Einen Tag nach der Bekanntgabe der Fertigstellung der 200. Falcon-Oberstufe und des Merlin Vacuum-Triebwerks hat SpaceX bekannt gegeben, dass es kürzlich auch den Bau des 200. verbesserten Raptor-Triebwerks von Starship abgeschlossen hat.
Starship – und im weiteren Sinne Raptor – muss noch die Umlaufbahn erreichen und ist wahrscheinlich noch Jahre davon entfernt, an der Oberfläche des etablierten Erfolgs und der Zuverlässigkeit der Falcon-Oberstufe und des MVac zu kratzen. Aber im Vergleich zu MVac ist Raptor komplexer, effizienter, mehr als doppelt so stark, erfährt viel mehr Stress und ist dreimal jünger.
Und Raptor 2 ist nicht die erste Version der Engine. Bevor SpaceX seinen ersten Raptor 2-Prototypen auslieferte, stellte es zwischen dem Beginn der umfassenden Tests im Februar 2018 und Juli 2021 100 Raptor 1-Triebwerke her. Bis Ende 2021 oder Anfang 2022, als Raptor 2 übernahm, die Gesamtzahl der Raptor 1-Triebwerke produziert wahrscheinlich irgendwo zwischen 125 und 150 erreicht – beeindruckend, aber blass im Vergleich zu den Ambitionen von SpaceX Raptor 2.
Wenn Ihnen 200 Falcon-Zweitstufenfahrzeuge und Merlin Vacuum-Triebwerke nicht ausreichen, hat das Raptor-Team kürzlich das 200. Raptor 2-Triebwerk fertiggestellt! pic.twitter.com/r6tsumKMik
— SpaceX (@SpaceX) 4. November 2022
Von Anfang an war es das Ziel von Raptor 2, zukünftige Raptors einfacher, schneller und billiger herzustellen. Das ultimative Ziel ist es, die Produktionskosten von Raptor 2 letztendlich auf 1000 US-Dollar pro Tonne Schub oder 230.000 US-Dollar beim aktuellen Ziel von Raptor 2 von 230 Tonnen (~510.000 lbf) Schub zu senken. Mitte 2019 berichtete Musk, dass jeder frühe Raptor 1-Prototyp „mehr” als 2 Millionen US-Dollar für 185 Tonnen Schub (~ 11.000 US-Dollar pro Tonne). Es ist nicht klar, ob sich das jemals nennenswert geändert hat.
Als Reaktion darauf bemühte sich SpaceX darum, Raptor 2 wo immer möglich einfacher zu machen und einen großen Teil des Labyrinths aus primären, sekundären und tertiären Rohrleitungen zu entfernen. Im Jahr 2022 bestätigte CEO Elon Musk, dass SpaceX sogar ein komplexes Fackelzündsystem für die Hauptbrennkammer von Raptor 2 entfernt hatte. All diese Vereinfachungen haben es theoretisch viel einfacher gemacht, Raptor 2 zu bauen, und die Produktionszahlen von SpaceX haben diese Theorie mehr als bestätigt. Trotz dieser Vereinfachungen war SpaceX auch in der Lage, den Schub von Raptor 2 um 25 % zu steigern, indem es nur 1 % der Effizienz von Raptor 1 opferte.
Einer der letzten Raptor 1 gegen einen der ersten Raptor 2. (SpaceX)
Beginnend mit der ersten Lieferung im Februar 2018 produzierte SpaceX die ersten 100 Raptor-1-Triebwerke in etwa 36 Monaten. In den ersten 11 bis 12 Monaten der Produktion von Raptor 2 hat SpaceX 200 Triebwerke ausgeliefert. Das entspricht mindestens dem Sechsfachen des durchschnittlichen Durchsatzes, aber die wahre Zahl liegt noch höher. Im Juni 2019, erklärte Musk dass SpaceX „zielte [to build a Raptor] Motor bis Jahresende alle 12 Stunden.“ Wie es normalerweise der Fall ist, dauerte es viel länger, bis dieser Fortschritt realisiert wurde. Aber im Oktober 2022 ein hochrangiger Beamter des Artemis-Programms der NASA aufgedeckt dass SpaceX kürzlich eine kontinuierliche Produktion von einem Raptor 2-Motor pro Tag für eine ganze Woche erreicht hat.
Eine so hohe Rate – die Raptor wahrscheinlich zu einem der am schnellsten produzierten Raketentriebwerke der Orbitalklasse in der Geschichte macht – ist erforderlich, weil die Starship-Rakete der nächsten Generation von SpaceX eine riesige Menge an Triebwerken benötigt. Die Starship-Oberstufe erfordert derzeit drei auf Meereshöhe optimierte Raptors und drei vakuumoptimierte Raptors, und SpaceX plant, diese Zahl auf insgesamt neun Triebwerke zu erhöhen. Der Super Heavy Booster von Starship wird von 33 Raptoren auf Meereshöhe angetrieben.
Booster 7 und Schiff 24 zeigen einen einzigen Satz von 39 Raptors. (SpaceX)
Versionen der Orbitalklasse von Starship und Super Heavy sind noch nie geflogen, geschweige denn, dass sie eine erfolgreiche Wiederherstellung oder Wiederverwendung gezeigt haben. Daher muss SpaceX davon ausgehen, dass jeder Orbitaltestflug 39 Raptors verbrauchen wird. Selbst nachdem die Wiederverwendung von superschweren Boostern oder Raumschiffen realisierbar wird und die Raptor-Nachfrage erheblich entlastet wird, will SpaceX eine Flotte von Hunderten oder sogar Tausenden von Raumschiffen und einer ähnlich großen Anzahl von Boostern herstellen. Um diese riesige Flotte auszustatten, müsste SpaceX Orbital-Klasse-Raptor-Triebwerke in einem Umfang produzieren, der noch nie zuvor versucht wurde.
Aber es wird wahrscheinlich Jahre – wenn nicht ein Jahrzehnt oder länger – dauern, bis SpaceX in der Lage ist, den Versuch zu unternehmen, diese Mega-Flotte zu schaffen. Wenn die Raptor 2-Triebwerke, die SpaceX bereits baut, einigermaßen zuverlässig und wiederverwendbar sind und es nicht mehr als 5-10 orbitale Testflüge braucht, um mit der Wiederverwendung von Raumschiffen und Super-Heavy-Boostern zu beginnen, ist eine Produktionsrate von einem Triebwerk pro Tag wohl gut genug um in den nächsten Jahren eine realistische Motorennachfrage zu unterstützen.
Der erste Raumschiff-Startversuch von SpaceX könnte bereits im Dezember 2022 stattfinden, obwohl Q1 2023 wahrscheinlicher ist. SpaceX hat derzeit die Genehmigung für bis zu fünf orbitale Starship-Starts pro Jahr von seinen Einrichtungen in Starbase, Texas, und wird wahrscheinlich versuchen, dies mit mehreren aufeinanderfolgenden Testflügen in einem Zeitraum von 6 bis 12 Monaten voll auszunutzen.
SpaceX liefert den 200. verbesserten Raptor-Motor von Starship aus
