Raumfahrt 09.03.2023, 15:16 Uhr

Terran 1: Erste Rakete aus dem 3D-Drucker gescheitert

Mit großer Spannung wurde der erste Start einer im 3D-Druck gefertigten Rakete erwartet. Wird sie den Belastungen standhalten und die Raumfahrt revolutionieren? Nach mehreren Versuchen hob die Terran 1 schließlich ab, erreichte jedoch nicht die Erdumlaufbahn. Der Hersteller kontentriert sich nun auf die Terran R

Die erste Terran 1-Rakete von Relativity Space auf der Startrampe der Cape Canaveral Space Force Station in Florida.

Foto: Relativity Space/Trevor Mahlmann

Die erste Terran 1-Rakete von Relativity Space auf der Startrampe der Cape Canaveral Space Force Station in Florida.

Foto: Relativity Space/Trevor Mahlmann

Eigentlich sollte die Terran 1 bereits am 08. März von Cape Canaveral abheben, nun wurde der Start der Rakete jedoch auf den 11. März verschoben. Kurz vor dem Start gab es jedoch offenbar technische Probleme, so dass er erneut abgebrochen werden musste. Am 23. März 2023 hob sie schließlich ab, erreichte jedoch wegen einer Fehlfunktion des Zweistufentriebwerks keine Erdumlaufbahn. Das Projekt wurde daraufhin vom Hersteller zugunsten der wiederverwertbaren und wesentlich größeren Terran-R-Rakete eingestellt.

Statt in die Erdumlaufbahn ging es runter ins Meer

Das Besondere an der Terran 1 war, dass sie fast komplett mit Hilfe additiver Fertigung hergestellt wurde. Nach Angaben des Herstellers Relativity Space soll die Terran 1 sogar das größte 3D-gedruckte Objekt der Welt sein. Sie war etwa 33 Meter hoch, 2,3 Meter breit und wog leer etwa 9,3 Tonnen. Trotz des Scheiterns der Mission wurde sie dennoch vom Unternehmen als Erfolg gewertet. Auf Twitter schrieb das Startup, dass man es erfolgreich durch Max-Q geschafft hat, den höchsten Belastungszustand unserer gedruckten Strukturen.“

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Nach einem erfolgreichen Start hat die erste Stufe der Rakete wie geplant gezündet. Jedoch gab es ein Problem mit der obersten Stufe, die zwar zunächst ordnungsgemäß gezündet wurde, sich dann aber vorzeitig abschaltete und schließlich ins Meer stürzte. Das Raumfahrtunternehmen Relativity Space hatte mit der Terran 1 geplant, dass sie ungefähr nach 8 Minuten die Erdumlaufbahn erreichen sollte.

Sieben Jahre Entwicklungszeit

Das private Raumfahrtunternehmen Relativity Space wurde 2015 in Los Angeles gegründet. Nach sieben Jahren Entwicklungszeit wurde der Raketenprototyp im Sommer 2022 nach Florida geliefert, zusammen mit einem Nasenkonus und einer Zwischenstufe. In Cape Canaveral standen dann umfangreiche Tests auf dem Tagesprogramm. So begann eine erste Testkampagne für Terran 1 zum Beispiel mit der kryogenen Erprobung, der Beladung mit Treibstoff, Drehstarts und mehreren Zündungstests.

Anfang Dezember 2022 gab das Unternehmen bekannt, dass die Rakete erstmals vollständig zusammengebaut sei. Einige Tage später wurde die Terran 1 auf dem „Transporter Erector“ der Startrampe installiert. Dieser ist für den Transport und das Aufrichten der Rakete verantwortlich, hat aber auch die Aufgabe, die Rakete an die Bodensysteme anzuschließen und die Terran 1 vor dem Start festzuhalten. Nach einem kurzen integrierten statischen Feuertest und der Startgenehmigung der Federal Aviation Administration (FAA) im Februar 2023 stand einem Start aus technischer Sicht nichts mehr im Wege.

Zu 85 Prozent in 3D gedruckt

Das Startup aus Los Angeles gibt an, dass rund 85 Prozent der Rakete in 3D gedruckt wurden. Neben der gesamten Karosserie wurden noch nahezu alle Teile der Motoren mit Hilfe additiver Fertigung hergestellt. Dazu nutzte Relativity Space unter anderem den selbst entwickelten Stargate-3D-Drucker, der nach Angaben des Herstellers 2019 der größte Metall-3D-Drucker der Welt gewesen sein soll. Mit ihm sollen die Raketen deutlich kürzer und günstiger herzustellen sein – und zwar in nur 60 Tagen. Mit herkömmlichen Fertigungsmethoden dauert es bis zu 18 Monate, eine neue Rakete zu bauen.

Während des Druckvorgangs schmilzt das 3D-Drucksystem einen Aluminiumdraht, der von einer riesigen Spule abgewickelt wird, während er durch den Druckkopf läuft. Das Metall wird dann Schicht für Schicht auf der Oberfläche abgelagert. Ein Gasstrom umspült hierbei die Schmelzzone, um die Bildung von Oxidschichten zu vermeiden. Zusätzlich kam bei der Herstellung der Rakete noch das Powder-Bed Fusion-3D-Druckverfahren zum Einsatz. Hierbei werden Pulvermaterialien verarbeitet, die zum Beispiel mit einem Laser aufgeschmolzen werden.

Antrieb erfolgt mit Flüssigsauerstoff und Flüssigerdgas

Die Terran 1 soll mit Hilfe von Flüssigsauerstoff und Flüssigerdgas auf seine Reise in den Orbit geschickt werden, „die sich nicht nur am besten für den Raketenantrieb eignen, sondern auch wiederverwendbar sind und sich auf dem Mars am einfachsten auf Methan umstellen lassen“, heißt es von Seiten des Herstellers. Apropos Mars, sollte alles so funktionieren, wie sich Relativity Space vorstellt, könnte der Mars das Ziel sein, dass mit Hilfe von Raketen aus dem 3D-Drucker erreicht werden kann.

Dass das klappt, ist gar nicht so sicher. Zunächst einmal hat das Startup keinerlei Erfahrung mit Raketenstarts in dieser Größenordnung, zudem muss die besondere Struktur der Rakete erst noch unter Beweis stellen, dass sie den ungeheuren Belastungen standhalten kann. Das Unternehmen gibt sich optimistisch: „Vor sieben Jahren […] sagte uns unser Mentor Sam [Altman], wir seien völlig verrückt, weil wir gleichzeitig eine brandneue Fertigungstechnologie und eine Orbitalrakete erfinden wollten, was schon sehr schwierig ist“, schrieb Tim Ellis, Co-Founder und CEO von Relativity Space auf Twitter.

„Jetzt stehen wir mit der ersten 3D-gedruckten Rakete der Welt kurz vor dem Start. Es war ein wahrhaft wilder Ritt bis zu diesem Punkt und mit Sicherheit viel schwieriger, als ich es mir jemals vorgestellt hatte – aber ich und unser Team freuen uns sehr auf diesen historischen Start. Eine große Zukunft liegt vor Relativity Space (und Sam sagt übrigens, dass er jetzt ein großer Fan ist).“

Video über den Druck der Rakete

Die Finanzierung steht

Nicht nur der Vater von ChatGPT, Sam Altman, ist von Relativity Space überzeugt. Die NASA hat bereits Verträge in Höhe von insgesamt 300 Millionen Dollar mit dem Startup aus Los Angelos abgeschlossen. Dabei geht es um Startdienste für die VADR-Missionen (Venture-Class Acquisition of Dedicated and Rideshare) der Behörde und darum, Nutzlasten ins All zu befördern.

Die Terran 1 geht erst einmal ohne Nutzlasten an den Start, Relative Space arbeitet aber bereits an der vollständig wiederverwendbaren und 3D-gedruckten Trägerrakete Terran R. Diese könnte unter anderem dazu genutzt werden, Nutzlasten bis zum Mars zu liefern.  Wie die zu Yahoo gehörende Website Techcrunch berichtet, hat das Startup für die Terran R bereits Startvereinbarungen getroffen, die sich auf mehr als 1,2 Milliarden US-Dollar belaufen.

„Ich denke, dass die Unterzeichnung solch großer Verträge vor dem Start und sogar vor dem Start von Terran 1 wirklich für das Vertrauen spricht, das die Leute in das Team und in unseren Ansatz haben“, sagte Relativity-Gründer und CEO Tim Ellis gegenüber TechCrunch. Der bevorstehende Testflug von Terran 1 wird richtungsweisend sein. Und zwar nicht nur bezüglich der Firma und wie es mit ihr weitergeht, sondern für die Raumfahrt ganz allgemein. Ist 3D-Druck wirklich so gut, dass er den Weltraum erobern kann?

 

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

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