Das Starship von SpaceX und wiederverwendbare Raketen wie Blue Origins New Shepard sollen die Raumfahrt revolutionieren. Sie alle greifen ein Konzept auf, das bereits vor über 20 Jahren erprobt wurde. Der Delta Clipper hätte das erste wiederverwendbare Raumschiff sein können, das ins All startet und auf eigenen Füßen landet. Jedoch wurde er zugunsten eines Milliardenfehlschlags aufgegeben.
Von Michael Förtsch
Im Februar 2022 stand Elon Musk auf einer Bühne bei der Starbase in Boca Chica Village, Texas. Im Hintergrund ragte an einer Rampe einer der Prototypen des Starship auf, der auf einen der riesenhaften Super-Heavy-Raketen-Booster aufgesetzt war. Der SpaceX-Gründer versprach an diesem Tag, dass sein Unternehmen mit dem Starship den Zugang zum All so einfach machen würde, wie nie zuvor. Noch kostet ein Start von großen Satelliten oder einer menschlichen Besatzung mit einer Rakete mehrere Dutzend Millionen Euro. Aber mit diesem Raumschiff solle ein Trip in den Orbit irgendwann so alltäglich und erschwinglich wie der Start eines Langstreckenpassagierjets werden. Regierungen und Unternehmen sollen einen Charterflug mit dem Raumschiff aus der Portokasse bezahlen können. Und auch für Universitäten, Vereine und Privatpersonen soll ein Huckepack-Mitflug irgendwann bezahlbar sein.
Das Geheimnis? Das Starship und seine Booster-Stufe Super Heavy sollen nicht nur einmal, sondern wieder und wieder fliegen können. Gleich den Falcon-9-Raketen sollen sie nach einem Trip in die Höhe selbstständig auf Landebeinen aufsetzen – in der Vertikale. Nach einer Inspektion könnten sie schnell neu betankt werden und nach wenigen Stunden erneut abheben. Vom Mond und Mars, meint Elon Musk, soll das 50 Meter hohe Raumschiff aufgrund der niedrigeren Gravitation und dünneren Atmosphäre sogar ohne seinen 69 Meter hohen Booster aufsteigen, das es auf der Erde braucht. „Es wird funktionieren“, sagt Musk zu dem ambitionierten Projekt. „Es könnte ein paar Schlaglöcher auf dem Weg geben, aber es wird funktionieren.“
Sollte SpaceX das Starship wirklich zu einem zuverlässigen und immer wieder nutzbaren Weltraumvehikel entwickeln, könnte das die gesamte Raumfahrtindustrie auf den Kopf stellen. „Sie scheißen sich ein“, zitierte Politico einen anonymen Industrie-Insider. Denn: Auf einmal könnten zahlreiche andere Raketensysteme überflüssig werden – wie die Atlas-Exemplare der United Launch Alliance oder auch das um Jahre verspätete Space Launch System der NASA. Dabei ist das Konzept des Starships selbst keine Revolution, sondern von einem einstigen Projekt der US Air Force und der NASA inspiriert: dem Delta Clipper. Wäre der umgesetzt worden, könnte die Raumfahrt heute ganz anders aussehen – und Elon Musk vielleicht arbeitslos sein.
Landung auf den Füßen
Eine Rakete oder ein Raumschiff ruht auf kleine Landefüßen auf einem fremden Planeten. Astronauten klettern eine Leiter herunter. Das Triebwerk des gerade erst aufgesetzten Raumschiffs zeigt gen Boden, so dass das Vehikel beim Start direkt in die Höhe schießt. In der Science Fiction ist das ein bekanntes und fast schon klischeehaftes Motiv. Solche Szenen finden sich auf unzähligen Covern von Comics und Romanen aus den 40er-, 50er- und 60er-Jahren. Denn es ist ein einleuchtendes Konzept – genauso starten, wie man gelandet war –, aber auch eines, das in der Realität nur schwer umsetzbar ist. Ein von Raketen getriebenes Vehikel in die Höhe zu treiben, ist eine Sache. Aber es stehend auf den Boden zu bringen, ohne Trudeln, Schlittern und Schleudern eine ganz andere.
Der Raketeningenieur Maxwell Hunter war jedoch davon überzeugt, dass das zu machen wäre. Hunter war nicht irgendwer. Der 1922 geborene und 2001 verstorbene Luft- und Raumfahrtingenieur arbeitete einst an revolutionären Flugzeugkonzepten wie der Douglas B-42, der ersten steuerbaren Boden-Luft-Rakete Nike Ajax und der basaltischen Rakete PGM-17 Thor. Bereits in den 1960ern soll er eine Idee für eine Rakete ausgeklügelt haben, die vertikal starten, in den Orbit fliegen und wieder auf der Erde aufsetzen kann. Und das, anders als beim Starship, sogar ohne eine zusätzliche Raketenstufe: single-stage-to-orbit nennt sich dieses Konzept, das als der heilige Gral der Raumfahrt gilt. Bis heute existiert kein Raumschiff, das komplett ohne zusätzliche Raketenstufe in den Kosmos gelangt.
Ohne Erfolg soll Hunter über Jahre versucht haben, seine Arbeitgeber wie den Luft- und Raumfahrtkonzern McDonnell Douglas und die Lockheed Missiles and Space Company von seinem Konzept zu überzeugen. Und das, obwohl Hunter versicherte, ein solches Raumfahrzeug mit Triebwerken und anderen günstigen Bauteilen umsetzen zu können, die schon verfügbar sind und sich bewährt haben. Als er sein Konzept 1984 als X-rocket in einem mit The Opportunity überschriebenen und ausführlichen Plan ausführte, wurde die Idee zwar als innovativ bewertet, aber eine Finanzierung trotzdem abgelehnt. Das frustrierte Hunter. Sehr sogar. Er gab seinen Posten bei Lockheed auf und ging in Rente. Seine Idee für ein vertikal startendes und landendes Raumschiff entwickelte er ab da im Alleingang weiter – und hoffte, andere finanzkräftige Institutionen zu finden, die eine weitere Ausarbeitung bezahlen wollen.
Tatsächlich stieß Hunter im Jahr 1988 nach einer Präsentation seines nun Space Ship Experimental getauften Raumschiffskonzeptes auf gehöriges Interesse. Und zwar vom US-General Daniel O. Graham, seinem Think Tank High Frontier und von Jerry Pournelle, einem Science-Fiction-Autor und Politwissenschaftler, der auch schon von einem Single-Stage-To-Orbit-Raumschiff geträumt haben soll. Sowohl Graham als auch Pournelle hatten maßgeblich zur 1984 gestarteten US-Verteidigungsstrategie Strategic Defense Initiative beigetragen. Das von Ronald Reagan initiierte Programm wurde aufgrund zahlreicher futuristischer Ideen, um den Kalten Krieg zu gewinnen, als Star Wars bekannt. Gemeinsam schafften es Hunter und Graham die Entscheider der Strategic Defense Initiative Organisation zu überzeugen, dass das Space Ship Experimental einen potentiellen Baustein der US-Verteidigungskraft im All darstellten könnte.
Die Argumentation war simpel: Das seit 1981 im Einsatz befindliche Space Shuttle war ein weiter und mutiger Sprung der USA ins All. Es hatte mehrere erfolgreiche Missionen absolviert und Satelliten ins All gebracht. Dabei hatte sich jedoch gezeigt, dass das Shuttle-Konzept nicht so nachhaltig ist, wie erhofft. Die Starts mit Raketen-Boostern waren teuer, es wurden Landebahnen gebraucht, die Wartung bis zum nächsten Start dauerte Wochen und die Challanger-Katastrophe von 1986 sorgte für viele Zweifel bezüglich der Sicherheit. Die Erforschung einer Alternative oder eines Nachfolgekonzeptes wäre da nur logisch – insbesondere, wenn irgendwann all die futuristischen Weltraumwaffen gewartet werden müssten, die sich die Köpfe des SDI so ausmalten. Da wäre das Space Ship Experimental der ideale Kandidat. Das sah auch das SDI-Komitee nach einigen Treffen mit Graham so und gab 1989 grünes Licht.
Ein Segler in den Weltraum
Das Raumschiffprojekt wurde vom US-Verteidigungsministerium der US Air Force zugeteilt, die den Luft- und Raumfahrtkonzern McDonnell Douglas mit der Ausarbeitung und Entwicklung betraute. Eben jenes Unternehmen, bei dem Hunter einst als Ingenieur tätig war und das er nicht von seiner Idee überzeugen konnte. Umsetzen sollte das Raumschiff des selbst nur noch als Berater tätigen Hunter dort der Projektmanager Dan Dumbacher, der dafür eine rund 100 Köpfe starke Armada von Raketenwissenschaftlern und Luftfahrtingenieuren um sich versammelte. Darunter Pete Conrad, der dritte Mensch auf dem Mond. Das Resultat war eine Blaupause für eine Pyramiden-artige Rakete, die auf den Namen Delta Clipper getauft wurde – eine Hommage an die Fracht-Segelschiffe, die im 19. Jahrhundert die Kontinente verbanden.
Der Delta Clipper braucht keine komplexe Startanlage. Es braucht keine speziellen Fahrzeuge oder eine besondere Einrichtung, um den Clipper zu warten oder die Fracht zu laden.
Aerospace Science: The Exploration of Space
Der Delta Clipper sollte rund 38 Meter hoch und neun Meter breit werden. Getrieben von zwölf Raketenmotoren sollte er bis zu – je nach Quelle – neun oder zehn Tonnen Fracht in den Orbit schleppen. Nicht nur in Form von Satelliten, sondern auch bis zu zwölf Menschen. Dafür sollten im Zentrum der Rakete zwei modulare Schächte vorhanden sein, die sich mit vorgefertigten Steckmodulen auf den jeweiligen Anwendungsfall anpassen lassen sollten. „Der Delta Clipper braucht keine komplexe Startanlage. Es braucht keine speziellen Fahrzeuge oder eine besondere Einrichtung, um den Clipper zu warten oder die Fracht zu laden“, heißt es im Sachbuch Aerospace Science: The Exploration of Space von 1994. „Alles kann auf der Startplattform erledigt werden.“
Zwei Wochen – und vielleicht sogar länger – sollte eine Mannschaft mit dem Clipper im All verbringen können, um Wartungsarbeiten an Satelliten vorzunehmen oder andere komplexe Missionen auszuführen. Sogar länger laufende militärische Operationen sollten so möglich werden, bei denen beispielsweise feindliche Satelliten entführt, manipuliert oder gekapert werden. Aber: Der Delta Clipper sollte es auch Unternehmen und Forschungseinrichtungen ermöglichen, im All tätig zu werden und Passagiere zu einer „Raumstation oder zum Mond schleppen“, schrieb Popular Science in seiner Ausgabe vom Februar 1994. Dazu sollte der Clipper nur drei bis sieben Tage nach seiner Ladung wieder starten können. Eine ganz neue Ära der Raumfahrt sollte er dadurch einläuten – und das so schnell wie möglich, wie die SDIO-Führung forderte. 58,9 Millionen US-Dollar wurden für die Konstruktion einer Machbarkeitsstudie inklusive eines Prototypen bereit gestellt – nicht viel, aber genug.
Erstaunlich ruhig
Bereits im Jahr 1991 begannen Ingenieure von McDonnell Douglas mit der Konstruktion des Delta Clipper Experimental – kurz DC-X –, eines Prototyps, der einem Drittel der Größe des geplanten Schiffs entsprach. Mit diesem Vehikel sollte erprobt werden, ob ein solches Raumschiff wirklich fähig ist, vertikal zu starten und zu landen. „Fly a little, break a little“, war die Devise. Einige der Ingenieure scherzten stolz, der DC-X sei eine „Schrottplatzrakete“, da er vollständig aus Bauteilen bestand, die bei McDonnell Douglas „herumlagen“: Triebwerke der Centaur-Raketen, Navigationssysteme der F-15 und F/A-18-Kampfsjets, Avionikelemente aus den MD-11-Passagierfliegern und sogar Federn und Scharniere, die, so Greg Klerkx in seinem Fachbuch Lost in Space, „bei Vorreitern der Hochtechnologie wie Home Depot und Kmart“ gekauft wurden.
Kein einziges Stück an Technik für den DC-X wurde neu entwickelt. Lediglich die Außenhülle war eine Sonderanfertigung von Scaled Composites, dem Unternehmen, das später an Virgin Galactics Raketenschiff mitarbeiten sollte. Trotz der Of-The-Shelf -Technologie – oder vielleicht gerade deswegen – verliefen die Tests des ungewöhnliche Vehikels erstaunlich erfolgreich. Am 18. August 1993, nach nur 21 Monaten an Ingenieursarbeit, hob der weiße Konus mit röhrenden Raketenmotoren erstmals auf der White Sands Missile Range in New Mexico ab. Rund 46 Meter rauschte der DC-X in die Höhe und setzte dann wieder auf. Als ein „Hüpfer in der Wüste“ bezeichnete Der Spiegel diesen Jungfernflug. Aber es war eine Premiere: Bis zu diesem Zeitpunkt war noch nie ein Raketenvehikel auf diese Weise gestartet und wieder gelandet.
Die Shuttle ist eine phantastische Maschine, aber nicht die Maschine für das 21. Jahrhundert.
Daniel Goldin
Bei einem weiteren Testflug am 11. September erreichte der DC-X knapp 91 Meter Höhe. Pete Conrad steuerte den Prototyp dabei mit einer Fernsteuerung. Er ließ das Vehikel schweben und dann mit kleinen Navigationsdüsen sacht zur Seite gleiten, um es dann sanft aufsetzen zu lassen. Bei weiteren Tests verhielt sich der DC-X ähnlich stabil und überraschend zuverlässig. „Es war ein Schiff, das einfach zu fliegen war“, zitiert Lost in Space den Piloten Mitchell Burnside Clapp, der den DC-X ebenfalls gesteuert hatte. Doch trotz dieses positiven Ausblicks stand das Schiff wenige Monate später in einem kleinen Hangar der White Sands Test Facility und staubte ein.
Der Grund? Einige Monate zuvor hatten sich die USA zusammen mit mehreren Alliierten in den Zweiten Golfkrieg gestürzt. Der materialintensive Konflikt brachte hochrangige Entscheider des US-Militärs zur Überzeugung, dass eher Investitionen und Ingenieure für smarte Offensivwaffen und traditionelles Kriegsgerät gebraucht werden – und nicht futuristische Ideen wie wiederverwendbare Raumschiffe. Auch andere SDI-Konzepte fielen dieser Wendung zum Opfer wie beispielsweise der Raketenabwehrsatellit Brilliant Pebbles, den Lowell Wood und Edward Teller erdacht hatten.
Reanimation
Die Kehrtwende im US-Verteidigungsapparat war markant und einschneidend. Dennoch waren die Erfolge bei den Testflügen des DC-X nicht zu leugnen. Der Plan für das wiederverwendbare Raumschiff fand zahlreiche Fürsprecher bei der US Air Force und auch bei den durchaus einflussreichen Entwicklern bei McDonnell Douglas. Das Projekt sollte daher zunächst bei der US-Militärforschungsfirma DARPA eine neue Heimat finden. Aber deren Verantwortliche sahen im Delta Clipper eher wenig militärisches Potential: Die DARPA konnte und wollte mit dem Raketenraumschiffs nichts anfangen. Bei der NASA hingegen weckte der DC-X durchaus Interesse.
Sollte sich das Konzept beweisen, spekulierte die Raumfahrtbehörde, könnten zukünftige DC-Modelle „zum Mond fliegen, dort landen und wieder zur Erde kommen“ und das für den Preis einer Weltumrundungskreuzfahrt auf einem Schiff wie der Queen Elizabeth 2. Der damalige NASA-Chef Daniel S. Goldin beschrieb den Delta Clipper sogar als „eines der kreativsten Programme, die diese Nation ersonnen hat, um ins All vorzustoßen“ – und pries den Clipper als Nachfolger des Space Shuttle an, das „keine Maschine für das 21. Jahrhundert“ sei.
Am 20. Juni 1994 wurde der DC-X aus seinem Verschlag befreit und startete in eine neue Testreihe. Dabei kam es zu einer kleinen Explosion, die das Schiff aber nur marginal beschädigte. Bis Ende Ende Juli folgten drei weitere Flüge – bis in 2.500 Meter Höhe. Nach der offiziellen Übergabe des Programms in die Hände der NASA wurde der DC-X mit zahlreichen Verbesserungen zum Delta Clipper Experimental Advanced – kurz DC-XA – aufgerüstet. Darunter leichtere Tanks und fortschrittlichere Steuerungssysteme, die ab Mai 1996 dann drei Flugtests bis in über 3.000 Meter unterzogen wurden.
Auch bei einem vierten Testflug am 31. Juli 1996 verlief zunächst alles ohne Probleme. Doch als die Maschine zum Landen ansetzte, brach und verzog sich offenbar ein Verkleidungsstück und verhinderte, dass eines der vier Titanlandebeine ausfahren konnte. Beim Aufsetzen kippte der DC-XA zur Seite und explodierte krachend in drei gewaltigen Explosionen. Der „DC-XA wurde durch den Aufprall auf den Boden und die anschließenden Explosionen und Brände völlig zerstört“, heißt es im offiziellen NASA-Bericht. Eine Reparatur? Unmöglich.
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Eine verpasste Chance
Nach einer Untersuchung des verunglückten DC-XA und einer Eruierung des Delta-Clipper-Programms wurde beschlossen, es nicht weiter zu fördern. Der offizielle Grund: Es gab zu wenig Geld. Zumindest zu wenig, um die 50 Millionen US-Dollar aufzubringen, die Pete Conrad veranschlagte, um einen neuen Delta-Clipper-Prototypen zu konstruieren. Die Kosten für ein Full-Size -Model – DC-Y getauft –, das bereits mit einer Zuladung den Erdorbit erreichen könnte – oder zumindest sollte –, waren mit 120 Millionen US-Dollar kalkuliert. Aber: „So wie das Budget jetzt liegt […], können wir es uns nicht leisten“, sagte Gary Payton, der Leiter der NASA-Forschungsabteilung für Wiederverwendbare Raumfahrzeuge.
So wie das Budget jetzt liegt […], können wir es uns nicht leisten.
Gary Payton
Statt den von der DARPA und der US Air Force übernommenen Delta Clipper zu unterstützen, entschied die NASA-Führung sich, mit den vorhandenen Mitteln die Entwicklung des gemeinsam von der NASA und Lockheed Martin konzipierten VentureStar voranzutreiben. Das ebenfalls als Space-Shuttle-Ersatz erdachte Raumflugzeug versprach zumindest auf dem Papier ebenso ohne zusätzliche Raketen den Erdorbit zu erreichen – und das mit bis zu 20 Tonnen an Zuladung statt nur zehn wie beim Delta Clipper. Nach Kosten von über einer Milliarde US-Dollar wurde das VentureStar-Projekt im Jahr 2001 ohne auch nur einen einzigen erfolgreichen Start eines Prototyps aufgegeben. Einige Raumfahrtexperten sehen die Entscheidung der NASA daher als eine der größten Fehlereinschätzungen der Raumfahrtgeschichte.
Ob der Delta Clipper jemals wirklich ohne zusätzliche Raketenstufe und gänzlich aus eigener Kraft in den Orbit gelangt wäre? Das lässt sich nicht mit Sicherheit sagen. Aber er hätte dennoch die Basis für eine neue Art von Raumschiffen darstellen können. Denn das Team rund um den Delta Clipper legte selbst ohne einen Start in den Orbit die Basis für Raumfahrzeuge, wie sie sich nun mit dem Starship andeuten – und damit womöglich eine neue Epoche der Raumfahrt einleiten. Eine, in der Raumfahrzeuge weniger außergewöhnlich, aber umso fähiger werden, und in der die Raumfahrt alltäglicher und für weit mehr Menschen greifbar wird.
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