Trägerraketen
Olafs Raumfahrtkalender

Olafs Raumfahrtkalender

Geschichte und Geschichten aus sechs Jahrzehnten Raumfahrt

396771
Statistik erstellt: 2017-11-24T10:46:28+01:00
Falcon 1

Anfang 2002 scharte der südafrikanische Internet Entrepreneur Elon Musk ein Team erfahrener Ingenieure aus namhaften Raumfahrtunternehmen um sich. Aus den Verkäufen zweier von ihm gegründeter Firmen hatte er rund 2 Mrd. $ erlöst, die er nun in seine Idee investierte, eine kostengünstige Raumfahrtträgerrakete zu entwickeln. Im Juni 2002 gründete er Space Exploration Technologies (SpaceX). In unerhört kurzer Zeit gelang es seinen Ingenieuren, zwei einfach aufgebaute und daher zuverlässige Triebwerke zu entwerfen, zu bauen und zur Einsatzreife zu bringen. Für die Erststufe der Falcon 1 genannten Trägerrakete wurde das Merlin Triebwerk entwickelt, ein Kerosin-​Flüssigsauerstoffantrieb mit Turbopumpenförderung der Treibstoffkomponenten. Ein Gasgenerator besorgt den Antrieb der beiden Pumpen, die auf einer gemeinsamen Welle sitzen. Der gesamte Antrieb ist starr montiert, die ablativ gekühlte Brennkammer durch hydraulische Stellmotoren schwenkbar. Der Hydraulikdruck wird von Kerosin aufgebaut, das die Turbopumpe in der ersten Stufe mit sehr hohem Druck fördert, bevor der Druck vor der Einspritzung herabgesetzt wird. Damit kann die Rakete um zwei Achsen gesteuert werden, die Rollkontrolle übernimmt das Abgas aus dem Gasgenerator. Montiert ist das Triebwerk in einer weitgehend aus Aluminium aufgebauten Zelle, deren beide Tanks eine gemeinsame Trennwand haben. Mit einem spezifischen Impuls von 304 s ist das Merlin Triebwerk das leistungsfähigste Kerosin-​Triebwerk nach dem Gasgeneratorprinzip, das bis heute zur Serienreife gelangte. Im Stufenadapter ist ein Fallschirm untergebracht, der die Rückführung der Erststufe und ihre Bergung aus dem Meer ermöglichen soll. Die zweite Stufe ist konstruktiv ähnlich aufgebaut. Jedoch arbeitet das Triebwerk mit einer Druckgasförderung der Treibstoffe. Zum Einsatz kommt erhitztes Heliumgas. Elektrische Antriebe können das Triebwerk um zwei Achsen schwenken, separate Heißgastriebwerke besorgen die Rollkontrolle. In der zweiten Stufe ist auch die Avionik der Rakete untergebracht. Die Nutzlastverkleidung besteht aus zwei mit Stringern versteiften Aluminium-​Halbschalen.
Technische und logistische Probleme verzögerten den Jungfernflug der Falcon 1 von Ende 2004 um ein Jahr. Zuletzt verhängte die USAF auf der Vandenberg AFB ein Startverbot, solange ihre letzte Titan-​IV noch nicht abgehoben hatte. Daher wurde der Erststart auf das Kwajalein Atoll verlegt, einen der beiden alternativen Startplätze (der andere ist Cape Canaveral). Nach mehrfacher technisch und logistisch bedingter Verschiebung des Termins hob die erste Falcon 1 am 24.03.2006 von Kwajalein ab. Doch schon vom Start weg trat Treibstoff aus einem Leck aus, entzündete sich nach kurzer Zeit und zerstörte schließlich lebenswichtige Systeme der ersten Stufe. Nach 25 s wich die Rakete deutlich von der projektierten Flugbahn ab und explodierte kurz darauf. Als Ursache wurde Korrosion ausgemacht, die von dem Meeresklima auf dem Kwajalein Atoll begünstigt worden war. Zunächst wurde der nächste Start innerhalb nur eines halben Jahres erwartet. Doch schließlich entschied man sich bei SpaceX dazu, umfangreiche Verbesserungen in das nächste Exemplar einfließen zu lassen, die aus den inzwischen gewonnenen Erfahrungen bei der Erprobung und beim Jungfernflug resultierten. So dauerte es letztlich fast exakt ein Jahr bis zum nächsten Start, der intern nun auch als Falcon 1 Mk. II bezeichneten Rakete. Doch auch dieser endete nur mit einem Teilerfolg. Nach einer nicht ganz sauberen Stufentrennung entwickelte die Oberstufe eine zunehmende Nick– und Gierbewegung, die vom Kontrollsystem schließlich nicht mehr ausgeglichen werden konnte. Nach etwa 5 min geriet auch diese Falcon 1 außer Kontrolle und verfehlte den Orbit. Knapp scheiterte ebenfalls der dritte Start, doch der vierte im Herbst 2008 war ein Erfolg und erlaubte es sogar, die Wiederstartfähigkeit der Zweitstufe zu demonstrieren. Zugunsten des Falcon 9 Projekts wurde die Falcon 1 aber bald darauf eingestellt.



Gesamtsystem
Nation USA
Bezeichnung(en) Falcon 1
Entwicklungszeitraum 20022005
erster Start 24.03.2006 (Fehlstart)
Einsatzzeitraum
Stufenzahl 2
Gesamthöhe ca. 21,3 m
Basisdurchmesser ca. 1,7 m
max. Nutzmasse 668 kg (200 km Kreisbahn@28°)
494 kg (200 km Kreisbahn@90°)
Leermasse
Treibstoffmasse
Startmasse ca. 27.200 kg
Startschub 342 kN
1. Stufe
Hersteller SpaceX
Bezeichnung(en)
Länge
Durchmesser ca. 1,7 m
Leermasse 1.296 kg
Treibstoffmasse 21.087 kg
Gesamtmasse 22.388 kg(?)
Antrieb 1 Flüssigkeitstriebwerk „Merlin“
Treibstoff Kerosin + Flüssigsauerstoff
Startschub 342 kN
spezifischer Impuls (Seehöhe) 255 s
Brenndauer 164 s
2. Stufe
Hersteller SpaceX
Bezeichnung(en)
Länge
Durchmesser ca. 1,5 m
Leermasse 360 kg
Treibstoffmasse 3.854 kg
Gesamtmasse 3.745 kg(?)
Antrieb 1 Flüssigkeitstriebwerk „Kestrel“
Treibstoff Kerosin + Flüssigsauerstoff
Vakuumschub 31 kN
spezifischer Impuls (Vakuum) 327 s
Brenndauer 378 s
Nutzlastverkleidung
Länge über Endstufe ca. 3,5 m
max. Durchmesser ca. 1,5 m