SpaceX Interplanetary Transport System

Elon Musk will 100 Menschen in 80 Tagen zum Mars bringen

Es sind sehr ambitionierte Pläne die Elon Musk gestern für seine Unternehmung SpaceX vorgestellt hat. Bereits 2022/2023 sollen die ersten Flüge zum Mars stattfinden. Den Grundsein für den Besuch des Mars legt SpaceX durch die aktuellen Flüge in den Erdorbit, denn SpaceX bringt bereits kommerzielle Satelliten in verschiedene Umlaufbahnen und hat dazu mit der Falcon 9 ein Transportsystem entwickelt, welches eine Wiederverwendung einiger Komponenten vorsieht und die Flüge damit kostengünstig macht.

Elon Musk hat sich nach seinen Erfolgen in der IT-Welt vor allem als Visionär einen Namen gemacht, wenngleich noch nicht alle Unternehmen wirtschaftlich ein Erfolg sind oder aber die Produkte bereits dazu in der Lage sind, das Leben möglichst vieler Menschen zu einem Besseren zu wenden. Tesla hat aber inzwischen schon einige rein elektrische Automodelle am Markt und könnte trotz immer wieder auftretender Schwierigkeiten zum ersten großen Anbieter der rein elektrischen Mobilität auf der Straße werden. Projekte wie Hyperloop, ein Transportsystem in Vakuum-Röhren, stehen aber auch noch ganz am Anfang. Zu diesem Projekt soll es am 7.11.2016 weitere Neuheiten geben.

[h3]SpaceX soll mit dem Interplanetary Transport System zum Mars[/h3]

Der heimliche Traum von Elon Musk aber ist die Reise in den Weltraum und zum Mars. Alle seine Unternehmen seien in gewisser Weise daraufhin ausgerichtet – dies hat er in mehreren Interviews bereits bestätigt und in gewisser Weise sind die in Tesla und Hyperloop verwendeten Technologien auch notwendig, um diesen Traum Wirklichkeit werden zu lassen. SpaceX spielt dabei natürlich die zentrale Rolle und gestern wurde in diesem Rahmen das Interplanetary Transport System vorgestellt.

Der Mars ist nach dem Mond das nächste große Ziel der Weltraumerforschung. In den vergangenen Jahrzehnten haben sich die Weltraumorganisationen, seien es nationale oder internationale, auf die Erforschung des Weltraums mittels Sonden und Teleskopen konzentriert. Doch die Menschheit hat einen Drang, solch neue Gebiete immer selbst erfahren zu müssen. Eine Sonde ist immer nur der verlängerte Arm der Menschheit. Der Mars bietet sich als Forschungsziel an, da er in vielen Bereichen der Erde sehr nahe ist. Temperaturbereich, Gravitation und viele weitere Parameter liegen auf dem Mars deutlich näher an dem, was wir auf der Erde erfahren.

[h2]Möglichst viele Komponenten sollen wiederverwendet werden können[/h2]

Mit SpaceX soll die Reise zum Mars nicht nur technisch möglich, sondern auch wirtschaftlich sinnvoll werden. Mit unendlichen Ressourcen (materiell wie auch finanziell) wäre es bereits heute möglich, Menschen zum Mars zu befördern. Mit traditionellen Methoden würde dies aktuell aber 10 Milliarden US-Dollar pro Person kosten. Über die verschiedenen Entwicklungen (zum Beispiel die Wiederverwendung bestimmter Komponenten) bei SpaceX sollen die Kosten deutlich reduziert werden. Bis zur finalen Ausführung der Pläne von SpaceX sollen es aber nur noch weniger 100.000 US-Dollar pro Person sein. Um dies zu ermöglichen, wird ein Raumschiff zunächst in den Orbit gebracht und dort dann aufgetankt. Durch das reduzierte Startgewicht kann die Rakete deutlich kleiner werden. Außerdem will SpaceX mit CH4+O2 (Methan und Sauerstoff) den richtigen Treibstoff gefunden haben, den man auch auf dem Mars produzieren kann.

Doch auch wenn es theoretisch möglich ist, den Treibstoff auf dem Mars zu erzeugen, so sprach Elon Musk immer wieder davon, dass die ersten Flüge zum Mars zu einem One-Way-Trip werden könnten. Er selbst sei durchaus bereit die Reise zum Mars anzutreten und dann dort zu sterben. Aus ethischer Sicht ist eine solche Reise aber sicher diskutabel und daher sieht SpaceX in seinen Plänen auch immer eine Rückreise vor bzw. entwickelt das System aus technischer Sicht in diese Richtung.

Der Missionsverlauf würde wie folgt aussehen: Die Rakete startet mit der Besatzung in den Erdorbit. Dort wird sie die oberste Stufe in einer Umlaufbahn geparkt und der Booster fliegt zurück zur Erde (analog zur Falcon 9, die dies bereits heute tut). Danach startet die zweite Rakete mit dem zusätzlichen Treibstoff. Tanker und Raumschiff treffen sich im Orbit und der Treibstoff wird umgeladen. Der Booster fliegt wieder zurück zur Erde und kann theoretisch viele weitere Male eingesetzt werden. SpaceX sieht die Nutzung des Boosters für 1.000 Starts vor, der Tanker soll 100 Mal verwendet werden können und das Raumschiff 12 Mal die Reise zum Mars antreten können. Während Booster und Tanker also zurück zur Erde fliegen, fliegt das Raumschiff mit 100.800 km/h in Richtung Mars und muss bei der Landung Temperaturen von bis zu 1.700 °C aushalten. Das Raumschiff soll wie der Booster in aufrechter Position landen.

[h2]Raumschiff setzt neue Maßstäbe und bietet zahlreiche Herausforderungen[/h2]

Um das Interplanetary Transport System einmal in ein Verhältnis zu aktuellen Raketensystemen zu rücken, hier ein paar Zahlen: Die europäische Ariane 5 kann 20.000 kg in den LEO (Low Earth Orbit) bringen. Die Falcon 9 von SpaceX schafft 22.800 kg und die geplante Falcon Heavy 54.400 t. Die Saturn 5, die bereits in den 60er Astronauten zum Mond brachte, schaffte 135.000 kg. Das Interplanetary Transport System mit dem Raumschiff zum Mars hievt 550.000 kg in den LEO. Der Schub der Rakete ist mit 13,033 t fast viermal so hoch wie bei der Saturn 5. Mit einer Höhe von 122 m überragt sie die bisher größte Rakete um 11 m. Der Durchmesser der Rakete beträgt bis zu 12 m und die Konstruktion besteht weitestgehend aus Kohlefaser, um Gewicht einzusparen.

Für den Antrieb entwickelt SpaceX derzeit einen neuen Raketenmotor. Das Raptor getaufte Triebwerk bietet mit 300 bar einen dreimal so hohen Treibstoffdruck wie derzeitige Triebwerke – bei gleicher Größe soll damit auch die Leistung dreimal so hoch sein. 42 dieser Raptor-Triebwerke sind unten am Booster untergebracht. In zwei Ringen befinden sich 21 bzw. 14 dieser Triebwerke fest angebracht unter der Rakete. Ein Center Cluster aus weiteren sieben Triebwerken ist beweglich und dient zur Steuerung der Rakete.

Das Raumschiff, welches dann weiter zum Mars fliegt, ist fast 50 m lang und hat einen Durchmesser von 17 m. Auch an ihm befinden sich insgesamt neun Raptor-Triebwerke, um aus dem Erdorbit zum Mars zu fliegen. Letztendlich sollen bis zu 450 t mit dem Raumschiff zum Mars geflogen werden können. Das Raumschiff ist mit einem speziellen Hitzeschild versehen, welches vor der Reibungshitze beim Wiedereintritt in die Mars- und Erd-Atmosphäre schützen soll. Bei 8,5 km/s für den Eintritt am Mars und 12,5 km/s beim Eintritt in die Erde muss das Hitzeschild bis zu 1.700 °C aushalten.

Bereits jetzt hat SpaceX mit der Entwicklung und den ersten Tests zum Interplanetary Transport System begonnen. Ein optimales Startfenster zum Mars öffnet sich Anfang 2018 (sowie alle darauffolgenden 26 Monate) und neben einigen unbemannten Mars-Missionen will SpaceX dieses Fenster auch für die eigenen Starts verwenden. Die Entwicklung des Treibstoffs sowie der Struktur von Booster und Raumschiff haben bereits begonnen. Am Tank werden bereits erste Tests durchgeführt. Mitte 2018 sollen die ersten Tests des Raumschiffs stattfinden, die dann sicherlich noch am Boden ausgeführt werden. Ab Mitte 2019 soll der Booster getestet werden und 2020 beginnen die ersten Flüge. Ende 2022 soll dann der erste Flug zum Mars stattfinden.

Mit den Falcon-9-Flügen und dem Red-Dragon-Raumschiff, welches Astronauten und Last zur ISS, dem Mond oder dem Mars bringen kann, sollen erste Erfahrungen gesammelt werden. Bisher sind aber auch hier nur erste Tests durchgeführt worden und die ISS wurde mit Nachschub versorgt. Weitere Tests werden auch hier parallel durchgeführt und sollen helfen, das Interplanetary Transport System weiter voran zu bringen.

Neben den technischen Herausforderungen dürfte auch die Finanzierung eine Hürde werden. SpaceX will Erlöse aus den Falcon-9-Flügen und der Versorgung der ISS in das Interplanetary Transport System stecken. In den kommenden Jahren sollen aber bis zu 300 Millionen US-Dollar in die Entwicklung fließen. Insgesamt seien wohl 10 Milliarden US-Dollar notwendig. Neben privaten Investoren hofft SpaceX auch auf eine Unterstützung durch die öffentliche Hand.