SpaceX, Europa und der Aufbruch ins All

Warum das Konzept der Falcon-Raketen uns in Europa zu massivem Nachdenken zwingt. Ein Interview mit DLR-Vorstand Hansjörg Dittus

CC0 (https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) SpaceX (https://www.flickr.com/photos/spacex/) Eine Rakete hebt ab.

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Vor einer Woche startete die Falcon Heavy, die schubstärkste Rakete der Gegenwart, die gezeigt hat: Die Raumfahrt entwickelt sich derzeit rasant, noch beschleunigt von sinkenden Startpreisen und wiederverwendbaren Raketenstufen. Karl Urban sprach mit Hansjörg Dittus aus dem Vorstand des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt über Billigraketen, Flüge zum Mond und über große Visionen der Raumfahrt, denen derzeit noch eines fehlt: Die Finanzierung.

Karl Urban: Bevor wir über die neue Schwerlastrakete Falcon Heavy sprechen, sollten wir vielleicht über das Arbeitspferd von SpaceX reden. Warum ist die Falcon 9 innerhalb weniger Jahre so erfolgreich geworden?

Hansjörg Dittus: Eines der bestechenden Merkmale der Falcon 9 ist, dass für eine Rakete neun praktisch identische Unterstufen-Triebwerke zum Einsatz kommen, die bei der Landung wieder zurückgeführt werden. Die Rakete kann damit den Ausfall einzelner Triebwerke kompensieren und verfügt über eine hohe System-Redundanz . Das ist ein völlig anderer Ansatz als er zum Beispiel bei der europäischen Ariane 5 oder der zukünftigen Ariane 6 verfolgt wird.

Wir haben in der Unterstufe der Ariane-Raketen nur ein Triebwerk plus die Booster. Die hinunter zu bringen, geht bei der Ariane 6 nicht, da sie für die Rückkehr, wie sie derzeit SpaceX durchführt, eine ungerade Anzahl von mehreren Triebwerken benötigen würde. Aber selbst, wenn man die Unterstufe einer Ariane-Rakete zurückbringen könnte, hätte man eben nur ein einzelnes Triebwerk zurück.

Der große Vorteil von SpaceX ist deshalb, dass jeder Transport auch ein Test für die Weiterentwicklung der Rakete ist. Die SpaceX-Ingenieure können einzelne Triebwerke zerlegen, nachdem sie diese wieder zurückbekommen haben. Und sie können sofort sehen, was schief gelaufen ist oder wo etwas zukünftig schief laufen könnte. Dadurch sind die Ingenieure in der Lage, das Triebwerk sehr schnell nicht nur im Betrieb, sondern auch in der Herstellung immer weiter zu verbessern. Das ist ein nicht zu unterschätzender Vorteil.

Ein älterer Mann mit Brille und grauen, kurzen Haaren.
Hansjörg Dittus ist seit über sechs Jahren im Vorstand des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und hier zuständig für Raumfahrtforschung und -technologie. Zuvor war er Leiter des Fallturms Bremen und Direktor des DLR-Instituts für Raumfahrtsysteme in Bremen. Seit 2006 ist Dittus zudem Professor im Fachbereich Produktionstechnik, Maschinenbau und Verfahrenstechnik der Universität Bremen.
DLR

Die Entwicklungslinie für das Merlin-Triebwerk der Falcon-Raketen ist ein Novum in der Raumfahrt?

Technisch ist das Triebwerk nicht neu, es verbrennt Kerosin mit flüssigem Sauerstoff, spielt also in der gleichen Klasse wie etwa das der russischen Sojus-Rakete. SpaceX verwendet also einen relativ einfachen Triebwerkstyp. Trotzdem ist die Rakete überdimensioniert. Es werden während des nominalen Fluges sogar Triebwerke abgeschaltet oder gedrosselt. Doch die scheinbare Überkapazität wird genutzt, um das Ding zurückzubringen. Das ist das Novum.

Die Merlin-Triebwerke sind aber wohl die effizientesten auf dem Markt, was ihr Verhältnis von Schub zu Eigengewicht angeht.

Das ist so nicht ganz richtig. Sie können diese nicht mit denen vergleichen, die heute auf der Ariane zum Einsatz kommen. Das Vulcain-Triebwerk der Erststufe der Ariane 5 ist viel gewaltiger. Und der auf Ariane verwendete Triebwerkstyp mit der Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff ist deutlich effizienter. Allerdings ist dadurch die Handhabung vor dem Start auch schwieriger. Wasserstoff ist nicht lagerfähig und der Träger kann erst unmittelbar vor dem Start betankt werden. Man muss die Rakete auch wieder entleeren, wenn es einen Startabbruch gibt.

Und flüssiger Wasserstoff ist ein Kostenfaktor?

Der Wasserstoff an sich nicht, aber der Umgang damit ist ein negativer Kostenfaktor, aber ein positiver Effizienzfaktor. SpaceX hat ein wenig den Holzhammer angesetzt. Sie bündeln praktisch Triebwerke, die nicht die allerhöchste Performance haben und bringen damit trotzdem eine effiziente Rakete zum Einsatz.

"Gegen die Falcon-Raketen ist immer viel Zweckpessimismus verbreitet worden"

Nun ist am 6. Februar 2018 erstmals eine Falcon Heavy gestartet, die zweimal mehr Nutzlast in einen niedrigen Erdorbit bringt als der schubstärkste derzeit auf dem Weltmarkt verfügbare Träger. Es gab um diesen Erststart viel Wirbel, den auch der SpaceX-Firmenchef mit angeheizt hat: Im Sommer 2017 sagte Elon Musk etwa augenzwinkernd, er sei ganz froh, wenn die Falcon Heavy nicht schon auf der Startrampe explodieren würde. Aber hat die Konkurrenz ihn nicht schon zu lange belächelt?

Ich habe die Entwicklung von SpaceX verfolgt. Am Anfang haben alle gesagt, die Falcon-Raketen werden nie funktionieren. Als sie zum ersten Mal geflogen sind, hat man gesagt: Zurück kommen sie nie. Dann sind die Raketenstufen zwar zurückgekommen, aber beim ersten Mal umgefallen. Dann ist das Landen gelungen. Und jetzt kommen sie mit ihrer Falcon Heavy und es gab wieder viel Unkerei. – Gegen die Falcon-Raketen ist also immer viel Zweckpessimismus verbreitet worden. Aber im Grunde hat das Konzept bei mir viel Sympathie, weil es sehr konsequent durchgezogen wird und auch zu disruptiven Ansätzen geführt hat, die uns in Europa zu einem massiven Nachdenken zwingen.

Die Wiederverwendbarkeit der Falcon-Raketen lässt sich sicher gut vermarkten. Aber bringt es am Ende auch etwas, um den Startpreis real zu senken – ist das schon ausgemacht?

Nein, das sicher nicht. SpaceX bietet Flüge sicher deutlich billiger als die Konkurrenz an. Das ist, was ich gehört habe und was mir gegenüber auch erklärt wurde. Durch die Wiederverwendbarkeit sparen sie sich zum Beispiel eine komplette Fertigungslinie. Es ist schon ein Kostenfaktor, ob Sie eine zweite Fabrik errichten müssen oder nicht. Und SpaceX hat zumindest behauptet, dass Starts mit recycelten Stufen tatsächlich günstiger seien als die Erststarts. Man muss aber ehrlich sein: noch ist nicht klar, wie hoch die Kostenersparnis wirklich ausfällt. Lassen Sie mich aber noch etwas hinzufügen. Der Preis ist nicht alles. Auch das innovative Konzept bringt Unterstützung. Wenn man die Bilder von Cape Caneveral letzte Woche gesehen hat, wo zigtausende von Menschen den Start bejubelt haben, dann wird auch klar, dass nicht nur Effizienz und Kosten über den Erfolg entscheiden. 

Wurden Raketenbauer weltweit kalt von den Dumpingraketen von SpaceX erwischt?

Die Firma SpaceX hat natürlich ein neues Tor aufgestoßen. Denn es ist doch eine völlig neue Art, Träger zu entwickeln und das ganze Thema grundsätzlich anzugehen. Aber man muss sehen, dass es nicht nur ein Marktproblem ist. Denn die meisten Raketen brauchen wir, weil es einfach strategisch notwendig ist. Wir könnten natürlich sagen, wir machen so was nicht in Europa, weil unsere Raketen vielleicht zu teuer sind. Aber dann würden wir auch unsere strategische Unabhängigkeit aufgeben.

Stellen Sie sich vor, unsere Kommunikationssatelliten würden nur noch durch andere Anbieter gestartet werden. Dann wäre automatisch die gesamte Frage der Telekommunikation in den Händen anderer Nationen. Das können wir uns als europäische Gesellschaft nicht leisten. Deswegen müssen auch in Europa Träger gebaut werden, die unsere eigenen Satelliten oder die der heimischen Firmen in den Orbit bringen, allein aus der Tatsache heraus, dass wir einen unabhängigen Zugang zum All brauchen.

Das bedeutet natürlich nicht immer zwingend, dass Träger konkret nach strengen marktwirtschaftlichen Regeln im Sinne eines Return on Investment entwickelt werden können. Die Gesellschaft hat es als Gesamtes mitzutragen, sprich Entwicklungskosten zu übernehmen. Das ist hier in Europa so, aber auch in den USA. Auch SpaceX kann nicht ohne Staatsaufträge auskommen. Das Unternehmen lebt ebenso von Staatsaufträgen, wie auch Arianespace hier in Europa.

Die Wiederverwendbarkeit ist keine Unmöglichkeit"

Ist es denn eine Option für Europa, die Kosten für Raketenstarts ähnlich massiv zu senken wie SpaceX das getan hat? Für die Ariane 6 gibt es ja für das Stufenrecycling zumindest eine Konzeptstudie.

In dieser Richtung müssten wir deutlich mehr tun. Die Wiederverwendbarkeit ist keine Unmöglichkeit. Klar ist heute, dass wir Raketenstufen zurückbekommen könnten. Das ist vor 20 Jahren komplett bestritten worden. Es wurde immer wieder untersucht. Selbst vor zehn und noch vor fünf Jahren haben viele gesagt: Das schaffen die nie. Und? Es geht! Wir sehen, dass daraus plötzlich erhebliche Vorteile entstehen. Ich bin daher schon der Meinung, dass es ein europäischer Ansatz für die Zukunft sein soll.


Zwei Booster landen auf einem Asphaltfeld.
Synchron landende Booster der Falcon Heavy.
CC0 (https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) SpaceX (https://www.flickr.com/photos/spacex/)

Die neue Falcon Heavy liegt ja deutlich über der Gewichtsklasse der neuen Ariane 5. Was ist mit Europas neuer Rakete Ariane 6?

Die Ariane 5 und 6 konkurrieren partiell mit der Falcon 9. Die Falcon Heavy ist auch für die Ariane 6 eine deutliche Gewichtsklasse zu hoch. Solch eine Heavy brauchen Sie nur, wenn Sie entweder riesige Nutzlasten in den Erdorbit bringen wollen, wofür es momentan eigentlich keinen echten Bedarf gibt. Es sei denn, wir würden jetzt sagen, wir bauen wieder mal die ganz große Raumstation – wovon wir weit entfernt sind. Oder wir wollen in den Deep Space, also zum Mond oder zum Mars. Dafür wäre eine Ariane 6 nicht geeignet. Vielleicht noch viel wesentlicher ist aber, dass alle amerikanischen Träger, die derzeit privat entwickelt werden, für bemannte Flüge konzipiert werden. Sie werden also allesamt so gebaut, dass man irgendwann auch Astronauten darauf fliegen kann.

"Diese Pläne sind teuer“

Wie steht es um diese Mondpläne, wie sie kürzlich von Donald Trump wieder hervorgeholt wurden? Wie realistisch wäre die Raumstation namens Deep Space Gateway am Mond, das mittlerweile alle großen Raumfahrtstaaten unterstützen? Dessen Realisierung wird doch sicher einfacher, wenn derart starke Raketen wie die Falcon Heavy jetzt verfügbar sind?

Es wird nicht einfacher, aber große Raketen sind die Voraussetzung. Sie können nicht über ein Deep Space Gateway nachdenken, wenn Sie nur „Feuerwerksraketen“ haben. Sie müssen über gigantische Antriebe verfügen, um dahin zu kommen und die relativ großen Nutzlasten dorthin zu bringen. Mit den Raketen, die bisher auf dem Markt verfügbar waren, sind vielleicht kleinere Mission zum Mond, nicht aber ein Mondprogramm mit regelmäßigen Flügen denkbar. In den 1960er Jahren haben es die Amerikaner nur dank ihrer großen Saturn V zum Mond geschafft, und die war schon eine gewaltige und sehr, sehr teure Rakete. Ein Stück weit ist das auch meine Kritik an den aktuellen Plänen: Man kann nicht über solche Deep Space-Programme nachdenken, ohne über Geld zu reden.

ESA-Generaldirektor Jan Wörner redet ja schon seit Jahren über ein Moon Village, das die Pläne von das Deep Space Gateway sicher argumentativ unterfüttert hat. Aber bei den internationalen Plänen zum Mond zu fliegen, ist eigentlich noch gar nicht über das Geld gesprochen worden?

Das ist eben die große Kritik. Man kann zwar über Pläne reden, aber man muss gleichzeitig auch die wahren Kosten offenlegen. Zumindest hier in Europa werden wir bei solchen Projekten mit dem derzeitigen Mitteleinsatz ohnehin eher wenig sichtbar sein. Denn wir haben speziell für die bemannte Raumfahrt deutlich zu wenig Geld. In Amerika ist das vielleicht anders.

Aber diese Pläne sind teuer – wir erstellen ja selbst viele derartige Studien: Würden Sie heute eine Raumstation nicht mehr im Erdorbit sondern am Mond betreiben, bräuchten Sie ungefähr fünfmal mehr Geld. Und Sie bräuchten 20-mal mehr Geld, um bemannt auf den Mars zu kommen. Und dieses zusätzliche Geld müssen Sie erstmal bekommen. Wenn Sie heute einem Finanzminister sagen, Sie brauchen mehr Geld, dann erwartet der vielleicht eine Steigerung von fünf bis zehn Prozent, aber sicher nicht von 500 Prozent! Und genau das ist das Problem.

Die hohen Kosten entstehen, weil Sie große Flüge in regelmäßiger Abfolge durchführen müssten. Aber wenn wir davon ausgehen, dass ein Start der neuen von der NASA entwickelten Schwerlastrakete SLS mindestens eine Milliarde Dollar kosten wird, wird man diese nur sehr selten starten können. Uns hat die NASA gesagt, sie könne diese Starts ungefähr alle zwei Jahre durchführen.

Wenn jetzt alle zwei Jahre drei Astronauten mit dem Orion-Raumschiff zu einer Deep Space Station oder gar einer Station auf dem Mond starten, dann können Sie sich ausrechnen, was da in 15 oder 20 Jahren zusammenkommt. Das ist nicht viel. Und wenn Sie dann einen europäischen Anteil von acht Prozent haben, bedeutet das in 15 Jahren ein bis zwei europäische Astronauten. Das ist ja dann kein Programm mehr.

Eine neue Raumstation

Aber müsste nicht wieder visionärer gedacht werden? Sicher nicht jeder nimmt Donald Trump die Rolle des Visionärs hin zu einer neuen Mondlandung oder zu bemannten Marsmissionen ab. Aber tun das Leute wie SpaceX-Chef Elon Musk nicht gut – ebenso wie ESA-Direktor Jan Wörner mit seiner Idee eines Moon Village?

Ich hab nichts dagegen. Ich finde es toll, wenn wir sagen, die Menschheit bricht zu den nächsten Planeten auf. Ich bin dabei, aber dann müssen wir es auch tun und das Geld dafür bekommen. Ein weiteres Problem ist auch, über welche Zeiträume wir reden. Wenn wir nur wenig Geld haben, dann dauert es sehr lange. Wenn wir viel Geld haben, dann bekommen wir das in vernünftigen Zeiträumen von vielleicht 25 bis 30 Jahren hin, mit Menschen zum Mars zu fliegen. Aber es hat doch keinen Sinn, über Programme nachzudenken, die mehr als hundert Jahre dauern.

Was schlagen Sie stattdessen vor?

Unsere Studien sagen: Wenn man so etwas umsetzen will, dann muss auch noch viel Begleitforschung erfolgen. Wir wissen zum Beispiel noch nicht genau, was es bedeutet, Menschen auf so lange Flugreisen zu schicken, auf denen sie dann zwei oder sogar drei Jahre ganz auf sich gestellt sind. Die gesundheitlichen und psychologischen Folgen, die auf diese Menschen warten, sind kaum erforscht. Das heißt, man muss schon zu Forschungszwecken Langzeitflüge machen, aber das können wir derzeit nur im niedrigen Erdorbit.

Das heißt, für uns wäre es wichtiger, wie wir eine neue Raumstation ähnlich der ISS eventuell günstiger gestalten könnten, mit neuen Elementen, um Flüge tiefer ins All vorzubereiten. Eine solche Station kann kleiner oder modularer gestaltet werden, aber mit kontinuierlich im All lebenden Menschen. Das Geld, was man durch eine günstigere Struktur im Erdorbit einspart, könnte man dann schrittweise verwenden, Reisen tiefer ins All vorzubereiten. Aber wenn wir jetzt die ISS einfach demontieren und dann sagen, irgendwann fliegen wir zum Mond: Das wird schief gehen.

Es ist ja nicht so, dass wir in 20 oder 25 Jahren auf dem Mars wären, selbst wenn wir jetzt jedes Jahr 20 Milliarden Euro investieren würden. Alles muss sukzessive aufgebaut werden und dann muss man erst einmal den Status halten, den man erreicht hat. Und das ist derzeit der niedrige Erdorbit. Deswegen verstehe ich es auch nicht, dass über den Erdorbit gar nicht mehr diskutiert wird. Klar ist es nicht der ganz große Wurf. Aber es nutzt auch nichts, uns jetzt Versprechungen für die Zukunft zu machen, die wir in absehbarer Zeit gar nicht erfüllen können.

Vielen Dank für das Gespräch, Herr Dittus!


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