Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: NASA, JPL.

Nicht nur der Grasshopper von SpaceX übt erfolgreich seine Sprünge. Auch die senkrecht startende und landende Experimentalrakete XA-0.1B Xombie von Masten Space Systems war kürzlich am Himmel der Mojave-Wüste zu sehen. Ausgestattet mit einer vom Jet Propulsion Laboratory entwickelten neuen Software zur Optimierung der Treibstoffausnutzung – Fuel Optimal Large Divert Guidance oder G-FOLD – wurde am 30. Juli 2013 eine Präzisionslandung nach vorheriger Abweichung beim Landeanflug demonstriert. Die Tester steuerten Xombie zu diesem Zweck zunächst bewusst in eine falsche Richtung. Kurz vor dem Aufsetzen wurde in rund 30 Metern Höhe G-Fold aktiviert. Die Software sollte anhand der vorliegenden Daten zur Abweichung vom Zielpunkt, den Treibstoffreserven sowie den Flugdaten und Umweltbedingungen in Echtzeit ein neues Flugprofil errechnen, mit dem die Rakete eigenständig den geplanten Landeplatz erreichen kann. Der Versuch war nach Aussagen der NASA ein voller Erfolg. Xombie korrigierte den simulierten Landeanflug und lenkte sich erfolgreich auf einer neuen Flugbahn zum vorgesehenen Landepunkt in etwa 800 Metern Entfernung.

Masten und die NASA planen gegen Ende August noch einen weiteren Test mit einem etwas komplizierter gestalteten Abweichungsproblem als Ausgangslage. Ziel des Ganzen ist die Optimierung autonom gesteuerter Landungen auf anderen Himmelskörpern. Die bislang gebräuchlichen Lande-Algorithmen stammen, so die NASA, im Prinzip noch aus Apollo-Zeiten. Bei ihnen wird der zur Verfügung stehende Treibstoff nicht optimal ausgenutzt, weil mit zu großen Reserven kalkuliert wird. Dadurch werden die Möglichkeiten zu Korrekturmanövern während des Abstiegs unnötig begrenzt.

Mit G-FOLD und der Fähigkeit zu autonomen Präzisionslandungen kommt eine ganz neue Klasse von Landezielen für Robotermissionen zum Mond, Mars und anderen Himmelskörpern in Frage. Das Landeterrain darf dann durchaus etwas anspruchsvoller sein. Für bemannte Missionen hätte die Software zumindest den Vorteil, dass mit der höheren Genauigkeit die notwendigen Treibstoffvorräte zugunsten der Nutzlast minimiert werden können.

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Virgin Galactic, Parabolic Arc, XCOR Aerospace, Masten Space Systems, Armadillo Aerospace.

Damit befinden sich beide Firmen auf direktem Weg zu ersten raketenmotorgetriebenen Testflügen, die noch in diesem Jahr beginnen könnten.

Bei Spaceship Two waren bereits im Dezember vergangenen Jahres Tanks und Triebwerkskomponenten eingebaut worden. Außerdem hatte man an den Vorderkanten der Flügel bzw. des Rumpfes die für den Einsatz geplanten Hitzeschutzmaterialien angebracht. Diese hatten die Feuertaufe beim Abwurf und Gleitflug am 23. Dezember bestanden.

George Whitesides, CEO von Virgin Galactic, sprach auch von einem weiter gefassten Landeanflug im Vergleich zu früheren Gleitflügen. Er kündigte zudem zwei weitere reine Gleitflüge für 2013 an, von denen der erste am 3. April ausgeführt wurde. Der 27. und jüngste Triebwerkstest fand zudem am 30. März statt.

Ordentlich aufgeholt haben XCOR Aerospace, die mit ihrem Lynx genannten Raketenflugzeug wohl direkte Konkurrenten auf dem jungen Markt des Tourismus an der Grenze zum Weltall sind. Am 26. März wurde erstmals der Motor mittels Kolbenpumpen mit Kerosin als Brennstoff und flüssigem Sauerstoff als Oxydator betrieben. Der Test dauerte 67 Sekunden und alle Komponenten waren bereits in den Rumpf des Lynx integriert. Diese Brenndauer ist für den suborbitalen Raumgleiter Lynx Mark 1 zum Erreichen der Zielflughöhe vorgesehen.

Betont wurde, dass man durch die Verwendung von Kolbenpumpen auf Hochdrucktanks und Turbinen verzichten könne. Die Vorstellung geht so weit, dass die Pumpen wie Motoren in jedem PKW für eine Vielzahl von Missionen ohne Austausch verwendet werden können. Vorstellbar seien 4 Flüge pro Tag an 250 Tagen im Jahr. Die Funktionalität der neuen Technologie war zuvor bei 40 Testflügen des X-Racer unter Beweis gestellt worden.

Zu einer etwas anderen Fraktion gehört Masten Space Systems. Ihr Vehikel startet und landet senkrecht auf dem Triebwerksstrahl und ist für ballistische Forschungsmissionen oder später für Landungen auf anderen Himmelskörpern geplant. Xombie absolvierte am 25. März mit knapp 500 Metern Höhe und einem horizontalen Abstand von knapp 300 Metern zwischen Start- und Landestelle seinen bisher höchsten und weitesten Flug.

Etwas zurück liegt bereits der dritte Testflug des STIG B genannten ballistischen Systems von Armadillo Aerospace. Am 5. Januar flog das schlanke Gerät bis auf eine Höhe von 5.515 Meter und erreichte zuvor eine Höchstgeschwindigkeit von 230 m/s. Dabei wurde das Triebwerk allerdings vorzeitig abgeschaltet, weil das GPS-Signal verloren ging. Dabei handelt es sich um einen Sicherheitsmechanismus. Nach dem Ausstoß eines Ballonschirms gelang später das Entfalten des Hauptschirms nicht, so dass STIG B eine mit 55 m/s doch recht harte Landung hinlegte und beschädigt wurde.

Zuvor hatte derselbe Flugkörper im Dezember 2012 eine Landung absolviert, bei der der gesteuerte Fallschirm dafür sorgte, dass diese nur wenig vom Startpunkt entfernt erfolgte.

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Masten Space Systems, New SpaceWatch. Vertont von Peter Rittinger.

Insgesamt wurden zuvor aber 110 erfolgreiche Flüge durchgeführt. Für ein Entwicklungsmodell ist dies eine überaus erfolgreiche Bilanz. Zusammen mit einem parallel entwickelten Modell namens Xombie wurden sogar 227 erfolgreiche Erprobungen durchgeführt. Mit Xombie gewann Masten im Jahre 2009 auch die Northrop Grumman Lunar Lander Challenge.

Masten entwickelt neben anderen Firmen wie Armadillo Aerospace oder Unreasonable Rocket und der NASA vollautomatische, kostengünstige und ohne großen Aufwand wiederverwendbare Träger für ballistische Forschungsflüge mit mehreren Minuten Schwerelosigkeit sowie Lander für Himmelskörper ohne oder mit nur dünner Atmosphäre. Diese könnten sowohl für wissenschaftliche als auch unternehmerische Missionen eingesetzt werden.

In den letzten Wochen hatten sich einige Unfälle ereignet, bei denen mehrere Testflugkörper zerstört wurden. Dem gegenüber steht aber auch ein Vielfaches an erfolgreichen Flügen. Schuld am aktuellen Verlust des Xaero am 11. September war nach ersten Analysen ein in offener Stellung verklemmtes Treibstoffventil.

Wie Masten äußerte, würden nun die Arbeiten an einem bereits in Entwicklung befindlichen größeren und verbesserten Fluggerät namens Xaero B beschleunigt.

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• Morpheus-Projekt

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: SpaceRef, NASA, Armadillo Aerospace, Masten Space Systems.

Die NASA fördert im Rahmen der ersten Etappe eines speziellen Programms, des Commercial Reusable Suborbital Research Program (CRuSR) die Firmen Armadillo Aerospace (Texas, USA) und Masten Space Systems (Kalifornien, USA) mit insgesamt etwa 475.000 US-Dollar. Dafür sollen Testflüge der Super-Mod und Xombie genannten Systeme durchgeführt und ausgewertet werden.

Armadillo will sein Super-Mod im Herbst zweimal auf etwa 15 Kilometer Höhe bringen und anschließend sicher landen. Im Winter folgt ein Flug auf bis zu 40 Kilometer Höhe. Masten beteiligt sich mit jeweils zwei Flügen auf 5 bzw. 30 Kilometer.

Erfahrungen (und Preise) haben beide Unternehmen schon im Rahmen der Northrop Grumman Lunar Lander Challenge 2008 und 2009 sammeln können. Dabei ging es darum, mit einem Gefährt aufzusteigen, es in einer bestimmten Höhe zu halten und horizontal zu einem Zielpunkt zu bewegen. Nach der Punktlandung musste innerhalb einer kurzen Zeitspanne auch der Rückweg erfolgreich bewältigt werden. Dabei musste sich das Fahrzeug ohne Eingriff von Menschen autonom steuern. Raumfahrer.net berichtetedarübermehrfach und ausführlich.

Ziel des CRuSR-Programms sind letztlich Höhen um 100 Kilometer. „Diese beiden Prämien sind erst der Anfang einer innovativen Zusammenarbeit [der NASA] mit der Industrie, um einen erschwinglichen Zugang zum erdnahen Weltraum zu ermöglichen, wobei diese Mikrogravitationsumgebung für zukünftige wissenschaftliche und technologische Experimente evaluiert werden soll“, sagte NASA-Cheftechnologe Robert Brown im NASA-Hauptquartier in Washington.

Armadillo arbeitet bereits jetzt im Rahmen von Project M mit der NASA eng zusammen. Dabei will man einen menschenähnlichen Roboter auf den Mond bringen und dort als mechanischen Forscher einsetzen. Der Lander stammt weitgehend von Armadillo Aerospace, während der Roboter vom Robonaut-2-Projekt abgewandelt werden soll.

Während dieser suborbitalen Testserie allerdings werden Super-Mod und Xombie mit dem Automatic Dependent Suveillance-Broadcast System (ADS-B) ausgrüstet, mit dem Daten über Position und Zustand des Luftfahrzeugs an Bodenstationen übertragen werden können. Die Positionsbestimmung erfolgt an Bord des Vehikels mittels GPS.

Raumcon:

• Armadillo Aerospace (seit August 2006)
• Northrop Grumman Lunar Lander Challenge 2009

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