Mit ihrer aufregenden Science-Fiction-Ästhetik sind Raumflugzeuge eine attraktive Alternative zu Raketen. Auch in praktischer Hinsicht sind sie attraktiv.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Raketen sind Raumflugzeuge wiederverwendbar, können mehrfach fliegen und somit potenziell die Startkosten senken. Einige können von normalen Start- und Landebahnen aus operieren, was ihnen weitaus mehr Flexibilität verleiht, und ihre effizienten Triebwerke reduzieren die Umweltbelastung. Andere werden auf Raketen oder „Mutterschiffen” gestartet, wodurch sie weniger Treibstoff mitführen und verbrauchen müssen.
Sie versprechen, einfacher, umweltfreundlicher und weitaus cooler zu sein – warum sind dann die meisten Raumflugzeugprojekte nie über das Startstadium hinausgekommen? Und warum kommt das Projekt in den sehr seltenen Fällen, in denen es doch startet, nicht richtig in Gang? Finden wir es heraus:
10: HOTOL
Das ernsthafte Interesse an der Raumfahrt begann in Großbritannien bereits vor dem Krieg, angeführt von der British Interplanetary Society, zu deren Mitgliedern auch Arthur C. Clarke gehörte. Nach dem Krieg untersuchte Großbritannien erbeutete deutsche V-2-Raketen und schlug bemannte suborbitale Flüge wie Megaroc vor. Offizielle Programme begannen 1952 mit Schwerpunkt auf militärischer und wissenschaftlicher Forschung, während Skylark-Raketen, die ab 1957 von Woomera aus gestartet wurden, die unbemannte Weltraumforschung vorantrieben.
1971 wurde der Satellit Prospero erfolgreich mit der Black Arrow-Rakete gestartet. Aber die Regierung hatte das Programm bereits gestrichen und beendete damit die unabhängigen Raumfahrtbemühungen Großbritanniens und schloss die nationale Raketenära Anfang der 1970er Jahre. British Aerospace, ein 1977 gegründeter neuer Mischkonzern, hatte große Ambitionen und wollte die Rückkehr Großbritanniens in den Weltraum nicht aufgeben.
10: HOTOL
In Zusammenarbeit mit Rolls-Royce schlug British Aerospace HOTOL vor. Die Konzeptstudien begannen in den frühen 1980er Jahren, das offizielle HOTOL-Projekt startete 1986. Das Ziel war die Entwicklung eines wiederverwendbaren, einstufigen Raumflugzeugs, das von einem innovativen RB545-„Swallow”-Triebwerk angetrieben wurde. Nach Erreichen der Umlaufbahn würde HOTOL durch die Erdatmosphäre zurückgleiten und auf herkömmliche Weise landen.
Das Rolls-Royce RB545 „Swallow”-Triebwerk war ein bahnbrechender Hybrid-Luftatmungsraketenantrieb, der seiner Zeit um Jahrzehnte voraus war. Es nutzte atmosphärische Luft in niedrigen Höhen und schaltete im Weltraum auf flüssigen Sauerstoff um und versprach damit einen nahtlosen, einstufigen, wiederverwendbaren Raumflug – ein revolutionärer Sprung im Antriebsdesign, der von keiner anderen operativen Technologie seiner Zeit erreicht wurde. Das Programm wurde Ende der 1980er Jahre aufgrund von Finanzierungsproblemen und technischen Herausforderungen eingestellt. Ein späterer Vorschlag sah den Start von der Spitze der Antonov An-225 vor, wurde aber ebenfalls nie verwirklicht.
9: MiG-105
Mit geplanten Aufgaben wie der Zerstörung von NATO-Satelliten war dieses sowjetische Raumflugzeugprojekt äußerst spannend. Noch spannender war, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt vorgeschlagen wurde, das Raumflugzeug vom Rücken eines Mach-6-Tupolev-Trägerflugzeugs aus zu starten. Nach der Trennung in großer Höhe hätte sich sein eigener abnehmbarer Raketenbooster gezündet und das kleine Raumflugzeug direkt in eine suborbitale Höhe gebracht.
Die MiG-105 entstand aus dem sowjetischen Spiral-Programm, dessen Ziel es war, ein kleines Orbitalraumflugzeug zu entwickeln, das wie ein Segelflugzeug zur Erde zurückkehren konnte. Aufgrund ihres kompakten, keilförmigen Rumpfs erhielt sie den Spitznamen „Lapot” oder „kleiner Schuh”.
9: MiG-105
Die MiG-105 wurde verwendet, um Landetechniken und Flugverhalten bei niedrigen Geschwindigkeiten zu testen. Sie startete 1976 mit eigener Kraft von einem alten Flugplatz in der Nähe von Moskau zu ihrem ersten Unterschall-Freiflug. Zwischen 1976 und 1978 führte sie acht Unterschall-Flugtests durch, von denen einige aus einem Tu-95K-Bomber gestartet wurden.
Diese Flüge trugen dazu bei, Daten für das sowjetische Raumflugzeugprogramm zu sammeln, obwohl das Projekt später eingestellt wurde. Das Spiral-Projekt wurde schließlich zugunsten der Buran aufgegeben, dem sowjetischen Pendant zum US-amerikanischen Space Shuttle. Obwohl die MiG-105 nie zum Einsatz kam, führte ihr unbemanntes Schwesterschiff, die БОР (BOR), mehrere Weltraummissionen erfolgreich durch. Ein erhaltenes Exemplar der MiG-105 ist heute im Monino-Museum in Moskau ausgestellt.
8: Boeing X-20 Dyna-Soar
Die X-20 Dyna-Soar war ein Raumflugzeugprojekt der US-Luftwaffe, das in den späten 1950er und frühen 1960er Jahren entwickelt wurde. Es war für Aufklärungs-, Bombenabwurf- und Weltraumforschungsmissionen konzipiert und war ein wiederverwendbares, raketenbetriebenes Flugzeug, das die Manövrierfähigkeit eines Flugzeugs mit den Fähigkeiten eines Orbitalfahrzeugs kombinierte. Seine schlanke, gleitschirmähnliche Form spiegelte fortschrittliche aerodynamische Prinzipien wider.
Die X-20 sollte auf einer modifizierten Titan-IIIC-Rakete gestartet werden und sich nach Erreichen einer ausreichenden Höhe und Geschwindigkeit von dieser trennen. Nach der Trennung vom Booster würde sie mit ihrer eigenen Schwungkraft weiter in den Orbit fliegen. Diese Startmethode ermöglichte es dem Fahrzeug, sowohl als Raumfahrzeug als auch als Gleiter beim Wiedereintritt zu fungieren und so eine Brücke zwischen Luft- und Weltraumoperationen zu schlagen.
8: Boeing X-20 Dyna-Soar
Das Projekt X-20 Dyna-Soar wurde 1963 eingestellt, als sich die politischen Prioritäten der USA auf das Apollo-Programm der NASA verlagerten. Präsident Kennedys Mondziel führte zu einer Umverteilung der Ressourcen von militärischen Raumflugzeugen. Gleichzeitig konzentrierte sich die Luftwaffe auf Satelliten und Raketentechnologie, die während des Kalten Krieges als strategisch wertvoller und kostengünstiger angesehen wurden.
Obwohl nie fertiggestellt, prägte die X-20 spätere Weltraumprojekte nachhaltig. Ihre Forschungsergebnisse flossen in die Hitzeschutzvorrichtung, das wiederverwendbare Lifting-Body-Design und die vom Piloten gesteuerten Wiedereintrittssysteme des Space Shuttles ein. Elemente ihrer Technik tauchten Jahrzehnte später in der X-37B wieder auf, sodass die bahnbrechenden Konzepte der Dyna-Soar auch lange nach ihrer Einstellung weiterhin Einfluss auf die Entwicklung wiederverwendbarer Raumfahrzeuge hatten.
7: Lockheed Martin X-33 / VentureStar
Die X-33 war ein Technologiedemonstrator in verkleinertem Maßstab für das von Lockheed Martin vorgeschlagene Projekt VentureStar, ein vollständig wiederverwendbares, einstufiges Raumfahrzeug, das durch den Verzicht auf Einwegraketen die Startkosten drastisch senken sollte. Es verfügte über hochmoderne Verbundstoff-Tanks für kryogenen Wasserstoff und eine Lifting-Body-Form (ohne Flügel).
Es handelte sich um ein äußerst cleveres Konzept, das darauf abzielte, die aerodynamische Effizienz und die strukturelle Festigkeit zu verbessern und gleichzeitig das Gewicht zu reduzieren – ein bahnbrechendes Konzept für die 1990er Jahre. Die X-33 verwendete lineare Aerospike-Triebwerke. Ein lineares Aerospike-Triebwerk funktioniert wie eine normale Rakete, jedoch ohne glockenförmige Düse. Stattdessen strömt das Abgas entlang eines keilförmigen Spike.
7: Lockheed Martin X-33 / VentureStar
Der Luftdruck außerhalb der Rakete hilft dabei, die Abgase zu formen und zu komprimieren, sodass die Schubkraft in allen Höhen effizient bleibt – wie ein sich „selbst anpassender” Raketentriebwerk für den Weltraum und die Atmosphäre. Das Fahrzeug war so konzipiert, dass es wie ein Flugzeug vertikal starten und horizontal landen konnte, mit vollständig autonomer Flugsteuerung, um einen fluglinienähnlichen Betrieb und schnelle Umkehrungen zwischen den Missionen zu ermöglichen.
Das Projekt wurde aufgrund technischer und finanzieller Rückschläge eingestellt, vor allem wegen des Versagens des Verbundstoff-Wasserstofftanks, der während der Tests Risse bekam. Das Versagen des Tanks führte zu erheblichen Verzögerungen und Kostenüberschreitungen, und die NASA kam zu dem Schluss, dass die Single-Stage-to-Orbit-Technologie mit den vorhandenen Materialien und Antriebssystemen noch nicht realisierbar war.
6: Hermes
Die Airbus-Flugzeuge bewiesen, dass europäische Unternehmen erfolgreich in bisher von den USA dominierte Bereiche der Luft- und Raumfahrtindustrie vordringen konnten, und Hermes war ein weiteres, ziemlich brillantes europäisches Start-up. Es schlug ein europäisches wiederverwendbares Raumfahrzeug vor, das in den 1980er und frühen 1990er Jahren unter der Leitung der Europäischen Weltraumorganisation entwickelt wurde.
Als europäische Antwort auf das amerikanische Space Shuttle konzipiert, sollte es drei (einige Konzepte sahen fünf vor) Astronauten und kleine Nutzlasten in die niedrige Erdumlaufbahn transportieren. Das Design kombinierte Prinzipien von Raumfahrzeugen und Flugzeugen und zielte auf kontrollierte, horizontale Landungen auf Start- und Landebahnen nach dem Wiedereintritt ab. Hermes sollte auf der Ariane-5-Rakete gestartet werden, anstatt eigene Booster oder externe Tanks zu verwenden.
6: Hermes
Dieser vertikale Startansatz vereinfachte das Design und reduzierte das Gewicht des Shuttles, da die schwere Hebearbeit vollständig vom Ariane-System übernommen wurde. Einmal im Orbit, würde Hermes unabhängig operieren und seine bordeigenen Antriebe und Manövriertriebwerke (kleine Raketentriebwerke zur Positionsanpassung) nutzen.
Das europäische Raumschiff Hermes wurde aufgrund steigender Kosten, Verzögerungen, technischer Schwierigkeiten und sich ändernder politischer Prioritäten eingestellt. Nach dem Ende des Kalten Krieges trug auch die geringere Rechtfertigung für prestigeträchtige bemannte Missionen dazu bei, dass die Europäische Weltraumorganisation das Projekt 1993 einstellte.
5: HL-20 Personnel Launch System
Das HL-20 Personnel Launch System, das Ende der 1980er Jahre im Langley Research Center entwickelt wurde, war ein brillant einfaches Konzept für ein Raumflugzeug mit Auftriebskörper, das für den routinemäßigen Transport von Besatzungen vorgesehen war. Inspiriert vom sowjetischen BOR-4 konnte es bis zu 8 Passagiere (plus 2 Besatzungsmitglieder) in den Orbit befördern und versprach dabei eine sicherere und effizientere Bergung als Kapselkonstruktionen.
Das HL-20 sollte auf Einwegraketen wie Titan III oder Atlas starten und dann zur Erde gleiten, um horizontal zu landen. Seine kompakte, aerodynamische Form bot verbesserte Stabilität beim Wiedereintritt und reduzierte die Belastung und thermische Beanspruchung erheblich. Die Ingenieure legten Wert auf Einfachheit, geringen Wartungsaufwand und kurze Umrüstzeiten zwischen den Missionen.
5: HL-20 Personnel Launch System
Das HL-20 wurde aus leichten Materialien gebaut und erforderte weniger Überholungsarbeiten als das Space Shuttle, wodurch die Betriebskosten gesenkt werden konnten. Es sollte von bestehenden Einrichtungen aus gestartet werden, was eine flexible Planung und einen schnellen Einsatz für Orbitalwartungen oder Besatzungswechsel auf zukünftigen Raumstationen ermöglichte. Im Wesentlichen handelte es sich um ein „Weltraumtaxi”.
Obwohl es nie für den Flug gebaut wurde, hatte das HL-20 großen Einfluss auf Sierra Nevadas Dream Chaser, das ähnliche Konturen und Missionsprofile aufwies. Das HL-20 stand für das Bestreben nach kleineren, praktischeren Besatzungsfahrzeugen und schlug eine Brücke zwischen den frühen Shuttle-Konzepten und den heutigen kommerziellen Raumflugzeugtechnologien.
4: Sänger II
Das Sänger II, das wohl coolste Raumflugzeug, das jemals in Betracht gezogen wurde, war ein westdeutsches Raumflugzeugkonzept von Messerschmitt-Bölkow-Blohm aus den 1980er Jahren. Das ursprüngliche Sänger-Raumflugzeug, das Eugen Sänger in den 1940er Jahren entworfen hatte, war ein exotisches deutsches Konzept für einen raketenbetriebenen suborbitalen Bomber namens „Silbervogel”. Es sollte für Langstreckenmissionen entlang der Erdatmosphäre fliegen.
Jahrzehnte später inspirierte sein Prinzip das Sänger II, ein zweistufiges Raumflugzeugkonzept für Orbitalmissionen. Das Sänger II wurde als zweistufiges Orbital-System konzipiert, das Nutzlasten oder Passagiere in die niedrige Erdumlaufbahn befördern sollte. Das Projekt baute auf Eugen Sängers früheren Ideen aus den 1930er Jahren für einen suborbitalen „Silbervogel”-Weltraumbomber auf.
4: Sänger II
Die Startmethode umfasste einen horizontalen Start von einer konventionellen Startbahn, wobei Jet-Triebwerke verwendet wurden, um eine hohe Unterschallgeschwindigkeit zu erreichen, bevor auf Raketenantrieb umgeschaltet wurde. Dieser Start mit Luftatmung war ein wesentliches Merkmal, da er den Treibstoffverbrauch im Vergleich zu vertikalen Starts reduzierte. Das Fahrzeug würde dann beschleunigen und in Richtung Weltraumgrenze steigen, wobei eine Orbitalstufe freigesetzt würde.
Die erste Stufe verwendete fortschrittliche Luftatmungsmotoren, während die obere Stufe einen wasserstoffbetriebenen Raketenmotor einsetzte, um die Orbitalgeschwindigkeit zu erreichen. Diese Kombination versprach eine höhere Effizienz und potenzielle Wiederverwendbarkeit, was für die Senkung der Startkosten und die Verbesserung des Zugangs zum Weltraum von entscheidender Bedeutung war. Der Sänger II kam jedoch nie über das Reißbrett hinaus.
3: Rockwell X-30
Nach der erfolgreichen Entwicklung des Space Shuttles war Rockwell in einer guten Position, um ein weiteres Raumflugzeug zu entwickeln. Die X-30 war ein visionäres Konzept, das in den 1980er Jahren im Rahmen des National Aero-Space Plane (NASP)-Programms entwickelt wurde. Ziel war es, ein einstufiges Raumflugzeug zu entwickeln, das horizontal starten und landen kann. Die X-30 sollte wie ein Flugzeug in der Atmosphäre und wie ein Raumfahrzeug außerhalb der Atmosphäre funktionieren und stellte einen revolutionären Schritt in Richtung vollständig wiederverwendbarer Startsysteme dar.
Scramjets komprimieren die einströmende Überschallluft, vermischen sie mit Treibstoff und zünden sie zur Fortbewegung. Angetrieben von Scramjet-Triebwerken sollte das X-30 in der Lage sein, reibungslos vom Flug in der Atmosphäre in den Orbit überzugehen. Sein Antriebssystem hätte während des Aufstiegs Sauerstoff aus der Atmosphäre bezogen, wodurch der Bedarf an schweren Oxidationsmitteln an Bord reduziert und die Treibstoffeffizienz verbessert worden wäre.
3: Rockwell X-30
Die geplante X-30 sollte sowohl Besatzungen als auch kleine Nutzlasten in die niedrige Erdumlaufbahn befördern. Sie hätte eine schnelle und flexible Möglichkeit geboten, den Weltraum für wissenschaftliche, militärische und kommerzielle Zwecke zu nutzen. Die aerodynamische Form und die Wärmeschutzsysteme des Raumfahrzeugs sollten extremen Wiedereintrittsbedingungen standhalten und gleichzeitig eine kontrollierte Landung auf einer Landebahn ermöglichen.
Obwohl das Projekt aufgrund technischer und finanzieller Herausforderungen schließlich eingestellt wurde, leistete das X-30-Programm wertvolle Forschungsbeiträge in den Bereichen Hyperschallflug, Antriebstechnik und Materialwissenschaften. Seine ehrgeizigen Ziele beeinflussen weiterhin die modernen Entwicklungen im Bereich der Raumflugzeuge weltweit.
2: Buran
Die Buran war die Antwort der Sowjetunion auf das Space Shuttle der NASA. Sie wurde von NPO Molniya entwickelt und mit der von RSC Energia gebauten Energia-Rakete ins All gebracht. Als wiederverwendbares Raumfahrzeug konzipiert, stellte sie den Höhepunkt der sowjetischen Raumfahrttechnik dar und sollte die Fähigkeiten des amerikanischen Shuttles im Bereich des Weltraumtransports und der Orbitaloperationen erreichen oder übertreffen.
Im Gegensatz zum Space Shuttle verwendete es kein internes Antriebssystem, um in den Orbit zu gelangen. Es war auf die Energia angewiesen. Die Energia-Trägerrakete war eine leistungsstarke, vollständig verbrauchbare Schwerlastrakete, die über 100.000 kg in die niedrige Erdumlaufbahn befördern konnte. Dieses System ermöglichte es der Buran, während des Aufstiegs ohne Antrieb zu bleiben und so Treibstoff an Bord zu sparen.
2: Buran
Einmal in der Umlaufbahn, verließ sich die Buran auf ihre eigenen kleinen Orbitalmanövrier-Triebwerke und Reaktionskontrolltriebwerke. Diese wurden mit hypergolischen Treibstoffen angetrieben und ermöglichten eine präzise Steuerung für Orbitalanpassungen, Andockmanöver und die Ausrichtung beim Wiedereintritt in die Atmosphäre. Das Fehlen von Haupttriebwerken reduzierte die Komplexität und verbesserte die Nutzlastkapazität.
Der einzige Orbitalflug der Buran im Jahr 1988 war vollständig automatisiert und ohne Besatzung an Bord. Sie absolvierte zwei Umlaufbahnen, bevor sie fehlerfrei landete. Die automatische Landung auf der Landebahn in Baikonur (Yubileiny-Landebahn) erfolgte mit einer Genauigkeit von wenigen Metern. Obwohl das Programm ein technischer Triumph war, wurde es nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion eingestellt. Der geflogene Orbiter wurde leider 2002 bei einem Hangar-Einsturz zerstört, während andere Testfahrzeuge in Moskau, Speyer und in einem Lager in Baikonur erhalten geblieben sind.
1: Skylon
Skylon entstand aus dem britischen HOTOL-Programm der 1980er Jahre. Nach der Einstellung von HOTOL gründete dessen Chefkonstrukteur Alan Bond 1989 die Firma Reaction Engines Limited, um die Entwicklung fortzusetzen. Die frühen Arbeiten konzentrierten sich auf den revolutionären SABRE-Luftatmungsraketenantrieb, wobei in den 1990er und 2000er Jahren Konzeptstudien und kleine Komponententests durchgeführt wurden.
Die Startmethode des Fahrzeugs sollte ähnlich wie bei einem herkömmlichen Flugzeug sein, das vor dem Aufstieg eine Startbahn entlangrollt. Seine Konstruktion hätte es ihm ermöglicht, effizient durch die Atmosphäre zu beschleunigen, wobei es in niedrigeren Höhen auf einen luftatmenden Antrieb zurückgegriffen hätte. In dünnerer Luft hätte Skylon in den reinen Raketenmodus übergehen sollen, um den Schub aufrechtzuerhalten, ohne übermäßige Mengen an Oxidationsmittel für den anfänglichen Aufstieg mitzuführen.
1: Skylon
Das Herzstück von Skylon war das SABRE-Triebwerk, ein hybrides Luftatmungs-Raketensystem, das während des frühen Aufstiegs atmosphärischen Sauerstoff aufgenommen und mit dem an Bord befindlichen Wasserstoffkraftstoff gemischt hätte. Sobald es sich über der Atmosphäre befunden hätte, hätte es auf einen internen Oxidator umgeschaltet und wie eine herkömmliche Rakete funktioniert. Diese Dual-Mode-Fähigkeit versprach eine verbesserte Effizienz und Nutzlastkapazität.
Das Wärmemanagement war für die Konstruktion von entscheidender Bedeutung, wobei Vorkühler die einströmende Luft kühlen und eine Überhitzung des Triebwerks bei hohen Geschwindigkeiten verhindern sollten. Leichte Verbundwerkstoffe und fortschrittliche Hitzeschilde sollten einen anhaltenden Hyperschallflug ermöglichen. Das Konzept von Skylon versprach schnelle Umkehrbarkeit, Wiederverwendbarkeit und geringere Umweltbelastung – und hätte damit das Potenzial gehabt, kommerzielle und wissenschaftliche Weltraummissionen für Großbritannien und darüber hinaus zu revolutionieren.
Die Fortschritte blieben jedoch auf Demonstrationen der Triebwerkstechnologie beschränkt. Reaction Engines testete erfolgreich die Vorkühltechnologie von SABRE, baute jedoch nie einen vollständigen Motor oder ein vollständiges Fahrzeug. Im Oktober 2024 ging das Unternehmen in die Insolvenz und beendete damit die aktive Entwicklung. Mit dem Ende von Reaction Engines bleibt Skylon eine ambitionierte, aber nicht realisierte Vision von Großbritanniens Rückkehr in den Weltraum.
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