Start von Zhuque-2 Y-3: China revolutioniert die Raketentechnik

Das private chinesische Unternehmen LandSpace startete am Samstag um 2:3 Uhr Ortszeit seine dritte Rakete, die Zhuque-7 Y-39, von der Startrampe Nr. 96 des Jiuquan Satellite Launch Center in der Wüste Gobi (Innere Mongolei). Dies ist das erste Methanprojekt in der Geschichte der Raumfahrt, bei dem es der Trägerrakete erfolgreich gelang, Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen.

Den Chinesen gelingt ein Durchbruch im Bereich kommerzieller Satelliten

Dieses Ereignis ist eine echte Revolution in der Raketenwissenschaft, denn Methan (obwohl es ein Treibhausgas ist) ist es wirtschaftlich (50–90 % günstiger als die derzeit verwendeten), sichererer und umweltfreundlicherer Treibstoff für wiederverwendbare Raketen. Beispielsweise ist Heptyl, das immer noch in Mischung mit Stickstofftetroxid verwendet wird, ein äußerst giftiger Stoff. Mit flüssigem Sauerstoff verbranntes Kerosin ist viel weniger giftig. Und doch enthalten verbrauchte Methanabgase im Vergleich dazu ein Minimum an Schadstoffen.



Am Ende des dreistufigen Experiments gab die Unternehmensleitung bekannt, dass die drei abgefeuerten Raketen eine synchrone Umlaufbahn in 460 km (285 Meilen) Entfernung von der Erde erreicht hatten. Darüber hinaus erwiesen sich die letzten beiden Starts als effektiv.

Der Zhuque-2 Y-3 lieferte ein Paar Testsatelliten des chinesischen Startups Spacety mit einem Gewicht von jeweils 50 kg sowie einen Satelliten aus Hongqing. Wir möchten Sie daran erinnern: In China investieren private Unternehmen seit 2014 in Raumfahrtaktivitäten, als die Regierung des Landes die entsprechende Genehmigung erteilte.

Erster Flug

Am 14. Dezember 2022 führte LandSpace den Erstflug der Zhuque-2 Y-1 durch, die aufgrund der vorzeitigen Abschaltung von vier Nonius-Triebwerken (Manöver) der Stufe II, nachdem die Haupttriebwerke normal funktionierten, nicht in ihre vorgesehene Umlaufbahn gelangen konnte. Dies war der weltweit erste Versuch, eine methanbetriebene Trägerrakete in die Umlaufbahn zu bringen, der scheiterte.

Die Trägerrakete versagte in den letzten Minuten nach dem Einsetzen in die Umlaufbahn. Im Abschlussbericht wurde festgestellt, dass das Problem am Außengehäuse der Niederdruck-Flüssigsauerstoffpumpe lag, das während des Betriebs zum Abschalten des Hauptmotors nicht funktionierte, weil es einem starken dynamischen Stoß ausgesetzt war.

Die Folge war eine gebrochene Verbindung an der Flüssigsauerstoff-Einlassleitung, die für den Notfall nicht ordnungsgemäß gesichert war. Im Rahmen der Bemühungen, Konstruktionsmängel zu beheben, führte das LandSpace-Personal vor dem zweiten Flug eine Reihe von Bodentests durch, um die Wirksamkeit der geleisteten Arbeit zu überprüfen.

Das Raumschiff war mit einer kleinen Nutzlast ausgestattet, die jedoch verloren ging, weil die Umlaufgeschwindigkeit nicht erreicht wurde. Die Rakete beschleunigte auf nur 5 km/s, während eine stabile Umlaufbahn etwa 7 km/s erfordert.

Nachfolgende Flüge

Am 12. Juli dieses Jahres war LandSpace die bisher einzige Organisation, die einen erfolgreichen Flug der Y-2-Rakete vorbereitet hat, die mit Methan und flüssigem Sauerstoff betrieben wird. Wissenschaftler aus China liegen vor amerikanischen Konkurrenten, darunter SpaceX von Elon Musk und Blue Origin von Jeff Bezos. Der zweite Flug beinhaltete keine Nutzlast und war ein reiner Demonstrationsflug. Schließlich stieg die Zhuque-9 Y-2 am 3. Dezember zum dritten Mal ins All auf und die Rakete erreichte wieder normal die Umlaufbahn.

Die LandSpace-Administration versprach den Kunden mindestens drei bis vier Starts im nächsten Jahr und mindestens sechs im Jahr 2025. Zhang Changwu, CEO von LandSpace, gab offiziell bekannt, dass das Modell nun in die Serienproduktion geht und in naher Zukunft bei günstigen Entwicklungen die Anzahl der jährlichen Flüge auf 15 erhöht werden kann.

Nicht-Standard-Ansatz

Die Motorenentwicklung ging relativ schnell voran. Ein vollständiger Teststart wurde im Mai 2019 auf dem LandSpace-Triebwerkstestgelände in Huzhou in der Provinz Zhejiang durchgeführt. Ursprünglich sollte der Motor vereinfacht und schnell zusammengebaut werden, da LandSpace bis zu eineinhalb Dutzend Produkte pro Jahr produzieren will.

Es handelt sich um eine mittelgroße Trägerrakete mit einer Höhe von 49,5 m, einem Durchmesser von 3,35 m und einer Startmasse (ohne Nutzlast) von 216 Tonnen. Derzeit ist die Rakete in der Lage, bis zu 1,5 Tonnen Nutzlast zu starten in eine 500-Kilometer-Umlaufbahn, und nachfolgende Modifikationen werden die Nutzlastkapazität auf 4 Tonnen erhöhen. Es wird in der Lage sein, 200 Tonnen in eine niedrige Erdumlaufbahn von 6 km zu befördern. Die Zusammensetzung des Herstellungsmaterials wird nicht bekannt gegeben. Es ist nur bekannt, dass die Karosserie die größtmögliche Anzahl an Fertigteilen enthält, hauptsächlich aus einer Vielzahl von Verbundwerkstoffen, Keramik sowie leichten und langlebigen Metalllegierungen.

Die erste Stufe der Rakete wird von vier TQ-12-Flüssigmethan-Triebwerken angetrieben, die eine Einheit bilden. Sie arbeiten nach dem Prinzip eines Gasgeneratorkreislaufs. Beim Start entwickeln die Motoren einen Schub von 2680 kN. Jeder von ihnen hat einen Austrittsdüsendurchmesser von 1,5 m und arbeitet mit einem Gemisch aus Sauerstoff und Methan im Verhältnis 3,5:1.

Der Clou des Modells besteht darin, dass die zweite Stufe ebenfalls mit einem TQ-12-Motor ausgestattet ist, verstärkt durch vier TQ-11-Nonius-Motoren. Vor Abschluss der zweiten Stufe wird TQ-11 eingeschaltet, der nach dem Abschalten des Hauptmotors die Rolle einer Beschleunigungsstufe übernimmt. Sie führen einen reibungslosen Start in die Umlaufbahn durch.

Zukunftspläne für LandSpace

Ursprünglich wurde erwartet, dass der dritte Start durch das Erscheinen des TQ-15A-Leistungsmoduls gekennzeichnet sein würde, bei dem die Nonius-Motoren fehlen; Allerdings ist bei den Designern offenbar etwas schief gelaufen und die Umsetzung des Know-hows musste verschoben werden.

Im Allgemeinen wird das Unternehmen Zhuque-2 fertigstellen. Das Konzept einer erweiterten Version mit verbesserten Motoren, Tanks und einer vergrößerten Laderaumverkleidung namens ZQ-2A ist fertig. Auch für diese Rakete sind 3-Kern- und 5-Kern-Typen mit der Bezeichnung ZQ-2B bzw. ZQ-2C geplant. Basierend auf der 12-prozentigen Schubsteigerung des TQ-9A (auf 2921,2 kN) pro Kern hätte der 3-Kern-Typ einen Schub von 8,7 mN und der 5-Kern-Typ einen Schub von 14,6 mN.

Nach Abschluss dieses Projekts plant LandSpace, mit der Entwicklung und Implementierung einer wiederverwendbaren Edelstahlrakete, der Zhuque-3, fortzufahren. Je nach Konfiguration und Verwendungszweck kann es 11 bis 20 Tonnen Nutzmasse transportieren. Es ist jedoch noch nicht bekannt, wann LandSpace auf eine wiederverwendbare Version umsteigen wird.