Wiederverwendbares Startsystem - Wikipedia

Ein wiederverwendbares Startsystem ( RLS oder wiederverwendbares Startfahrzeug RLV ) ist ein Weltraumstartsystem, das dazu zugelassen ist Wiederherstellung des gesamten oder eines Teils des Systems zur späteren Wiederverwendung. Bis heute wurden mehrere vollständig wiederverwendbare Suborbitalsysteme und teilweise wiederverwendbare Orbitalsysteme geflogen. Die Konstruktionsprobleme sind jedoch äußerst anspruchsvoll und es wurde noch kein vollständig wiederverwendbares Orbitalstartsystem demonstriert. Eine Vielzahl von Systemkonzepten wurde vorgeschlagen, und einige sind in den tatsächlich geflogenen dargestellt.

Das erste Flugzeug, das einen Flug unter der Umlaufbahn erreichte, war der nordamerikanische X-15. Das erste wiederverwendbare Fahrzeug, das den Orbit erreichte, war das Space Shuttle der NASA. Es sollte die Startkosten unter die Kosten von Einwegsystemen senken, wurde aber stattdessen teurer. Der letzte Shuttle wurde 2011 ausgemustert.

Im 21. Jahrhundert stieg das kommerzielle Interesse an wiederverwendbaren Startsystemen. Die SpaceX Falcon 9-Rakete verfügt über eine wiederverwendbare erste Stufe und eine entbehrliche zweite Stufe. Sie wird derzeit für das kommerzielle Orbital Transportation Services-Programm der NASA und für kommerzielle Satellitenstarts eingesetzt. Darüber hinaus entwickelt SpaceX die vollständig wiederverwendbare BFR für bemannte interplanetarische Missionen. Scaled Composites haben für Virgin Galactic zwei Prototypen suborbitaler Raumflugzeuge geflogen, während die Blue Origin New Shepard-Rakete erste und zweite Erholungsstufen hat, die jedoch nur suborbitale Flüge ermöglichen.

Fahrzeugkonfigurationen [ edit ]

Single stage [ edit ]

Es gibt zwei Ansätze für die Single Stage zum Orbit oder SSTO. Die Raketengleichung besagt, dass ein SSTO-Fahrzeug ein hohes Massenverhältnis benötigt. "Massenverhältnis" ist definiert als die Masse des voll befeuerten Fahrzeugs, dividiert durch die Masse des Fahrzeugs im leeren Zustand (Zero Fuel Weight, ZFW).

Eine Möglichkeit, das Massenverhältnis zu erhöhen, besteht darin, die Masse des leeren Fahrzeugs durch den Einsatz von sehr leichten Strukturen und hocheffizienten Motoren zu reduzieren. Dies erhöht tendenziell die Wartungskosten, da die Zuverlässigkeit der Komponenten beeinträchtigt werden kann und die Wiederverwendung teurer wird.

Eine andere besteht darin, das Gewicht des Oxidationsmittels zu reduzieren, indem der Kraftstoff in Luft während des atmosphärischen Fluges verbrannt wird. Es wird ein Zweizyklus-Triebwerk wie ein Motor mit flüssigem Luftkreislauf oder der vorgeschlagene SABRE-Motor verwendet.

Mit dem SSTO-Ansatz sind die Margen so gering, dass Unklarheiten bestehen, ob ein solches Fahrzeug irgendeine Nutzlast in die Umlaufbahn bringen kann.

Mehrere Stufen [ edit ]

Zwei Stufen zum Orbit verwenden zwei Fahrzeuge, die beim Start miteinander verbunden wurden. Normalerweise ist der Orbiter der zweiten Stufe 5-10 mal kleiner als der Träger der ersten Stufe, obwohl in den Triamese-Konfigurationen und ^[1] beide Fahrzeuge dieselbe Größe haben.

Neben den Kosten für die Entwicklung zweier unabhängiger Fahrzeuge muss auch die Komplexität der Wechselwirkungen sowohl als Einheit als auch beim Trennen bewertet werden.

Außerdem muss die erste Stufe an den Startort zurückgegeben werden, damit sie wieder verwendet werden kann. Dies wird in der Regel vorgeschlagen, indem eine Kompromissbahn geflogen wird, die die erste Stufe zu jeder Zeit über oder in der Nähe des Startplatzes hält, oder indem kleine Atemluftmotoren verwendet werden, um das Fahrzeug zurückzufliegen, oder indem die erste Stufe unterhalb der Startposition wiederhergestellt wird und auf andere Weise zurückbringen (oft im Meer landen und mit dem Schiff zurückbringen). Dies kann dazu führen, dass die erste Stufe für dieselbe Nutzlast um ein Vielfaches größer ist, obwohl diese Sanktionen für die Wiederherstellung nach einem Downrange-Bereich gering sein können.

Die zweite Stufe wird normalerweise zurückgegeben, nachdem eine oder mehrere Umlaufbahnen geflogen und erneut eingetreten wurden.

Dies wird auch als kombiniertes Startsystem bezeichnet. ^[2]

Clustering [ edit ]

In einem Clustersystem werden mehrere Stufen nebeneinander gestapelt Normalerweise brennen Sie parallel, aber nur einer ist der Orbiter. Wenn der Orbiter Kraftstoff verbrennt, können Querzuführungen aus den Tanks der Verstärkerstufen verwendet werden, um ihn nachzufüllen. Sobald ein Booster trocken läuft, trennt er sich und gleitet (normalerweise) zu einer sicheren Landung zur Wiederverwendung zurück. ^{[ Zitat benötigt ]}

Obwohl der Space nicht vollständig wiederverwendbar ist Das Shuttle verwendete eine ähnliche Kreuzung zwischen dem externen Haupttank und dem Shuttle-Orbiter.

Das vollständig wiederverwendbare BAC-Mustard-Projekt umfasste in jedem seiner nahezu identischen Module einen Motor, der es ermöglichte, die heruntergefahrenen Motoren zusammen mit dem leeren Tanklager zu entsorgen, wo der Shuttle die Strafe hatte, seine Motoren herunterzufahren Orbit. Ein Kritikpunkt dieses Ansatzes besteht darin, dass die Konstruktion separater Orbiter und Booster oder eines einzelnen Fahrzeugs, das beides könnte, die Leistung, die Sicherheit und mögliche Kosteneinsparungen beeinträchtigen würde. Kompromisslose maximale Leistung zur Reduzierung der Frachtkosten ist jedoch der Punkt des Clustering-Ansatzes. Auch das Stapeln von zwei- oder dreiflügeligen Fahrzeugen kann eine Herausforderung darstellen.

Launch [ edit ]

Alle Orbitalfahrzeuge wurden bisher vertikal abgesetzt. Raketen sind für dieses Regime gut, weil sie ein sehr hohes Schub / Gewicht-Verhältnis (~ 100) haben.

Systeme ohne Raketenabstand sorgen für eine theoretische Effizienzsteigerung. Da Raketen-Delta-v aufgrund der Raketengleichung eine nichtlineare Beziehung zum Massenanteil hat, führt jede kleine Verringerung von Delta-v zu einer relativ großen Verringerung des erforderlichen Massenanteils; und das Starten einer Mission in höheren Lagen hilft auch.

Ein Fahrzeug, das horizontal abhebt oder sich von der vorherigen Stufe abhebt, benötigt Flügel. Ein "nasser Flügel" könnte verwendet werden, wenn der Flügel Treibmittel enthält. Flügel können etwa 9-12% des Fahrzeugstartgewichts betragen.

Raketenluft, die von Flugzeugen abgefeuert wird, kann als zumindest teilweise wiederverwendbar betrachtet werden, da das Startflugzeug wiederverwendbar ist. Ein Beispiel für diese Konfiguration ist das Orbital Sciences Pegasus-System.

Die Tier-1-Kombination aus Scaled Composites aus SpaceShipOne und White Knight One verwendete Flügel sowohl für das Startflugzeug als auch für die zweite Stufe unter dem Orbital.

Andere vorgeschlagene Starthilfen sind Ballons in großer Höhe wie der zero2infinity bloostar. ^[3] Spekulativere Technologien umfassen bodengestützte Schlitten, Magnetschwebebahnen, 80-km-Magnetschwebebahnen (80 km) und exotische Systeme wie Seilzugantriebssysteme zum Auffangen des Fahrzeugs in großen Höhen oder sogar Weltraumaufzüge.

Landung [ edit ]

Jedes Komponentenfahrzeug eines wiederverwendbaren Systems muss in der Lage sein, sicher zu landen.

Horizontale Lander benötigen Flügel und Unterwagen (sofern sie nicht auf See landen). Dies erfordert typischerweise, dass ungefähr 9-12% des Landefahrzeugs Flügel sind; was wiederum bedeutet, dass das Startgewicht höher ist und / oder die Nutzlast geringer ist. Konzepte wie das Aufheben von Körpern versuchen, sich mit den etwas widersprüchlichen Fragen des Wiedereintritts, des Überschall- und des Unterschallflugs auseinanderzusetzen. ebenso wie die Deltaflügelform des Space Shuttle.

Für vertikale Lander werden verschiedene Systeme vorgeschlagen. Fallschirme können mit kleinen Landungsraketen (wie bei Sojus) verstärkt werden. McDonnell Douglas DC-X stieg bis zu einer Höhe von etwa 3,1 Kilometern auf, bevor er sicher zurückkehrte. ^[4] Alternativ dazu könnten Raketen verwendet werden, um das Fahrzeug vollständig abzubremsen und weich auf dem Boden zu landen, nachdem die Unterschallgeschwindigkeit in geringer Höhe erreicht wurde (siehe DC-X). Dies erfordert typischerweise etwa 10% des Landegewichts des Fahrzeugs, um ein Treibmittel zu sein. Die Falcon 9-Rakete von SpaceX war die erste Orbitalrakete, die ihre erste Stufe vertikal auf dem Boden landete, nachdem sie ihre zweite Stufe und ihre Nutzlast zu einer suborbitalen Flugbahn befördert hatte, wo sie weiter in den Orbit gehen würde. ^[5] Ein anderer Ansatz für die vertikale Landung ist Verwenden Sie einen Autogyro- oder Hubschrauberrotor. Dies erfordert vielleicht 2-3% des Landegewichts für den Rotor. ^{[ Zitierung erforderlich} .

Airbreathing-Motoren [ edit ]

Airbreatthing-Ansätze nutzen die Luft während des Aufstiegs zum Antrieb. Der am häufigsten vorgeschlagene Ansatz ist der Scramjet, jedoch wurden auch Turborocket, Liquid Air Cycle Engine (LACE) und vorgekühlte Düsentriebwerke wie der SABER-Motor vorgeschlagen.

In allen Fällen ist die höchste Geschwindigkeit, die ein luftatmender Motor erreichen kann, weit unter der Orbitalgeschwindigkeit (etwa Mach 15 für Scramjets und Mach 5-6 für die anderen Motorkonstruktionen), und Raketen würden für die restlichen verwendet 10-20 Mach für die Umlaufbahn erforderlich.

Die thermische Situation für Luftatmer (insbesondere Scramjets) kann unangenehm sein; Normale Raketen fliegen steile Anfangswege, um Luftwiderstand zu vermeiden, wohingegen Scramjets absichtlich mit hoher Geschwindigkeit durch die relativ dicke Atmosphäre fliegen würden, was zu einer enormen Erwärmung der Zelle führen würde. Die thermische Situation für die anderen Ansätze der Luftatmung ist wesentlich günstiger, wenn auch nicht ohne Herausforderungen.

Design-Ausgaben [ edit ]

Gewicht [ edit ]

Jede RLV beeinträchtigt die Leistung des Werfers aufgrund einer zusätzlichen Stufe träge Masse. Diese zusätzliche Masse ist nahezu unvermeidlich, da entweder zusätzliche mechanische oder Antriebssysteme oder überschüssiges Treibmittel für die sichere Rückkehr der RLV-Stufen erforderlich sind. Die tatsächliche Höhe der Massenstrafe und ihre Verteilung zwischen Struktur und Treibmittel hängt von den gewählten RLV-Stufenrückkehrmodi und der Stufegeschwindigkeit ab. ^[6]

Hitzeabschirmung von Reentry []

[Robert Zubrin] hat als grobe Faustregel gesagt, dass 15% des gelandeten Gewichts eines Fahrzeugs aerobraking Wiedereintrittsabschirmungen sein müssen. ^[7]

Es wird oft vorgeschlagen, dass Hitzeschilder auf diesen Fahrzeugen nur ein Teil sind Art von Keramik- und / oder Kohlenstoff-Kohlenstoff-Hitzeschilden oder gelegentlich metallischen Hitzeschilden (möglicherweise mit Wasserkühlung oder einer Art relativ exotischem Seltenerdmetall).
^[8] Ablative Hitzeschilde bieten ein geringes Gewicht, sind aber nicht wiederverwendbar.

Eine neuere TPS-Technologie (Thermal Protection System) wurde erstmals für den Einsatz in Steuerflossen von ICBM-MIRVs entwickelt. Angesichts der Notwendigkeit, dass solche Gefechtsköpfe rasch wieder in die Atmosphäre eindringen und die Überschallgeschwindigkeit auf Meereshöhe beibehalten müssen, entwickelten die Forscher sogenannte SHARP-Materialien, typischerweise Hafniumdiborid und Zirkoniumdiborid, deren thermische Toleranz 3600 ° C übersteigt. Flugzeuge können mit Mach 11 fliegen auf 30 km Höhe und Mach 7 auf Meereshöhe. Die bei diesen Materialien zulässigen scharfkantigen Geometrien eliminieren auch die Interferenz der Plasmastoßwellen bei der Funkkommunikation während des Wiedereintritts. SHARP-Materialien sind sehr robust und erfordern keine ständige Wartung, wie die beim Space Shuttle verwendeten Quarzfliesen, auf die mehr als die Hälfte der Wartungskosten und die Durchlaufzeit dieses Fahrzeugs entfielen. Die Einsparungen bei der Wartung sind daher ein wesentlicher Faktor für die Verwendung dieser Materialien für ein wiederverwendbares Trägerfahrzeug.

Entwicklungskosten [ edit ]

Es wird erwartet, dass die Forschungs- und Entwicklungskosten für wiederverwendbare Fahrzeuge höher sind, da ein wiederverwendbares Fahrzeug dazu führt, dass es mehr als einmal verwendet werden kann , was zu den erforderlichen Tests beiträgt. Die Erhöhung der Robustheit lässt sich am einfachsten durch Hinzufügen von Gewicht erreichen. Dies verringert jedoch die Leistung und setzt die Forschung und Entwicklung weiter unter Druck, dies auf andere Weise wiederzugewinnen.

Diese zusätzlichen Kosten müssen erstattet werden. und dies erhöht die Durchschnittskosten des Fahrzeugs.

Wartung [ edit ]

Wiederverwendbare Startsysteme erfordern eine Wartung, die oft erheblich ist. Das Space-Shuttle-System erforderte eine umfassende Erneuerung zwischen den Flügen, wobei es sich hauptsächlich um die Quarzfliese TPS und die leistungsstarken LH2 / LOX-Verbrennungsmotoren handelte. Beide Systeme erfordern umfangreiche Inspektionen, Umbauten und Teileersatz zwischen den Flügen und verursachen über 75% der Wartungskosten des Shuttle-Systems. Diese Kosten, die weit über den bei der Errichtung des Systems erwarteten Kosten lagen, haben die maximale Flugrate von Shuttle auf ein Viertel der geplanten Senkung gesenkt. Dies hat auch die Kosten pro Pfund Nutzlast in den Orbit vervierfacht, wodurch Shuttle auf dem heutigen Startmarkt für alle außer den größten Nutzlasten, für die es keinen Wettbewerb gibt, wirtschaftlich unlösbar ist.

Damit eine RLV-Technologie erfolgreich sein kann, muss sie aus den Fehlern von Shuttle lernen und diese mit neuen Technologien in den Bereichen TPS und Antrieb beseitigen.

Arbeitskräfte und Logistik [ edit ]

Das Space-Shuttle-Programm erforderte eine stehende Armee von über 9.000 Angestellten, um die Shuttle-Flotte unabhängig von den Flugpreisen zu warten, zu sanieren und wieder zu starten. Dieses Arbeitskräftebudget muss durch die Gesamtzahl der Flüge pro Jahr geteilt werden. Je weniger Flüge bedeuten, steigen die Kosten pro Flug erheblich. Die Rationalisierung des Personalbedarfs eines Startsystems ist ein wesentlicher Bestandteil, um einen RLV wirtschaftlich zu machen. Zu den Projekten, die versucht haben, diese Ethik zu entwickeln, gehören das DC-X Delta Clipper-Projekt sowie die Falcon 9- und Falcon 1-Programme von SpaceX.

Ein Problem gegen dieses Streben nach Arbeitseinsparungen ist die staatliche Regulierung. Angesichts der Tatsache, dass die NASA und USAF (sowie Regierungsprogramme in anderen Ländern) die Hauptkunden und Quellen für das Entwicklungskapital sind, neigen die behördlichen Auflagen zur Aufsicht, zur Nachbearbeitung, zur Qualität, zur Sicherheit und zu anderen Unterlagen dazu, die Betriebskosten eines solchen Systems zu erhöhen .

Geschichte [ edit ]

Mit der Erfindung des Raketenantriebs in der ersten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts wurde die Raumfahrt außerhalb der Atmosphäre zu einer technischen Möglichkeit.

Erste Ideen eines einstufigen, wiederverwendbaren Raumflugzeugs erwiesen sich als unrealistisch und obwohl die ersten praktischen Raketenfahrzeuge wie die V-2-Waffe des Zweiten Weltkriegs die Grenzen des Weltraums erreichen konnten, war die wiederverwendbare Technologie zu schwer und die Raketen waren entbehrlich. Das Problem der Masseneffizienz könnte durch die Verwendung mehrerer Stufen überwunden werden, und es wurden sowohl Raketen mit vertikalem Start als auch mehrstufige Raketen mit horizontalem Start vorgeschlagen. Die ersten wiederverwendbaren Etappen erschienen jedoch erst 1981, als das US-amerikanische Space Shuttle erschien.

Frühe Studien [ edit ]

Während des Zweiten Weltkriegs schlug der Deutsche Eugen Sänger den Suborbitalsprengbomber Silbervogel ("Silverbird") vor. HTOL-Fahrzeuge, die die Orbitalgeschwindigkeit erreichen können, sind aufgrund ihres höheren Fahrzeuggewichtes schwieriger zu konstruieren als VTOL. Dies führte zu mehreren mehrstufigen Prototypen wie einem Suborbital X-15. Aerospaceplane ist eines der ersten HTOL-SSTO-Konzepte. Es wurden Vorschläge gemacht, um ein solches Fahrzeug praktikabler zu machen, einschließlich:

• Schienenverstärkung (z. B. 270 m / s bei 3000 m auf einem Berg, wodurch 35% weniger SSTO-Startmasse für eine bestimmte Nutzlast in einer NASA-Studie erzielt werden) ^[9]


• Verwendung von Hebekörperkonstruktionen zur Verringerung der Fahrzeugstrukturmasse.


• Verwendung des Tankens während des Fluges.

In den 1960er Jahren wurde der teilweise wiederverwendbare, mehrstufige NEXUS-Werfer von Krafft Arnold Ehricke untersucht. Philip Bono, der bei Douglas arbeitete, schlug verschiedene VTOL-SSTO-Trägerraketen vor, darunter: ROOST, ROMBUS, Ithacus, Pegasus und SASSTO. Die meisten seiner Fahrzeuge kombinierten ähnliche Innovationen, um die SSTO-Fähigkeit zu erreichen. Bono schlug vor:

• Steckdüsenmotoren, um hohe spezifische Impulse in allen Höhen beizubehalten.


• Erstes Wiedereintritt der Basis, was die Wiederverwendung des Motors als Hitzeschild ermöglicht, wodurch die erforderliche Hitzeschildmasse gesenkt wird.


• Verwendung von sphärischen Behältern und Stubby Form, um die Fahrzeugmasse weiter zu reduzieren.


• Einsatz von Abwurfbehältern zur Erhöhung der Reichweite.


• Verwendung des In-Orbit-Auftankens zur Erhöhung der Reichweite.

Bono schlug auch die Verwendung seiner Fahrzeuge für den Weltraumstart vor, ein schnelles interkontinentales Militär Transport (Ithacus), schneller interkontinentaler ziviler Transport (Pegasus), sogar Mond- und Marsmissionen (Project Selena, Project Deimos).

In Europa schlug Dietrich Koelle, inspiriert von Bonos SASSTO-Design, sein eigenes VTVL-Fahrzeug mit dem Namen BETA vor.

Andere Konfigurationen von Startsystemen sind möglich, wie z. B. horizontaler Start mit vertikaler Landung (HTVL) und vertikaler Start mit horizontaler Landung (VTHL). Eines der wenigen HTVL-Fahrzeuge ist das von Philip Bono entworfene Raumsonde Hyperion SSTO aus den 1960er Jahren. ^[10] X-20 Dyna-Soar ist ein frühes Beispiel eines VTHL-Designs, ^{[] Zitat benötigt ]}
während HL-20 und X-34 Beispiele aus den 1990er Jahren sind. ^{[ Zitat erforderlich ]}
Seit Februar 2010 ^[update] hat der VTHL X-37 die erste Entwicklung abgeschlossen und eine ursprünglich klassifizierte Orbitalmission mit einer Laufzeit von über sieben Monaten absolviert. ^{[ Zitat erforderlich ]}
Zu den derzeit vorgeschlagenen VTHL-bemannten Raumflugzeugen gehören Dream Chaser und Prometheus, die beide im Jahr 2010 im Rahmen des CCDev-Programms von der NASA vorgeschlagenen Konzeptflugzeugen für das Jahr 2010 vorgeschlagen wurden. ^{[ Zitat benötigt ]}

Die Zeit des Space Shuttle [ edit ]

In den späten 1960er Jahren begann der Designprozess des Space Shuttle. Aus einer Vielzahl von Ideen wurde ein zweistufiges, wiederverwendbares VTHL-Design vorangetrieben, das schließlich zu einem wiederverwendbaren Raumfahrzeug mit Orbiter-Nutzlast und wiederverwendbaren Feststoffraketen führte. Der Außentank und sein Laderahmen wurden weggeworfen, und die wiederverwendbaren Teile brauchten neun Monate, um eine 10 000-Mann-Gruppe für den Flug zu restaurieren. ^{[ Zitat erforderlich ]} Frühe Untersuchungen von 1980 und 1982 vorgeschlagenen In-Space-Anwendungen für den Panzer ^[11][12] aber die NASA hat diese Optionen nie über das Vorschlagsstadium hinaus verfolgt.

In den 70er Jahren wurden weitere VTOL- und HTOL-SSTO-Designs für Solarsatelliten und militärische Anwendungen vorgeschlagen. Es gab eine VTOL-SSTO-Studie von Boeing. HTHL SSTO-Designs umfassten den Rockwell Star-Raker und die Boeing HTHL SSTO-Studie. Der Fokus der gesamten Raumfahrtfinanzierung in den Vereinigten Staaten auf den Shuttle hat jedoch diese Aussichten zerstört. Die Sowjetunion folgte mit Buran. Andere bevorzugten Verbrauchsmaterialien wegen ihres geringeren Konstruktionsrisikos und ihrer niedrigeren Konstruktionskosten.

Schließlich stellte sich heraus, dass der Shuttle im Betrieb sogar noch teurer war als ein Startsystem.

Die Absage einer Shuttle-Centaur-Rakete nach dem Verlust von Challenger führte ebenfalls zu einer Unterbrechung, und das US-Militär stürzte sich in Richtung Verbrauchsmaterialien, um seine Nutzlast zu starten. Viele kommerzielle Satellitenkunden waren bereits auf Verbrauchsmaterialien umgestiegen, da das Shuttle-Startsystem nicht auf die Bedenken der Kunden einging.

1986 forderte Präsident Ronald Reagan die Einrichtung eines luftatmenden Scramjet-Flugzeugs mit dem Namen NASP / X-30, das SSTO-fähig sein sollte. Basierend auf den Untersuchungen von Project Copper Canyon ^[13] scheiterte das Projekt an schwerwiegenden technischen Problemen und wurde 1993 abgebrochen.

Diese Forschung mag das britische HOTOL-Programm inspiriert haben, das, anstatt wie bei NASP bis zu hohen Hyperschallgeschwindigkeiten zu atmen, die Verwendung eines Vorkühlers bis Mach 5.5 vorschlug. Die Finanzierung des Programms wurde von der britischen Regierung abgebrochen, als die Untersuchung einige technische Risiken feststellte und darauf hinwies, dass die vorgeschlagene Fahrzeugarchitektur nur eine relativ geringe Nutzlast für die Umlaufbahn liefern könnte.

Als die Sowjetunion Anfang der neunziger Jahre zusammenbrach, wurden die Kosten von Buran unhaltbar. Seitdem hat Russland nur reine Verbrauchsmaterialien für den Weltraumstart verwendet.

Das Interesse an der Entwicklung neuer, wiederverwendbarer Fahrzeuge entstand in den 1990er Jahren. Das Programm "Brilliant Pebbles" (Strategische Verteidigungsinitiative für die militärische Verteidigung) ("Star Wars") erforderte kostengünstige und rasche Umschwünge. Aus dieser Anforderung entstand der McDonnell Douglas Delta Clipper VTOL SSTO-Vorschlag. Der DC-X-Prototyp für Delta Clipper zeigte eine schnelle Bearbeitungszeit und die automatische Computersteuerung eines solchen Fahrzeugs. Es hat auch gezeigt, dass ein wiederverwendbares Trägerfahrzeug keine große stehende Armee benötigt, um wie der Shuttle zu warten.

Mitte 1990 führten weitere britische Forschungen und umfangreiche Re-Engineering-Maßnahmen zur Vermeidung von Mängeln des HOTOL-Designs zu einem vielversprechenderen Skylon-Design mit einer viel größeren Nutzlast.

Auf kommerzieller Ebene wurden große Satellitenkonstellationen wie die Iridium-Satellitenkonstellation vorgeschlagen, die auch kostengünstige Starts forderten. Dies befeuerte eine private Markteinführungsbranche, einschließlich teilweise wiederverwendbarer Fahrzeugakteure wie Rocketplane Kistler und wiederverwendbarer Fahrzeugspieler wie Rotary Rocket.

Am Ende dieses Jahrzehnts brach der Konstellationsmarkt für Satelliten mit dem Bankrott von Iridium zusammen. Im Gegenzug brach die aufstrebende private Startbranche zusammen. Der Sturz der Sowjetunion hatte schließlich politische Wellen, die zu einer Verringerung der Abwehr ballistischer Raketen führten, einschließlich des Ausfalls des "Brilliant Pebbles" -Programms. Das Militär entschied sich dafür, ihre alternden, aus der ballistischen Raketentechnologie entwickelten, wegwerfbaren Trägerraketen durch das EELV-Programm zu ersetzen. Die NASA schlug riskantere, wiederverwendbare Konzepte vor, um die Shuttle-Technologie zu ersetzen, die im Rahmen der Programme X-33 und X-34 demonstriert werden soll.

In den frühen 2000er Jahren führten die steigenden Kosten und Anlaufprobleme zur Annullierung von X-33 und X-34, und die Katastrophe von Space Shuttle Columbia (2003) verursachte eine weitere Bodenbildung der Flotte. Das Shuttle-Design war jetzt über 20 Jahre alt und musste ersetzt werden. Inzwischen hat das militärische EELV-Programm eine neue Generation besserer Verbrauchsmaterialien hervorgebracht. Der Markt für kommerzielle Satelliten wurde durch ein Überangebot an billigen Einwegraketen und einen Mangel an Satellitennutzlasten belastet. Das Space Shuttle ging 2011 in den Ruhestand.

21. Jahrhundert [ edit ]

Vor diesem Hintergrund fand der Wettbewerb Ansari X Prize statt, der von den Luftfahrtwettbewerben des frühen 20. Jahrhunderts inspiriert wurde. Viele private Unternehmen nahmen am Wettbewerb teil, der Gewinner waren Scaled Composites mit ihrem wiederverwendbaren HTHL SpaceShipOne. Es gewann die zehn Millionen Dollar, indem es in zwei Wochen zweimal die Linie von Kármán erreichte. Während SpaceShipOne wie das X-15 suborbital ist, hoffen einige, dass der private Sektor schließlich wiederverwendbare Orbitalfahrzeuge entwickeln kann, wenn genügend Anreiz gegeben wird. SpaceX ist seit kurzem ein Akteur auf dem Markt für private Markteinführungen und konnte seine wegwerfbare Trägerrakete Falcon 9 in ein teilweise wiederverwendbares Fahrzeug umwandeln, indem er die erste Stufe zur Wiederverwendung zurückbrachte.

Im Jahr 2012 hatte SpaceX ein Flugtestprogramm mit den Versuchsfahrzeugen Grasshopper und F9R Dev1 gestartet. Diese führten anschließend zur Entwicklung des wiederverwendbaren Falcon 9-Raketenwerfers. ^[14]

Am 23. November 2015 wurde die Blue Origin New Shepard-Rakete die erste Vertical Take-Off / Landing (VTOL). Über die Kármán-Linie (100 km) in den Weltraum zu gelangen, bevor sie zu einer Fallschirmlandung zurückkehrt, erreicht sie eine Höhe von 100,5 km (329,839 Fuß). ^{[15] [4]}

SpaceX Die erste vertikale weiche Landung einer wiederverwendbaren Raketenphase erreichte am 21. Dezember 2015, nachdem sie dazu beigetragen hatte, 11 kommerzielle Orbcomm-OG-2-Satelliten in einen erdnahen Orbit zu schicken. ^[16]

Ein überarbeiteter Booster war erfolgreich am 30. März 2017 wiederverwendet und durch Landung auf einem autonomen Raumfahrt-Drohnenschiff (ASDS) wiederhergestellt. ^[17] SpaceX erholt sich nun routinemäßig und verwendet seine ersten Stufen sowohl zu Lande als auch auf See und unter Verwendung des ASDS.

Ab Oktober 2017 ^[update] ist das einzige funktionsfähige wiederverwendbare Modul für die Umlaufbahn der SpaceX Falcon 9-Core-Booster, der die erste Stufe der Falcon 9 bildet und auch die Dreikernversion von Falcon Heavy antreibt.

SpaceX entwickelt auch ein vollständig und schneller wiederverwendbares Startsystem, das BFR. Das 9-Meter-Kerndurchmessersystem soll sowohl die Trägerraketen von Falcon 9 und Falcon Heavy als auch das Raumschiff Dragon ersetzen, das ursprünglich den Startmarkt für die Erdumlaufbahn anstrebte, jedoch explizit eine beträchtliche Fähigkeit zur Unterstützung von Langstrecken- Dauer der Raumfahrt in der Cislunar- und Mars-Missionsumgebung. ^[18]

Liste der wiederverwendbaren Startsysteme [ ]

. [

2006 erteilte die US-amerikanische Luftfahrtbehörde (Federal Aviation Administration) als Teil 431 eine neue Verordnung über gewerblich wiederverwendbare Trägerraketen (Suborbital und Orbital). Der Text ist unter dem US Federal Code unter 14 CFR Part 431 zu finden. Die neue Verordnung wurde in Erwartung von gemacht geplante kommerzielle wiederverwendbare Startvorgänge, einschließlich der oben aufgeführten amerikanischen Unternehmen. Die Bestimmungen der FAA sind nur in den Vereinigten Staaten und ihren Territorien sowie für in den Vereinigten Staaten registrierte Luftfahrzeuge und Raumfahrzeuge zulässig.

Siehe auch [ edit ]

Referenzen [ edit

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Bibliography[edit]

• Heribert Kuczera, et al.: Reusable space transportation systems. Springer, Berlin 2011, ISBN 978-3-540-89180-2.

External links[edit]