Starship – offene Fragen

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Auf den heutigen Artikel kam ich, weil ich überlegte, ob ich beim nächsten Grundlagenartikel etwas zu den Claims von SpaceX zu den Raptoren sagen sollte. Aber es gehört eigentlich nicht da rein, und dann gibt es noch weitere Neuigkeiten. Früher hatte ich ja so eine kleine Kolumne dazu. Ich habe in den Artikel einige Fragen aufgegriffen, die zumindest mir durch den Kopf gehen.

Kann das Starship täglich starten?

Gut, „täglich“ ist inzwischen ja von gestern. Inzwischen gibt es die Meldung, dass SpaceX in Louisiana zehn Startrampen für 100 Mrd. Dollar bauen will, die 1.000 Starts pro Jahr ermöglichen, also pro Rampe einen alle 3–4 Tage. Das Geld dürfte wohl vor allem durch weitere Tranchen der Aktien -13 sind ja geplant – die an die Börse gehen kommen.

Neben den verfügbaren Startrampen und der Reduktion der Vorbereitungszeit, die auch bei der Falcon 9 deutlich über 3–4 Tage pro Start liegt, ist das prinzipiell eher eine Frage, wie viele Starships man im Einsatz hat. Das Space Shuttle sollte mal mit fünf Orbitern 60‑mal pro Jahr starten, also jeder Orbiter im Mittel alle 30 Tage, was damals eine übliche Zeit war, um eine Rakete auf den Start vorzubereiten. Die Falcon 9 startete letztes Jahr über 160‑mal, aber auch hier ist nicht nur eine Rakete im Einsatz.

Das Folgende ist ein Auszug aus einer Liste aller Flüge der jeweiligen Erststufen:

Nummer Seriennummer Flüge Erststart Letzter Start
26 B1063 34 2020 2026
27 B1067 37 2021 2026
28 B1069 32 2021 2026
29 B1071 35 2022 2026
30 B1073 21 2022 2025
31 B1075 21 2023 2025
32 B1076 22 2022 2025
33 B1077 30 2022 2026
34 B1078 30 2023 2026
35 B1080 28 2023 2026
36 B1081 26 2023 2026
37 B1082 24 2024 2026
38 B1083 16 2024 2025
39 B1085 18 2024 2026
40 B1086 4 2024 2025
41 B1088 18 2024 2026
42 B1090 14 2024 2026
43 B1091 3 2025 2025
44 B1092 10 2025 2026
45 B1093 16 2025 2026
46 B1094 7 2025 2026
47 B1095 7 2025 2026
48 B1096 7 2025 2026
49 B1097 12 2025 2026
50 B1100 9 2025 2026
51 B1101 2 2026 2026
52 B1103 5 2026 2026

Ich habe nur die Falcons in die Liste genommen, die 2025/2026 zum letzten Mal geflogen sind, daher geht die Liste auch erst bei Nummer 26 los. Eventuell wird noch die eine oder andere Falcon 9, die zuletzt 2024 flog, noch einmal starten. Aber schon dies sind 27 Stück. Rein statistisch ist also jede Falcon 9 in den beiden Jahren nur zehnmal geflogen oder fünfmal pro Jahr.

Mit genügend Starships und Superheavys kann SpaceX also sicher tägliche Flüge durchführen, zumal SpaceX ja derzeit an vier Plätzen Startrampen baut. Die Falcon 9 kam mit zwei Startorten aus.

Wird das Starship wirtschaftlich sein?

Das ist die große Frage, die – so denke ich – zurzeit noch nicht mal SpaceX beantworten kann. Beim Space Shuttle gingen die Wirtschaftlichkeitsberechnungen davon aus, dass man den Orbiter nach der Landung kurz inspiziert und dann auf den nächsten Start vorbereitet, und so arbeitete die NASA auch bis zur Challenger‑Katastrophe. Die zeigte aber, dass dies leichtsinnig war. Danach wurde jeder Orbiter nach der Landung wochenlang gewartet, und das erhöhte die Flugkosten deutlich.

Die Starships sahen bei den letzten Flügen ziemlich ramponiert aus. Die Metalloberfläche oxidiert, die Hitzeschutzkacheln an den Ecken und Kanten sind abgeplatzt – etwas, das zum Beispiel beim Space Shuttle nie passierte (dort war die Verklebung der Kacheln ein Problem, die Kacheln hatten aber einen Zwischenraum, in dem sie sich ausdehnen konnten). Das Auswechseln von Kacheln dürfte die Kosten erhöhen, und vor allem: Das Starship startet so lange nicht.

Die Raptoren (siehe unten) haben jetzt schon Probleme, nur einmal zu arbeiten, geschweige denn, dass sie wie versprochen 1.000‑mal eingesetzt werden können. Bei einer klassischen Rakete, wie sie die Superheavy weitestgehend ist, entfällt der Großteil der Kosten auf den Antrieb. ULA gab für die Atlas V an, dass zwei Drittel der Kosten auf den Antrieb entfallen. Wenn SpaceX diese Triebwerke häufig auswechseln muss, dann sorgt das für erhebliche Zusatzkosten.

Das sind nur die Dinge, die man als Außenstehender sehen kann. Was intern aufgefallen ist, weiß man nicht, und bloß weil man sich etwas vornimmt, bedeutet das auch nicht, dass man ein Ziel erreicht. Auch das zeigte schon das Space Shuttle.

Vor allem gibt es die interne Konkurrenz. Ich schätze auf Basis der Entwicklungskosten letztes Jahr einen Starship‑Start intern auf 300 Millionen Dollar. Was eine Falcon 9 intern kostet, weiß man nicht. Schätzungen anderer Autoren gehen von 40 bis 50 Millionen Dollar aus. Das Starship V2 hat ziemlich genau die doppelte Nutzlast einer Falcon 9, kostet aber das 6‑ bis 8‑Fache. Selbst wenn Starship V4 die 100 t Nutzlast erreicht, schließt es im Preis gerade mal zur Falcon 9 auf, und für jede Bahn jenseits eines 28‑Grad‑200‑km‑LEO nimmt die Nutzlast rapide ab. In einem 800 km hohen SSO liefert ein derzeitiges Starship nur noch 35 t anstatt 100 t in einen LEO.

Auch diesen Effekt kennen wir vom Space Shuttle: Das wiederverwendbare Gefährt wiegt eben mehr als das Doppelte der Nutzlast, anstatt wie bei einer Oberstufe einen Bruchteil dieser. Für alle Bahnen jenseits des LEO ist das Starship immer teurer als die Falcon 9.

Zu den Raptoren

Ich habe ja inzwischen den Grundlagenartikel für die Triebwerke in Arbeit, und ich dachte mir, ob ich auf das eingehe, was schon mal Vineyard in einem Kommentar gepostet hat und was ich inzwischen auch im deutschsprachigen Wikipedia‑Eintrag lese. Da werden die Raptoren als ein ganz besonderes (unterschwellig: besseres) Triebwerk gelobt, weil die Raptoren zwei Vorbrenner haben.

Gut, da stecken mehrere Probleme drin: Erstens, dass SpaceX‑Fans die Wikipedia‑Einträge bearbeiten und alles, was kritisch ist, herauslöschen und dafür irgendwelche Posts von Elon Musk als unverrückliche Tatsachen hineinschreiben. Da möchte man schon nichts korrigieren, das ist verschwendete Zeit.

Das zweite ist, dass ein Post von Elon Musk keine verifizierte Tatsache ist, sondern bestenfalls Wunschdenken. Bei Technik kann man die Korrektheit als Laie nicht nachprüfen, wohl aber bei den Terminen. Ich habe ChatGPT nach Vorhersagen über Termine suchen lassen und sie überprüfen lassen. Das Ergebnis:

Für die bisher identifizierten 20 konkreten Starship‑Prognosen komme ich (ChatGPT) zum Stand 27. August 2026 auf:

Bewertung Anzahl
richtig innerhalb des angekündigten Zeitrahmens 3
falsch / Termin klar verfehlt 13
teilweise richtig bzw. verspätet 2
noch nicht entscheidbar 2
Gesamt 20

Also drei von 18 Aussagen, die man eindeutig überprüfen kann, sind richtig, 13 falsch – das ist die überwiegende Mehrzahl. Damit scheidet für jemanden, der ernsthaft an einer Enzyklopädie arbeitet, Elon Musk eigentlich als Quelle aus. Man nutzt ja auch nicht die Bild‑Zeitung als Primärquelle (erkennbar an den vielen Referenzen auf Musk) für Wikipedia.

Gut, daran, dass Fans hier am Werke sind und deren Enthusiasmus in starkem Kontrast zu ihrem Wissen über Raumfahrt allgemein steht, kann ich nichts ändern. Aber ich kann mal an dem Postulat „Wundertriebwerk“ rütteln.

Ich fange mit der Tatsache an, dass die Raptoren zwei Vorbrenner haben: einen, der Sauerstoff im Überschuss verbrennt und die LOX‑Turbopumpe antreibt, und einen zweiten, der Methan im Überschuss verbrennt und die Methan‑Turbopumpe antreibt. Der Vorbrenner heißt zwar beim Vorbrenner‑Verfahren anders als der Gasgenerator beim Gasgenerator‑Verfahren, aber die Funktion ist die gleiche: Er erzeugt Gas für die Turbine der Pumpe.

Alle Raketen seit der A‑4, also seit 1942, kamen mit einem Gasgenerator/Vorbrenner aus. Man kann nun denken: „Oh, da haben die was Neues erfunden, man sind die schlau“, oder man kann denken: „Warum schaffte man es 80 Jahre lang mit nur einem Vorbrenner und braucht ausgerechnet SpaceX zwei?“

Zwei Vorbrenner sind genauso notwendig bei einer Rakete wie zwei Vergaser beim Auto. Wenn man viel Antriebsgas für den hohen Brennkammerdruck braucht, dann macht man den Vorbrenner einfach größer. Vorbrenner sind technisch gesehen wirklich nicht anspruchsvoll. Sie haben keine beweglichen Teile, sie müssen nicht aktiv gekühlt werden und brauchen auch keinen besonders geformten Injektor.

Ein ähnliches Beispiel: Alle größeren, seit Mitte der sechziger Jahre entwickelten russischen Triebwerke haben mehrere Brennkammern an einer gemeinsamen Turbopumpe. Es gibt wohl fertigungstechnische Gründe für diese Entscheidung, aber die Triebwerke sind dadurch nicht besser. Eher wird andersherum ein Schuh draus: Jedes Subsystem, das zusätzlich vorhanden ist, ist eine Fehlerquelle mehr.

Der wahre Grund für zwei Vorbrenner ist, dass SpaceX von den Vorbrennern Gas abzweigt und in die Tanks zurückleitet. Damit wird der Tankdruck aufrechterhalten. Macht man dies bei nur einem Vorbrenner – egal ob dieser methanreiches oder sauerstoffreiches Gas erzeugt –, dann erzeugt man in einem Tank eine Mischung, die leicht explodieren kann. Also muss man bei dieser Methode zwei Vorbrenner einsetzen.

Gelohnt hat es sich übrigens nicht, denn es entsteht aus dem enthaltenen Wasserdampf Eis, und das verstopft die Leitungen zu den LOX‑Sauerstoffturbopumpen. Das führt im besten Fall zu einer Abschaltung – am Anfang recht häufig. Danach baute man Siebe ein (übrigens hatte die N‑1 dasselbe Problem, und man hat es auch so „gelöst“. Bei der N‑1 funktionierte das nicht wirklich, und da seit IFT‑9 die Raptoren bei einer Gesamtzuverlässigkeit von ~ 89 % liegen, also jede elfte Zündung fehlschlägt – alle Zündungen, auch Boostbacks und Landungen, zusammengerechnet –, würde ich sagen, ist es bei den Raptoren nicht besser).

Beim letzten Teststart zündeten beim ersten Versuch vier Triebwerke nicht. Die Ursache: erneut Feuchtigkeit in den Triebwerken, die aus vorherigen Tests zurückblieb und nach dem Vorkühlen der Triebwerke zu Eis wurde. Würde dies das einzige Problem sein, so würde es ja reichen, einfach warmen, trockenen Stickstoff durch die Triebwerke durchzuleiten. Stattdessen hielt es den Start um neun Tage auf, und es mussten zwei Triebwerke ausgetauscht werden. Also schon dieses Abschalten nach wenigen Sekunden hat zu einer permanenten Beschädigung geführt.

Ja, das sind „Wundertriebwerke“, aber im negativen Sinn. Sie sind extrem empfindlich und extrem unzuverlässig. Es sind Mimosentriebwerke. Auch von den 1.000 Wiederverwendungen ist man weit entfernt. Nur bei der Superheavy B14 hat man für den zweiten Start aus drei gelandeten Boostern 29 Triebwerke zusammengesucht und nochmals verwendet. Das ist nicht mal ein Drittel der einmal geflogenen Triebwerke. Die ersten Space‑Shuttle‑Triebwerke der Columbia wurden dagegen fünfmal eingesetzt, und es musste keines ausgewechselt werden.

Aber mit den Raptor 3 wird alles besser, sagt da der SpaceX‑Fan. Wirklich? Also die Zuverlässigkeit des Raptor 3 ist nicht besser, beide Landungen der Superheavy bei IFT‑12 und IFT‑13 scheiterten, und wie soll ein Triebwerk, bei dem man vielleicht neue Fertigungsverfahren (3D‑Druck) einsetzt, aber nichts an der Konstruktion ändert, besser sein? Die Probleme wurden ja offensichtlich nicht gelöst.

Speziell von Musk, weniger von SpaceX, gibt es ja auch technische Angaben, die eine Überlegenheit reklamieren. Also man könnte es sich einfach machen: Warum sollte Musk bei Terminen falsch liegen, bei technischen Angaben aber nicht? Aber es gibt ja nachprüfbare technische Angaben:

Musk versprach für das Starship V1 100 t Nutzlast. Nach Abschluss der Testflüge waren es nach SpaceX 15 t. SpaceX versprach in derselben Folie aber für V2 100 t Nutzlast. Nach Abschluss der Flüge waren es 35 t. Und nun ratet mal, welche Nutzlast V3 hat – richtig, wieder 100 t.

Ebenso wurde für die Raptoren 2 von SpaceX und Musk ein Schub reklamiert, der nach den Folien bei V1 und V2 nicht erreicht wurde.

Das ist jetzt nicht so überraschend. Schon 2022 hatte das DLR für die Raptor 1 gezeigt, dass die Daten von Musk/SpaceX deutlich höher sind als, wenn man die veröffentlichten Daten in ein Berechnungsprogramm einspeist. 2025 hat dann das DLR dasselbe für Raptor 2 und Raptor 3 untersucht – mit demselben Resultat. Aufgrund der Physik steigt der spezifische Impuls oberhalb von 250 Bar Brennkammerdruck kaum noch an. Da die Düsen die gleichen bleiben, ist die Restenergie, die nicht genutzt wird, immer größer, und man braucht immer mehr Treibstoff, um den Eingangsdruck für die Turbine zu erzeugen. Pro 50 Bar mehr reden wir von netto etwa 3 m/s mehr. Musk reklamiert eine viel größere Steigerung.

Warum entwickelt SpaceX denn dann die Raptoren weiter? Nach den Raptoren, die jetzt mit 350 Bar arbeiten, sind ja noch weitere Steigerungen angekündigt worden. Sie haben keine andere Wahl. Die Weiterentwicklung wird nicht diktiert, besonders robuste oder zuverlässige Triebwerke zu bekommen – da mehr Druck überall im System höhere Lasten bedeutet (vom Vorbrenner, der mehr Gas liefern muss, über die Turbopumpe, die mehr Druck liefern muss, bis zur Brennkammer/Düse, die besser gekühlt werden müssen), ist eher das Gegenteil der Fall.

Aber V2 hat eben nur 35 t Nutzlast gehabt. Das leitet zum letzten Punkt über:

Die drei Versionen des Starships, die eigentlich nur eineinhalb sind

2020 war von einem Starship die Rede, kurz vor dem Jungfernflug tauchte dann erstmals eine Formulierung „die ersten Starships“ bei Musk auf. 2024 sollte es noch drei Versionen des Starships geben, 2025 wurde dann eine mehr daraus. Ich denke nach Abschluss von V3 wird dann auf den Folien ein Starship V5 noch auftauchen. Die Benennung als Vx täuscht aber darüber hinweg, dass aus Performancesicht (also wie viel Nutzlast im Orbit ankommt) es eigentlich nur zweieinhalb sind.

Der Schlüssel ist diese Abbildung von SpaceX. Starship V1 bis V3 sind praktisch gleich lang. Die Unterschiede kommen durch den Stufenadapter und das Triebwerksgerüst zustande. Nach der Tabelle werden bei der Superheavy von V1 bis V3 aber 400 t mehr Treibstoff zugeladen und beim Starship ebenfalls 400 t. Für diese Menge hätte man die Rakete um 16 m verlängern müssen. Real waren beim V1 und V2 die Tanks nicht voll gefüllt.

Mit den reklamierten Werten für das Raptor 3 hätte die Superheavy 7.455 t Schub und das Starship 1.518 t Schub haben müssen. Der Schub lag aber bei 7.100 t (V1/V2 Superheavy) bzw. 1.200 / 1.500 t.

Beim V3 sind nun, da die 3er‑Raptoren zum Einsatz kommen, die Tanks voll gefüllt. Alleine darauf beruht die Nutzlaststeigerung, die so auch kleiner ausfällt als jeweils vorher angekündigt. Auch nach der DLR‑Publikation, bei der noch nicht die Nutzlast von V2 bekannt war, sondern nur die Prognose von 100 t, hätte SpaceX, um auf die angekündigten 100 t Nutzlast für V2 zu kommen, das Starship um 46 t leichter machen müssen. Das geschah offensichtlich nicht. Im Gegensatz, V2 ist noch schwerer als V1.

Erst V4 wird eine wesentliche Neukonstruktion sein. Denn nun kommen drei weitere Triebwerke ins Starship, das zudem mit 2.300 t Treibstoff die Menge gegenüber V1 praktisch verdoppelt. Die Superheavy legt auch weitere 400 t Treibstoff zu, sodass die Treibstoffmenge gegenüber V1 summiert um 43 % steigt. Behält man die Startbeschleunigung der Superheavy bei – die offensichtlich durch die Optimierung auf die Bergung so hoch sein muss –, dann müssen die Triebwerke weiter im Schub steigen. Mehr Triebwerke kann SpaceX nicht unterbringen, und nach der DLR‑Analyse kann SpaceX auch nicht die Düsen erweitern.

Schon das Raptor 3 hat nun einen zu hohen Düsenmündungsdruck, der zu einer Unterexpansion führt, welche die Leistung absenkt. Für V4 wird der Schub noch gesteigert werden müssen. Nach der Folie beträgt der Schub eines Raptors im Starship V4 300 t und bei der Superheavy sogar 333 t – eine Steigerung um 11,25 % bzw. 21,3 %. Der unterschiedliche Wert kommt wahrscheinlich dadurch zustande, dass die Vakuum‑Raptoren einen anderen Schub haben. Da nicht angegeben wird, ob sich die Angabe auf Sea Level oder Vakuum bezieht, ist keine Aussage möglich (der Schub der Raptoren mit langer Düse ist kleiner als bei denen mit kurzer Düse auf Meereshöhe, aber im Vakuum größer).

Die 21,3 % Steigerung bei der Superheavy würden dann zu einem 75 Bar höheren Brennkammerdruck (425 Bar) passen. Eine andere Möglichkeit, die aber nur begrenzt möglich ist, wäre es, noch mehr Triebwerke in die Superheavy hineinzupacken. Es gibt ein FAA‑Dokument, das von 35 Triebwerken spricht, womit dann wieder der gleiche Faktor wie beim Starship gegeben wäre. Es ist aber von 2024 und damit älter als die Folie.

Kleines Detail am Rande: Im FAA Dokument fasst das Starship 2.650 t und nicht 2.300 t Treibstoff – wäre also nochmal größer.

Bisher fliegt ein nur wenig upgegradetes Starship also seit 2023 nun schon drei Jahre und dieses Jahr gab es erst zwei Starts, der nächste wird nicht vor Ende September erwartet – es gibt keine Aussage von SpaceX aber genügend Fans die mit Ferngläsern alles beobachten und dann die Zeiten in denen ein Schritt erfolgt ist mit vorherigen Starts vergleichen. Dabei waren die Raptor 3 bis jetzt die erste größere Änderung. Trotzdem ist es nicht so das es reibungsloser geht. Die ersten drei V2 Starts erreichten keinen Orbit, die eingefangenen und nochmals verwendeten Superheavys hatten Triebwerksausfälle, ebenso scheiterte die Landung bei den ersten beiden Starts von V3. Alle Starts durchlaufen eine suborbitale Bahn. Die auf 5-10 Mrd. Dollar geschätzten Entwicklungskosten wurden schon letztes Jahr mit 15 Mrd. Dollar übertroffen und es wird teurer, letztes Quartal waren es 930 Millionen Dollar bei nur einem Flug. V4 wird sicher nicht schneller einsatzbereit sein als V3, ich würde drauf tippen das auch 2028 noch Testflüge erfolgen. Schon die wenigen Änderungen zu V2 haben dieses Jahr zu wenigen Testflügen geführt. (Es wird interessant sein wie viele es sind, denn die SuperHeavy die für IFT-12 gedacht war, wurde ja letzten November gesprengt, etwas das natürlich auch geborgenen Superheavys und Starships passieren kann). Schlussendlich müssen sie noch demonstrieren, dass sie eine komplette Mission durchführen inklusive Landung des Starships.

Und dann kommt die 20+ Mrd. Dollar Frage: Lohnt es sich wirtschaftlich? Die Space Shuttles hatten weniger Probleme in den Orbit zu kommen und wieder zu landen, aber sie waren nie wirtschaftlich. Wenn SpaceX nach jedem Flug viele Kacheln austauschen muss, die Raptoren nur wenige oder nur einen Flug durchhalten, dann wird das Starship zu teuer. Das ist das eigentliche Problem, nicht wie lange SpaceX dafür braucht und ob es noch ein V5 geben wird. Aber sie werden weitermachen. Nicht weil es um eine wirtschaftliche Entscheidung geht, sondern um eine Entwicklung nach Dogma.

Was passieren könnte, wenn dann mal die Starships zum Mars aufbrechen und die SpaceX-eigene KI das Schiff steuert, hat schon 1979 Frank Zander in seinem Lied „Captain Starlight“ (welch ein Zufall) skizziert.

Dieser Beitrag hat einen Kommentar

  1. Vineyard

    @1.000 Starts pro Jahr: Das war die Zahl von „Captain Fanta“. (Ich glaube du weißt wen ich meine.)

    Der „große Vorsitzende“ selbst sprach ja auf Ex-Twitter von „mehr als 30 Starts PRO Tag“ was auf 365 Tage hochgerechnet 10950 Starts pro Jahr wären.

    @Triebwerk: Genau deswegen ging es mir auf die Nerven, dass der Pfeiffer, in dem Artikel ,den ich dir zuletzt geschickt habe, so sehr den „Rekord“ Brennkammerdruck gepriesen hat und dass er bei aller vermeintlicher Kritik am Starship das Triebwerk selbst in den Himmel lobt.

    Aber es erinnert mich an den aktuellen Hype um ein anderes „Wundertriebwerk“, welches afaik überhaupt noch nicht geflogen ist, aber wegen seiner Schaffung durch K.I. und 3D Druck in den Himmel gehoben wird. Dass und das es exotisch aussieht. (Und nein ,es stammt nicht von SpaceX.) Worüber (außerhalb von kritischen Foren) nicht gesprochen wird, ist der Fakt ,dass ein Raketenstrahl nicht grün brennen sollte…..

    Abschließend noch @Space Shuttle:

    Ich habe ja zuletzt beim stöbern ein bisschen was über die Nachfolgepläne in den 90ern gelesen. Wo man 3 Möglichkeiten hatte und sich für die Komplizierteste entschied. Und dann krachend scheiterte und das an allen Fronten. Warum man das tat? Wohl weil es „cool“ aussah, das ist ja bei den Amis wohl immer mehr der treibende Faktor.

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