/s die bei dem von mir angenommenen spezifischen Impuls von 3273 m/s einem Faktor von 2,6 zur LEO Masse entsprechen. Damit kann man die Masse in den TLI Berechnen:

Schon ein Tankflug würde also ausreichen einen Mondlander zu starten, der doppelt so schwer wie der Apollomondlander ist. Bei zwei Tankflügen wäre die letzte Stufe leer und der Mondlander die Nutzlast, Treibstoff müssten dann die beiden Tankerflüge bringen. Trotzdem braucht man nicht die vollen 104 t Treibstoff, es würden 49,5 t pro Flug reichen, was einen leer 5,5 t schweren Tanker erlaubt. Der muss also nicht mal besonders leichtgewichtig sein.

An der Stelle ein Break, denn wie ich beim Weiterrechnen feststellte, wirds doch knapp mit der Nutzlast und ich habe noch weitere Alternativen diskutiert, die ich im nächsten Blog weiter ausführe. Was man aber schon jetzt konstatieren kann: Die Nutzlast der Falcon Heavy würde bei drei Tanks sicher ausreichen für einen Mondlander, wenn die Firma hochenergetische Treibstoffe wie ihr Konkurrent Blue Origin einsetzt. Anders als Blue Origin hat sie aber die Trägerrakete schon im Einsatz, muss sie nicht erproben und müsste nur den Mondlander entwickeln.