Space Ship One

SpaceShipOne im Gleitflug

Das SpaceShipOne (auch Scaled Model 316) der Firma Scaled Composites ist ein Experimentalflugzeug mit Raketentriebwerk für den privaten bzw. kommerziellen, bemannten, suborbitalen Raumflug bis etwa 100 Kilometer Höhe.

Geschichte und Einsatz

Das Raumflugzeug wurde von der Firma Scaled Composites im Rahmen des Projekts Tier One entwickelt, um den Wettbewerb Ansari X-Prize der X-Prize Foundation für sich entscheiden zu können. Dieser stellte zehn Millionen Dollar für denjenigen in Aussicht, der als erster mit einem Fluggerät neben dem Piloten zwei Personen oder entsprechenden Ballast in eine Höhe von mehr als 100 Kilometer befördert und dies mit demselben Fluggerät innerhalb von 14 Tagen wiederholt. Entwickler des Flugzeuges ist Burt Rutan. Finanziert wurde das Projekt von Paul Allen, einem Mitbegründer von Microsoft.

Der Erstflug der Maschine fand am 7. Oktober 2003 statt, gefolgt vom Erstflug mit Triebwerk am 17. Dezember 2003, bei dem Mach 1 überschritten wurde. Damit durchbrach SpaceShipOne als erstes Flugzeug einer Privatfirma, das ohne öffentliche Mittel gebaut wurde, die Schallmauer. Am 8. April 2004 erteilte die Federal Aviation Administration eine für ein Jahr gültige Zulassung für das Flugzeug. Es wurde als nichteigenstartfähiges Segelflugzeug mit Hilfsantrieb zugelassen.

Erster bemannter privater Weltraumflug

Am 21. Juni 2004 startete das Trägerflugzeug White Knight um 15:45 Uhr MESZ (06:45 Uhr Ortszeit) vor den Augen tausender Zuschauer vom Mojave Airport in der gleichnamigen Wüste im US-Bundesstaat Kalifornien und brachte „SpaceShipOne“ zunächst auf eine Höhe von 14,3 Kilometern, wo es ausgeklinkt wurde. Daraufhin zündete der Pilot Michael Melvill den Raketenmotor, der das Flugzeug im Steigflug bis auf dreifache Schallgeschwindigkeit beschleunigen sollte, um dann im Parabelflug eine Flughöhe von rund 109 Kilometern zu erreichen.

Dabei traten allerdings einige technische Schwierigkeiten auf. So verformte sich ein Teil der Flugzeugverkleidung mit einem Knall, der auch vom Piloten wahrgenommen wurde. Es kam zu einem Fehler im Lagekontrollsystem, worauf das Flugzeug unkontrolliert zu rollen begann. Nach der Aktivierung eines Sicherheitssystems konnte die Flugbahn wieder stabilisiert werden, ohne dass ein kurzzeitig erwogener Flugabbruch durchgeführt werden musste. Da der Raketenantrieb nur für 76 statt der vorgesehenen 80 Sekunden gezündet wurde und SpaceShipOne somit eine geringere als die geplante Geschwindigkeit erreichte, kam es von seinem Kurs ab und blieb unter der ursprünglich vorgesehenen Höhe.

Trotzdem wurde auf dem historischen Flug die Höhe von 100 Kilometer – die von der FAI definierte Grenze des Weltraums – knapp überschritten. Der Flug ist damit der erste private bemannte Weltraumflug in der Geschichte.

Nach dem Abschalten des Triebwerks in rund 55 Kilometern Höhe folgte das Raumschiff in rein ballistischem Flug einer Parabel, während dessen der Pilot für etwa dreieinhalb Minuten die Schwerelosigkeit erlebten konnte.

Ansari X-Prize

→ Hauptartikel: Ansari X-Prize

SpaceShipOne mit Trägerflugzeug White Knight

Am 29. September 2004 erreichte das Raumschiff eine Höhe von knapp über 100 Kilometern. Der Flug über der Mojave-Wüste in Kalifornien dauerte von 07:11 bis 08:39 Uhr PDT (14:11 bis 15:39 Uhr UTC). In einer Höhe von 14 Kilometern wurde das Flugzeug um 08:09 Uhr vom Trägerflugzeug ausgeklinkt.

Beim Aufstieg kam es zu kleineren Problemen, die sich in heftig rollenden Bewegungen des Flugzeugs äußerten. Laut der Aussagen des Piloten Michael Melvill waren diese möglicherweise auf einen Bedienungsfehler seinerseits zurückzuführen. Die Versorgung des Raketentriebwerks wurde daraufhin abgeschaltet – elf Sekunden früher als geplant. Durch den Impuls gewann das Flugzeug allerdings noch an Höhe und erreichte schließlich 102,9 Kilometer über dem Erdboden.

Durch den erfolgreichen zweiten Flug innerhalb einer Frist von zwei Wochen gewann SpaceShipOne am 4. Oktober 2004 den Ansari X-Prize. Pilot beim zweiten Flug war Brian Binnie.

Ausstellung

SpaceShipOne ist im National Air and Space Museum in Washington (D.C.) ausgestellt. Es hat damit seinen Ruheplatz im selben Gebäude wie auch schon Burt Rutans Voyager, John Glenns Mercury-Landekapsel und die Kommandokapsel von Apollo 11 gefunden.

Eine Kopie des SpaceShipOne hängt über einer Treppe im Google-Hauptquartier, dem Googleplex in Mountain View. Google-Mitbegründer Larry Page ist ein bekennender Weltraumfan.

Kommerzielle suborbitale Raumflüge

Mittel- und langfristig hofft der Konstrukteur von SpaceShipOne, Luftfahrtingenieur Burt Rutan, eine neue Ära in der Raumfahrt einzuleiten. Er will in Zukunft kommerzielle Flüge für zahlungskräftige Kunden zum Preis von rund 100.000 US-Dollar anbieten. Mit dem Bau weiterer Raumfähren bis 2010 könnte der Preis dann auf weniger als 10.000 US-Dollar gedrückt werden.

Das Nachfolgemodell von SpaceShipOne heißt SpaceShipTwo und soll ab dem Jahr 2009 Passagierflüge ins Weltall unternehmen, mit White Knight Two als Trägerflugzeug. Damit sollen drei Passagiere plus zwei Piloten ins All fliegen können. Weiterhin sind mit SpaceShipThree und SpaceShipFour mehrstufige Varianten in Planung.

Der Unternehmer und Gründer der Virgin Group, Richard Branson, kündigte am 4. Oktober 2004 an, dass bis zum Jahr 2007 SpaceShipTwo speziell für den Weltraumtourismusmarkt entwickelt werden soll. Dazu wird das neue Raumschiff Platz für fünf Passagiere bieten, größere Fenster haben und insgesamt luxuriöser sein. Außerdem wird es größere Höhen erreichen können. Als Preis für einen Ausflug ins All veranschlagt die Virgin Group etwa 170.000 Dollar pro Passagier. Als ausführendes Unternehmen wurde Virgin Galactic gegründet.

Technik

Grundsätzlich ist SpaceShipOne nicht für Flüge in eine Erdumlaufbahn ausgelegt, da seine Maximalgeschwindigkeit nur etwa ein Siebtel der dafür nötigen ersten kosmischen Geschwindigkeit beträgt.

Schema des Hybrid-Raketenmotors

Das Raumfahrzeug erreicht während der 65 Sekunden dauernden Brennzeit des Triebwerkes eine Geschwindigkeit von Mach 3,5. Es besitzt ein von der US-amerikanischen Firma SpaceDev gebautes Hybrid-Raketentriebwerk, dessen Brennkammer den Festtreibstoff (HTPB, Hydroxyl-Terminiertes Poly-Butadien), ähnlich Reifengummi, enthält. Aus einem Tank wird als Oxidator flüssiges Lachgas (N₂O, Distickstoffmonoxid) hinzugeführt und die Verbrennung über einen Lichtbogen gestartet, wonach der Feststoff von innen abbrennt. Die Lavaldüse ist in klassischer Bauweise ausgelegt und kann zusammen mit dem Tank wiederverwendet werden, lediglich der Brennstoffeinsatz ist auszutauschen.

Beim Start wird das Flugzeug, ähnlich wie beim Sänger, von einem Trägerflugzeug, dem White Knight, in eine Flughöhe von etwa 15 Kilometer geschleppt und dort ausgeklinkt. Daraufhin zündet das Raketentriebwerk von SpaceShipOne und treibt das Fahrzeug für etwa dreieinhalb Minuten auf eine ballistische Flugbahn, bis in etwa 100 Kilometer Höhe die obere Schicht der Atmosphäre erreicht wird und wo offiziell auch der Weltraum beginnt. In dieser Höhe erscheint der Weltraum bereits als schwarzer Raum und die Erde als blauleuchtende Kugel.

Den langsamen Wiedereintritt in die Atmosphäre unterstützt ein Klapp-Mechanismus, der die Trag- und Leitwerksflächen hochklappt und das Raumfahrzeug in einen trudelnden Sinkflug übergehen lässt. Angelehnt an das Vorbild in der Natur, windfliegende Pflanzensamen wie die des Ahorn, wird diese Phase „feather-configuration“ genannt. Eine Steuerung ist in dieser Flugphase nicht möglich, aber auch nicht notwendig. Durch die relativ kleinen Geschwindigkeiten des Suborbitalflugs, die bei Erreichen der Höchstgeschwindigkeit dünne Luft und die geringe Sinkgeschwindigkeit bleiben die thermischen Belastungen gering, so dass keine aufwändigen Materialien oder Hitzeschilde notwendig sind.

In etwa 20 Kilometer Höhe werden die Flügel wieder parallel zum Rumpf ausgerichtet und ein klassischer, gesteuerter Gleitflug setzt ein. Die Landung geschieht konventionell, das Fahrwerk besteht aus zwei mit bereiften Einzelrädern ausgerüsteten Hauptfahrwerksbeinen unter dem Mittelrumpf und einer Gleitplatte unter der Rumpfnase. Es wird durch einen Federmechanismus ausgeklappt und kann während des Fluges nicht wieder eingezogen werden.

Startliste

Flüge des SpaceShipOne
Flug-Nr.	Datum	Maximale Geschwindigkeit	Maximale Höhe	Pilot
11P	17. Dezember 2003	Mach 1,2	20,7 km	Brian Binnie
13P	8. April 2004	Mach 1,6	32 km	Peter Siebold
14P	13. Mai 2004	Mach 2,5	64,4 km	Michael Melvill
15P	21. Juni 2004	Mach 2,9	100,095 km	Michael Melvill
16P	29. September 2004		102,9 km	Michael Melvill
17P	4. Oktober 2004	Mach 3,1	111,996 km	Brian Binnie

Literatur

• Dan Linehan: SpaceShipOne: An Illustrated History. Zenith Press, 2008, ISBN 978-0-7603-3188-0.

Weblinks

• Homepage des Tier One Projektes der Firma Scaled Composites (englisch)
• Seite des Herstellers Scaled Composites (englisch)
• raumfahrer.net - SpaceShipOne absolvierte ersten X-Prize-Flug
• raumfahrer.net - Tollkühne Männer in ihren fliegenden Kisten

Liste der Flugzeugtypen des Herstellers Scaled Composites

Einzelstücke und Kleinserien:  ARES | Boomerang | Catbird | GlobalFlyer | Proteus | White Knight | Voyager | White Knight Two

Raumflugzeuge:  SpaceShipOne | SpaceShipTwo | SpaceShipThree | SpaceShipFour