So wollen Musk und Bezos Weltraum-Tankstellen bauen

Der Weg zum Mars ist ein weiter. Um diesen zu bewältigen, brauchen Raumschiffe viel Treibstoff an Bord. Denn Tankstellen gibt es im Weltraum nicht.  

Zumindest noch nicht. Jeff Bezos und Elon Musk arbeiten jeweils mit ihren Teams an Lösungen, wie man Raumschiffe im All betanken lassen kann, wie das Wall Street Journal berichtet. 

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Das Treibstoff-Problem 

Elon Musk und Jeff Bezos liefern sich mit ihren Unternehmen ein Wettrennen. Dabei geht es nicht nur darum, wer als erstes ein bemanntes Raumschiff zum Mars schicken kann. Denn um dieses Ziel zu erreichen, gibt es noch ein paar Herausforderungen, die bewältigt werden müssen. 

Eines dieser Probleme ist die Treibstoff-Situation. Wenn Raumschiffe weite Wege, wie jenen zum Mars, auf sich nehmen, ist ein großer Teil ihres Gewichts auf Treibstoff zurückzuführen. Ein Beispiel dafür liefert die Saturn-V-Rakete, die Ende der 1960er-Jahre die Raumschiffe ins All brachte, mit denen die Astronauten zum Mond flogen. Das Startgewicht der Rakete lag bei rund 3.000 Tonnen. 2.500 Tonnen soll alleine der für die Mission benötigte Treibstoff gewogen haben.

Genug Treibstoff an Bord zu haben ist wichtig. Man will ja schließlich nicht nur zum Mars fliegen, sondern auch wieder zurück zur Erde. Doch die hohe Treibstoffmenge schränkt die verfügbare Nutzlast ein - und davon braucht man soviel wie möglich, um eine Basis am Mars zu errichten.

Konzept aus den 1960ern

Eine mögliche Lösung ist, mit weniger Treibstoff und mehr Nutzlast zu starten und dann im Weltraum aufzutanken. Schon in den 1960er-Jahren haben Ingenieure die Betankung von Raumschiffen im Weltraum vorgeschlagen. Nun arbeiten auch Musk und Bezos an “kosmischen Raststätten”. 

Dadurch könnte die Reichweite von Missionen erweitert werden. Die Unternehmen SpaceX und Blue Origin glauben, dass sie mit diesen Weltraumtankstellen mehr transportieren, zusätzliche Besatzungsmitglieder mitnehmen oder tiefer in den Weltraum vordringen können. Ein Experte sagte gegenüber dem Wall Street Journal, dass diese Tankstellen in Kombination mit wiederverwendbaren Trägerraketen zu einer Kostensenkung der Missionen führen werden. 

Extrem kalte Treibstoffe 

Damit die Vision von der Weltraumtankstelle umgesetzt werden kann, setzen SpaceX und Blue Origin auf Flüssigtreibstoffe, die extrem niedrige Temperaturen erfordern. Das Problem besteht darin, dass sich die Treibstoffe im Vakuum des Weltraums erwärmen und verdampfen können.

Um die Weltraumtankstellen zu ermöglichen, brauche es deshalb Kühlsysteme, die zuverlässig funktionieren. Laut dem Blue Origin CEO Dave Limp habe das Unternehmen große Fortschritte bei der Entwicklung von Systemen zur Vermeidung von Verdampfung verzeichnet. 

SpaceX testete 2024 wie Treibstofftransfers im Orbit gelingen können. Dafür wurde Flüssigkeit innerhalb eines Starship-Raumschiffs bewegt. Im nächsten Schritt wolle man testen, wie der Transfer von Treibstoff zwischen 2 Raumschiffen gelingen kann. Die Unfälle bei den Starship-Starts in den vergangenen Monaten haben die Pläne jedoch nach hinten verschoben. 

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Herausforderungen 

Experten warnen davor, dass der Umgang mit kryogenen Flüssigkeiten im Weltraum mit unvorhersehbaren Herausforderungen verbunden sei. Dazu gehöre beispielsweise allein die Bewegung des Treibstoffs. Denn durch die Schwerelosigkeit verhalten sich Flüssigkeiten in Tanks nicht vorhersehbar. 

„Man weiß nicht, wo sich die Flüssigkeit befindet. Der Treibstoff könnte ganz oben im Tank sein“, sagt William Notardonato, Geschäftsführer von Eta Space, einem Unternehmen, das Flüssigkeitsmanagementsysteme für Satelliten testet.

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Die Pläne von SpaceX 

SpaceX möchte Weltraumtankstellen mit wiederholten Tankflügen realisieren. Demnach soll ein Starship in der erdnahen Umlaufbahn als Treibstoff-Depot genutzt werden. Dieses soll regelmäßig mit für diesen Zweck angepassten Varianten des Raumschiffs mit Treibstoff versorgt werden. 

Ein weiteres Starship namens Mondlander, das für die NASA im Rahmen der Artemis-Mission zum Mond fliegen soll, kann dann an dem Depot andocken, tanken und weiter zum Mond fliegen. Experten gehen davon aus, dass es 10 bis 40 Flüge brauchen könnte, damit genug Treibstoff von der Erde zum Depot-Starship gebracht wird, um das Mondlander-Starship einmal für den Flug zum Mond aufzutanken. Für die Strecke zum Mars wären entsprechend mehr Flüge nötig, damit das Depot-Starship das Mars-Raumschiff ausreichend betanken kann, bevor dieses zum Roten Planeten aufbricht.

Die Pläne von Blue Origin 

Blue Origin hat andere Pläne. Hier soll ein Transporter-Raumfahrzeug zum Einsatz kommen, das mit der Rakete New Glenn in die Erdumlaufbahn gebracht wird. Dort nimmt der Transporter Treibstoff auf, den andere Raumfahrzeuge dorthin geliefert haben.

Der Transporter soll dann weiter zur Umlaufbahn des Mondes fliegen. Dort wird ein wartender Lander betankt, der Astronautinnen und Astronauten zur Mondoberfläche bringt. Die Crew des Landers soll mit einem separaten Raumschiff von der Erde zu diesem gebracht werden. 

Möglicher Zeitrahmen 

Elon Musk möchte schon seit Jahren Weltraumtankstellen ermöglichen. „Wenn man Tankerschiffe hochschickt und im Orbit auftankt, kann man die Tanks bis zum Rand füllen“, sagte er im Jahr 2017. Vor kurzem teilte er auf X einen neuen Zeitplan: Der nächste Flug zum Mars mit Menschen soll demnach in rund 6 Jahren stattfinden.

Experten zweifeln, ob die Weltraumtankstellen schnell genug fertig sein können. Sie sind aber davon überzeugt, dass diese Technologie zentral sein wird, um Menschen zum Mars zu bringen.