RocketLab demokratisiert den Weltraum mit kleineren, günstigeren Raketenstarts

Wenn Sie an Raketenstarts denken, denken Sie wahrscheinlich an große Unternehmen wie Boeing oder SpaceX, die riesige Raketen wie das Starship herstellen. Aber Rocket Lab verfolgt den umgekehrten Ansatz: Anstatt größere Raketen mit größerer Nutzlast zu bauen, werden Raketen hergestellt, die kleiner, leichter und erschwinglicher sind. Wir haben mit Firmengründer Peter Beck darüber gesprochen, wie Rocket Lab neue Technologien nutzt, um den Weltraum für alle zugänglicher zu machen.

3D-Druck eines leichten, leistungsstarken Raketentriebwerks

Eine Sache, für die Rocket Lab bekannt geworden ist, ist der Einsatz von 3D-Drucktechniken zur Herstellung seines Rutherford-Raketentriebwerks. Dieser Ansatz erfordert einen völlig anderen Designansatz als der Einsatz von Fertigungstechniken wie der maschinellen Bearbeitung. „Ein Teil der Kunst des 3D-Drucks besteht darin, so viele Teile und so viel Komplexität wie möglich in diesen Teilen zu kombinieren, was das Gegenteil der traditionellen Fertigung ist“, erklärte Beck. „In mancher Hinsicht erleichtert das die Montage, da insgesamt weniger Teile vorhanden sind.“

Der Vorteil des 3D-Drucks komplexer Triebwerksteile liegt jedoch nicht nur in der Einsparung von Herstellungskosten, sondern auch in der erheblichen Gewichtseinsparung, die bei Raketenstarts ein wichtiger Faktor ist. Ein kompletter Rutherford-Motor wiegt nur 20 kg und ist einer der leistungsstärksten Flüssigsauerstoff-/Kerosinmotoren Motoren verfügbar, dank speziell entwickelter Komponenten wie Einspritzdüsen, die gedruckt werden können hergestellt. „Man kann Dinge drucken, die man anders nicht herstellen kann“, sagte Beck.

Zusätzlich zu den Triebwerken werden auch einige andere Raketenkomponenten wie Ventilkörper in 3D gedruckt. Aber Beck glaubt nicht daran, Technologie nur um ihrer selbst willen einzusetzen, und es gibt viele Komponenten, deren 3D-Druck „absolut keinen Sinn“ macht, wie zum Beispiel Tanks oder Nasenkegel. Diese großen Strukturbauteile können mit anderen Methoden effizient hergestellt werden. Deshalb geht Rocket Lab beim Einsatz des 3D-Drucks selektiv vor und entscheidet sich nur dann dafür, wenn es sinnvoll ist. „Wir gehen brutal vor, wenn es darum geht, welche Teile wir in 3D drucken, und wir sind nicht an den Prozess gebunden. Das beste Design gewinnt.“

Schnelle Fertigung, um den Platz zugänglicher zu machen

Ziel dieses neuen Ansatzes bei der Herstellung von Raketen ist es, Starts für mehr Menschen und Unternehmen außerhalb der typischen Raumfahrtindustrie zugänglich zu machen. Zu den Kunden von Rocket Lab gehörten so unterschiedliche Organisationen wie eine Gruppe von Kalifornische Highschools, die ihren eigenen Satelliten bauten, an die US-Luftwaffe, die die Starts für ihr Weltraumtestprogramm nutzt.

„Unsere übergeordnete Mission besteht darin, den Weltraum zugänglich zu machen“, sagte Beck. Mit einem wachsenden Markt für Kleinsatelliten und neuen Innovationen für den Einsatz von Raumfahrzeugen gibt es solche Möglichkeiten für mehr Menschen als je zuvor, sich an der weltraumgestützten Forschung oder Wirtschaft zu beteiligen Gelegenheiten. Doch um diese Ideen auf den Weg zu bringen, sind mehr Trägerraketen erforderlich. „Wir müssen in der Lage sein, sehr schnell und sehr häufig eine Trägerrakete zu produzieren“, sagte Beck. „Derzeit läuft alle 30 Tage eine Rakete vom Band.“

Da jede Rakete zehn Triebwerke benötigt, müssen die Triebwerkskomponenten sehr schnell in großen Stückzahlen mit sehr hohen Toleranzen hergestellt werden. „Wenn man sich die traditionellen Herstellungstechniken ansieht, die man beim Bau von Raketentriebwerken einsetzen würde, ist das nicht der Fall sehr gut skalieren.“ Aber der 3D-Druck ermöglicht es Rocket Lab, in einem skalierbaren Prozess etwa alle 24 Stunden einen Motor zu produzieren.

Für die Zukunft hat Rocket Lab einen noch ehrgeizigeren Zeitplan für die Produktion: „Wir streben an, jede Woche eine Rakete herzustellen“, sagte Beck.

Personalisierte Nutzlastlieferung

Wenn ein Unternehmen ein eigenes Raumschiff starten möchte, ist die derzeit am häufigsten genutzte Option eine „Mitfahrgelegenheit“ wie z Das SmallSat-Programm von SpaceX Dabei werden mehrere Nutzlasten an Bord einer Rakete befördert und in derselben Region in die Umlaufbahn gebracht. Diese Methode unterliegt jedoch Einschränkungen, einschließlich Terminproblemen und begrenzten Platzierungsmöglichkeiten. Rocket Lab bietet stattdessen eine personalisierte Versandmethode an, bei der jeweils eine Nutzlast für einen bestimmten Kunden verschickt wird.

Mit einer kleineren speziellen Trägerrakete können Kunden ihre Nutzlasten in bestimmte Umlaufbahnen bringen, wie Beck den Unterschied erläuterte zwischen speziellen Barkassen und Mitfahrgelegenheiten: „Wenn Sie einen Bus voller Leute beladen und zu einem Weingut bringen wollten, dann würden Sie sich einen holen großer Bus. Wenn Sie eine Person hätten, die nur quer durch die Stadt fahren müsste, würden Sie ein Uber nehmen.“

Im Vergleich zu großen Trägerraketen, die von Unternehmen wie SpaceX eingesetzt werden, sind die Trägerraketen von Rocket Lab viel kleiner und bieten einen persönlicheren Service. „Es sind unterschiedliche Fahrzeuge für unterschiedliche Aufgaben“, sagte Beck. „Man braucht kleine Trägerraketen zum Heben kleiner Nutzlasten und große Trägerraketen zum Heben großer Nutzlasten.“

Die speziellen Starts von Rocket Lab werden für hochwertige Satelliten verwendet, bei denen sie zusammen mit anderen Raumfahrzeugen geschickt werden wäre ein zu großes Risiko, ebenso für Raumfahrzeuge mit empfindlichen Komponenten oder solchen, die mit nationalen verbunden sind Sicherheit. Darüber hinaus verfügt das Unternehmen über eine eigene Startrampe in Neuseeland, dem ersten kommerziellen Weltraumbahnhof auf der Südhalbkugel, was bedeutet, dass es die vollständige Kontrolle über den Zeitplan seiner Starts hat. In einer Branche, in der Verzögerungen von bis zu einem Jahr üblich sind, ist es ein enormer Vorteil, sicherstellen zu können, dass ein Projekt termingerecht gestartet wird.

Dieser Ansatz, kleine Nutzlaststarts anzubieten, mache den Start von Satelliten für ein breiteres Spektrum von Menschen erschwinglicher, sagte Beck. Die Starts von Rocket Lab kosten rund 7,5 Millionen US-Dollar, verglichen mit den günstigsten Alternativen für spezielle Raketenstarts, die 32 Millionen US-Dollar kosten.

Die bisher größte Herausforderung: Eine Mondmission der NASA

Nächstes Jahr wird Rocket Lab seinen bisher komplexesten Start durchführen: einen NASA CubeSat, der in die Umlaufbahn um den Mond gebracht wird. Der CAPSTONE-Satellit ist der erste Schritt bei der Einrichtung seines Satelliten durch die NASA Mondtor, ein Raumschiff im Orbit um den Mond, das als Stützpunkt für zukünftige Missionen zum Mars dienen wird.

Für dieses Projekt geht Rocket Lab weit über seine typischen Starts in eine erdnahe Umlaufbahn hinaus. Zuerst wird es eine Elektronenrakete verwenden, um die Nutzlast in die Umlaufbahn zu bringen, und dann wird sein Photon-Satellit abgetrennt. Der Satellit verfügt über ein eigenes Antriebssystem und wird über einen Zeitraum von drei Tagen mehrere Triebwerkszündungen durchführen, um seine Umlaufbahn langsam zu erhöhen. Mit einer letzten Zündung wird das Raumschiff eine „Trans-Mond-Injektion“ durchführen, um sich von der Schwerkraft der Erde zu befreien und in die Umlaufbahn um den Mond zu gelangen.

Sobald das Raumschiff auf dem Weg zum Mond ist, wird es die NASA-Raumsonde CAPSTONE einsetzen, die mit ihren eigenen Triebwerken langsam und mithilfe ihrer Schwerkraft spiralförmig auf den Mond zusteuert. Diese Art von Mission erfordert ein Höchstmaß an Genauigkeit, da die kleinste Abweichung dazu führen kann, dass ein Fahrzeug Hunderte von Kilometern von seinem beabsichtigten Ziel entfernt landet. Es wird als Grundlage für einen Großteil der geplanten Infrastruktur der NASA rund um den Mond dienen. „Es ist wirklich wichtig, diese Umlaufbahn zu verstehen, diese Umgebung zu verstehen und zu verstehen, wie man dorthin gelangt“, sagte Beck. "Es ist ein großes Geschäft."

Abgesehen davon, dass höchste Präzision erforderlich ist, erfolgt die Mission auch in einem sehr kurzen Zeitrahmen, da der Start für Anfang 2021 geplant ist. „Es ist ein unglaublich kurzer Zeitplan“, sagte Beck. „Im Allgemeinen werden Missionen zum Mond in Milliarden Dollar und Jahrzehnten bemessen. Wir schaffen das innerhalb von Monaten mit Dutzenden Millionen Dollar. Das ist eine unglaubliche Mission.“

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