Am 14. März 2024, um 8:25 Uhr Ortszeit, startete das Starship der Raumfahrtfirma SpaceX zu seinem dritten Testflug. Nachdem die ersten beiden Versuche bereits nach wenigen Minuten in spektakulären Explosionen geendet waren, konnte Unternehmer Elon Musk diesmal endlich einen ersten Erfolg verkünden. Das Flugprofil in der Antriebsphase der ersten Stufe sah tadellos aus, ebenso die Stufentrennung. Auch der Flug der zweiten Stufe verlief perfekt. Achteinhalb Minuten nach dem Liftoff hatte das Starship seine geplante suborbitale Bahn erreicht, die es um den halben Planeten führen sollte. Es ist ein wichtiger Schritt vorwärts für die Rakete, die mit ihrer enormen Schubkraft und großen Frachtkapazität eines Tages auch bemannte Missionen zum Mond und vielleicht sogar zum Mars möglich machen soll.

Mit einem Startgewicht von 5000 Tonnen ist das Starship das schwerste Flugobjekt aller Zeiten. Mehr als 90 Prozent der Startmasse bestehen aus Methan und flüssigem Sauerstoff. Mit 121 Meter Höhe ragt es weiter auf als die legendäre Saturn-V-Rakete der US-Raumfahrtbehörde NASA, die zuletzt Menschen zum Mond brachte. Der Durchmesser von neun Metern ist größer als derjenige des Rumpfes eines Airbus A380. Rund 100 Menschen würden in der Innenkabine Platz finden. Wenn alle 33 Triebwerke der ersten Stufe feuern, erzeugen diese einen Schub von 7600 Tonnen. Der Treibstoffverbrauch liegt dann bei 20 Tonnen pro Sekunde. Die riesige Rakete wird – das ist nicht nur das erklärte Ziel, sondern nun wahrscheinlicher denn je – die Raumfahrt für immer verändern. Doch die Konkurrenz schläft nicht.

Eine ganze Reihe wichtiger Punkte konnte bei dem nun erfolgten dritten Testflug abgearbeitet werden, so etwa das Öffnen der Nutzlasttür und ein Versuch zum Treibstofftransfer. Dem Einsatz von Starship als herkömmliche Trägerrakete steht somit technisch nichts mehr im Weg. Es ist zu erwarten, dass bei der nächsten Testmission, in etwa zweieinhalb bis drei Monaten, erstmals Starlink-Satelliten mit ins All genommen werden. Das Starship selbst ist mit insgesamt vier Starlink-Terminals ausgerüstet, mit denen es seine Flugdaten zur Erde übertragen kann. Vor allem die faszinierenden Bilder des flackernden Plasmas beim Wiedereintritt der Rakete in die Erdatmosphäre hatte man in dieser Form noch nie zuvor gesehen.

An was weitergearbeitet werden muss, sind die Features, die das Starship einzigartig machen: die Rückkehr sowie die sichere Landung der ersten und zweiten Stufe. Wie schon bei den beiden Testflügen zuvor war geplant, dass die Mission im Meer endet. Stufe 1, auch Super Heavy genannt, sollte etwa 20 Kilometer vor der Küste vom Startort Boca Chica in Texas entfernt landen, Stufe 2 inmitten des indischen Ozeans. Die Teile zu bergen, war nicht vorgesehen. Die Super Heavy schaffte ihre weiche Landung beinahe; sie geriet erst in der letzten Phase ins Taumeln. Zur zweiten Stufe brach der Kontakt in einer Höhe von 65 Kilometern ab. Das deutet daraufhin, dass sie den Wiedereintritt nicht überstand.

Rückblende

Doch noch einmal zurück zu den Anfängen. Lange hatte die Weltöffentlichkeit darauf gewartet, dass am 20. April 2023 im texanischen Boca Chica die Triebwerke des Starship für den Integrated Flight Test Nummer 1 (IFT-1) erstmals gezündet wurden. Es dauerte eine gefühlte Ewigkeit, bis sich die Trägerrakete langsam aus dem Inferno aus Staub und herumfliegenden Trümmern schälte, um sich dann majestätisch an der Spitze eines bläulich flackernden Feuerstrahls in Zeitlupengeschwindigkeit in den Himmel über der Starbase zu wuchten.

Vom Boden aus war nicht sofort auszumachen, dass einige der 33 Raptor-Triebwerke der Super Heavy schon in den ersten Momenten des Fluges ausfielen. Unabhängig davon konnte man aber an der leicht schrägen Fluglage der Rakete erkennen, dass etwas nicht stimmte. Gelegentlich gab es einen orangeroten Blitz im Feuerstrahl der Motoren und Teile des Trägers schienen sich von der Struktur zu lösen.

Die Geschwindigkeit nahm zunächst zu, aber im Lauf der nächsten zwei Minuten erloschen weitere Triebwerke und der Flug der Rakete verlangsamte sich. In einer Höhe von knapp 40 Kilometern – dem Scheitelpunkt ihrer Flugbahn – kroch sie mehr, als dass sie flog. Der von den ausgefallenen Triebwerken ausgehende asymmetrische Schub konnte von der Fluglageregelung nicht länger kompensiert werden. Der Koloss begann zu kreiseln und sich schließlich zu überschlagen. Daraufhin griff das »Flight Termination System«, also die Selbstzerstörung, und sprengte die Rakete. Nach vier Flugminuten war der IFT-1 zu Ende.

Die Startanlage bot danach ein Bild der Verwüstung. Die Starbase verfügte für diese Mission weder über einen Flammenschacht noch über einen Flammenabweiser oder eine Flutanlage – alles Eigenschaften, die heutzutage beim Start von Großraketen üblich sind. Es konnte schon ein wenig verwundern, dass das Starship derart nackt startete, ohne Standardeinrichtungen zum Schutz von Rakete und Infrastruktur. Andere Startanlagen, darunter die drei Falcon-9-Startrampen von SpaceX in Florida und Kalifornien, nutzen große Mengen Wasser, um die akustische Energie beim Start zu dämpfen, und alle verfügen über Flammenschächte.

Es gibt allerdings historische Beispiele dafür, dass solche Einrichtungen nicht unbedingt nötig sind, wenn nur der Startsockel genügend hoch ist. So hat beispielsweise auch die NASA bei den Versuchsflügen der frühen Versionen ihrer Saturn-Raketen darauf verzichtet.

Wäre eine normale Fracht an Bord gewesen, hätte die Rakete die Umlaufbahn womöglich erreicht

IFT-Flug Nummer 2 fand dann am 18. November 2023 statt. Die Aufgaben waren dieselben wie bei IFT-1: ein im Idealfall 90-minütiger Testflug gut zwei Drittel um den Planeten herum, eine Landung der Oberstufe im Pazifik in der Nähe von Hawaii und ein Aufsetzen der Super Heavy etwa 20 Kilometer von Boca Chica entfernt im Golf von Mexiko.

Dieser Testflug verlief zunächst deutlich besser als IFT-1. Das spezielle Trennverfahren nahmens Hot Staging, das sich die Ingenieure von SpaceX erst nach IFT-1 ausgedacht hatten, funktionierte einwandfrei. Dabei wird die zweite Stufe bereits gezündet, während die erste Stufe noch läuft. Auch das Wendemanöver der Super Heavy für den Rückflug nach Boca Chica klappte zunächst wie gewünscht. Doch dann explodierte die Stufe unvermittelt. Davon unbeeindruckt liefen die sechs Triebwerke der zweiten Stufe plangemäß weiter. Das Starship erreichte nahezu Orbitalgeschwindigkeit, bis es ebenfalls plötzlich explodierte. Wie sich später herausstellte, geschah das, als kurz vor Brennschluss zusätzlich flüssiger Sauerstoff abgelassen wurde. Der Sauerstoff war als Ballast für eine Nutzlast mitgeführt worden. Wäre eine normale Fracht an Bord gewesen, hätte die Rakete die Umlaufbahn womöglich erreicht.

Schäden an der Startanlage gab es kaum. Seit dem IFT-2 liegt eine gewaltige Stahlplatte unter dem Startsockel. Große Wassermengen, die nun aus Öffnungen herausfluten, dämpfen die akustische Energie und verhindern, dass erneut Unmengen von Beton herausgeschleudert werden. Doch Hawaii erreichte die Rakete auch beim IFT-2 nicht. Die Trümmer des Starship verglühten östlich von Puerto Rico.

Es könnte schneller gehen

Ginge es nur nach Elon Musk, dann könnte das Starship-Testprogramm deutlich schneller ablaufen. Doch immer wieder wird SpaceX durch die Genehmigungsbehörden ausgebremst. Während das Unternehmen schon ungeduldig mit den Hufen scharrt und seine Testflüge eigentlich in schneller Folge durchführen möchte, sieht das die Federal Aviation Administration (FAA) ganz anders, auch weil sie die Bedenken nachgeordneter Behörden in ihr Freigabeprotokoll mit einarbeiten muss. Besonders eifrig fordert die Naturschutzbehörde spezielle Maßnahmen ein.

»Ein guter Test ist mehr wert als tausend Expertenmeinungen«Wernher von Braun, Raketenpionier

Nicht gerade erleichtert wird die Entscheidungsfindung der FAA dadurch, dass SpaceX die Rakete im iterativen Verfahren entwickelt. Das bedeutet, dass ein Produkt im laufenden Prozess stetig verbessert wird. Das erfordert möglichst frühe und möglichst viele Tests, die dann jedoch notgedrungen nicht perfekt verlaufen. Das geht wesentlich schneller, als sich Schritt für Schritt und linear einem Ziel zu nähern – steht der bisherigen Arbeitsweise der Raumfahrtindustrie, auf einen perfekten Flug hinzuarbeiten, allerdings konträr entgegen. Elon Musks Arbeitsweise wird manchmal auch als Test as you fly bezeichnet. Diese Methode verhindert Überdesign, jahrelanges Verharren in technologischen Sackgassen und das Einplanen exotischer Fehlermodi, die in der Praxis nie auftreten werden. Das Verfahren ist nicht neu. Der Raketenpionier Wernher von Braun war bereits in den frühen 1960er Jahren ein Fan dieser Vorgehensweise, als er meinte: »Ein guter Test ist mehr wert als tausend Expertenmeinungen«.

Musk hat für die unausweichlichen Folgen dieses Verfahrens einen Euphemismus geprägt, der in das Vokabular der Raketenentwickler Eingang gefunden hat: RUD. Das steht für »Rapid Unscheduled Disassembly«, also »schnelle ungeplante Zerlegung«. Solche RUDs wird es noch öfter in diesem Programm geben, denn eine weitere Devise von Musk lautet: Wenn es keine RUDs gibt, hat man nicht hart genug getestet. Und schließlich hat ein einwandfreier Testflug oberste Priorität, denn eine der wichtigsten Aufgaben besteht darin, das Starship für die Mondeinsätze zu rüsten.

Der Rivale

SpaceX hat von der NASA im April 2021 einen Vertrag über eine Summe von 2,89 Milliarden Dollar erhalten, um einen Mondlander für die Artemis-III-Mission zu entwickeln und zu bauen. Das Unternehmen schlug dafür eine Spezialversion seines Starship vor. Mitbewerber um diesen Auftrag waren damals Blue Origin, die Raumfahrtfirma des Amazon-Gründers Jeff Bezos, sowie das Unternehmen Dynetics. SpaceX war trotz seines abenteuerlichen Programmvorschlags am Ende der klare Gewinner. Der Hauptgrund dafür lag in der Angebotssumme, zu der sich Elon Musk verpflichtete: Ein Festpreis von 2,89 Milliarden Dollar, also exakt der Betrag, den die NASA damals für diesen Zweck zur Verfügung hatte.

Für Musk, der ohnehin viele Milliarden Dollar an privaten Mitteln in die Entwicklung seines Starship zu investieren gedachte, stellte der NASA-Auftrag ein willkommenes Zubrot dar. Seine beiden Mitwettbewerber machten dagegen den Fehler, ihre tatsächlichen Kosten anzusetzen. Diese lagen beim Doppelten (Blue Origin) sowie beim Dreifachen (Dynetics) des für diesen Zweck verfügbaren NASA-Budgets. Im November 2022 bekam SpaceX noch einmal 1,15 Milliarden US-Dollar zusätzlich dafür, sein Lunar Starship für die Mission Artemis IV zu verbessern.

Nun hatte Jeff Bezos verstanden, wie das Spiel lief. Er besann sich darauf, dass auch er selbst gerade dabei war, Milliarden zu investieren, um eine teilweise wiederverwendbare Großträgerrakete zu entwickeln, die »New Glenn«. Nach dem Starship von SpaceX und dem Space Launch System der NASA ist sie das drittgrößte Orbitalstartsystem der Welt.

Noch im Jahr 2022 wies der US-Kongress die NASA an, ein weiteres Angebotsverfahren mit der Bezeichnung Sustaining Lunar Development für ein Mondlandesystem durchzuführen. An dem konnten sich ausschließlich die Verlierer der ersten Ausschreibungsrunde beteiligen. Die dafür maximal zur Verfügung stehende Summe belief sich auf 3,4 Milliarden Dollar. Und siehe da: Genau dieser Betrag stand in Jeff Bezos Angebot. Der daraus resultierende Vertrag gilt offiziell als die Rückfalloption der NASA für den Fall, dass SpaceX mit der Entwicklung des Lunar Starship nicht erfolgreich ist.

Somit erhalten die beiden Konkurrenten jetzt eine Gesamtsumme von 7,44 Milliarden Dollar für das Artemis-Vorhaben der NASA. Es ist kein Geheimnis, dass diese Summe die tatsächlichen Kosten bei Weitem nicht deckt. Mindestens noch einmal so viel müssen diese Unternehmen an Eigenmitteln in das Programm einbringen, wahrscheinlich sogar noch deutlich mehr.

Blue Origins Großrakete wird derzeit für den Erstflug vorbereitet. Der soll, wenn es nach Plan geht, gegen Ende dieses Jahres erfolgen. Die »New Glenn« ist nach dem Astronauten John Glenn benannt, dem ersten Amerikaner im Erdorbit. Das Startsystem ist 98 Meter hoch, hat einen Durchmesser von 7 Metern und kann eine Nutzlast von 45 Tonnen in eine niedrige Erdumlaufbahn transportieren. Dieser Wert gilt für die Wiederverwendung der Rakete. Fliegt die New Glenn im »Wegwerfmodus«, dann sind diese Werte deutlich höher.

Die zweite Hauptkomponente des Sustaining Lunar Development-Vertrags ist der vollständig wiederverwendbare Blue-Moon-Lander. Auch er wird von Blue Origin entwickelt und gebaut und mit der New Glenn auf den Weg zum Mond gebracht. Er wird etwa 17 Meter hoch sein. In der Mondumlaufbahn, und vor der Zündung zum Abstieg auf die Mondoberfläche, wird er eine Masse von 45 Tonnen aufweisen. Das ist fast dreimal so viel wie die Mondlandefähren der Apollo-Missionen. Dennoch lässt er sich trotz seiner beträchtlichen Ausmaße bei Weitem nicht mit dem Lunar Starship von SpaceX vergleichen. Das wird auf der Mondoberfläche etwa 48 Meter hoch aufragen.

Im Vorfeld plant das Unternehmen mehrere Versuchsflüge zum Mond mit weniger leistungsfähigen und verkleinerten Versionen des Landers

Anders als SpaceX, das seinen Auftrag allein abarbeitet, führt Blue Origin ein Team aus mehreren großen Raumfahrtfirmen an. Mit im Boot sind Lockheed Martin, Boeing, Draper Industries und andere. Die Entwicklungsarbeiten des Mondlanders sind auf die Mission Artemis V hin ausgerichtet. Die ist derzeit für das Jahr 2029 geplant. Die Crew-Kabine des Raumfahrzeugs, die vier Personen bis zu 30 Tage lang beherbergen kann, wird auf vier Landebeinen über den Raketenmotoren sitzen. Eine kurze Treppe ermöglicht einen einfachen Zugang zur Oberfläche.

Eine weitere Komponente im Konzept von Blue Origin ist der cislunare Transporter von Lockheed Martin, der Treibstoffe aus der erdnahen Umlaufbahn zum Gateway transportieren wird – einer Raumstation in einer weiten Umlaufbahn um den Mond. Dort dockt er am Blue-Moon-Lander an und betankt ihn für seinen späteren Abstieg zur Oberfläche.

Im Vorfeld plant das Unternehmen mehrere Versuchsflüge zum Mond mit weniger leistungsfähigen und verkleinerten Versionen des Landers, um damit Systemtests für die endgültige Variante durchzuführen.

Als wäre das Duell zwischen SpaceX und Blue Origin nicht schon spannend genug, wird der Wettbewerb um die Vorherrschaft im Weltraum, und hier vor allem beim Kampf um den Mond, von Chinas beschleunigtem Weltraumprogramm zusätzlich befeuert. So wird es am Ende der gemeinsamen Anstrengung der beiden US-Rivalen bedürfen, wollen die Amerikaner auch langfristig die Nase im Weltraum vorne haben.