Warum das SpaceX-Raumschiff schwarz und silber ist

Heute früh befand sich an der Südspitze von Texas, in der Nähe des kleinen Dorfes Boca Chica, eine nicht ganz so kleine Weltraumrakete: die Megarakete Starship von SpaceX.

Als die Morgensonne am Horizont aufging und auf der silbernen Stahlhülle der Rakete glänzte, startete Starship zum ersten Mal in den Weltraum. Es hat es nicht in den Weltraum geschafft. Es explodierte kurz nach dem Abheben. Aber das wird SpaceX nicht davon abhalten, weiterhin weitere Starships-Prototypen zu bauen und es erneut zu versuchen, denn Gründer Elon Musk hat sehr große Pläne für diese ebenso riesige Rakete.

Starship ist nicht nur die größte und leistungsstärkste Rakete der Welt, sie sieht auch anders aus als alles, was SpaceX jemals gebaut hat. Tatsächlich ähnelt sie keiner anderen Rakete auf der Welt.

Wie unten gezeigt, besteht die Megarakete aus zwei Stufen. Der Raketenverstärker der ersten Stufe, Super Heavy genannt (ganz links), ist komplett silbern, während das Raumschiff der zweiten Stufe, Starship genannt, halb silbern, halb schwarz ist.

Dieses silber-schwarze Farbschema ist eine gewaltige Abwechslung zu den weißen Falcon 9-Raketen von SpaceX oder dem orange-weißen Space Launch System der NASA.

Warum also die auffälligen Spezifikationen, SpaceX?

Das überwiegend silberne Erscheinungsbild von Starship entsteht durch eine Art korrosionsbeständiger Legierung namens Edelstahl der 300er-Serie. Es ist das erste Mal seit den 1950er Jahren, dass jemand eine Rakete aus diesem Material hergestellt hat.

Der Grund, warum die meisten Raketenhersteller Stahl meiden, liegt darin, dass Stahl schwer ist und je schwerer Ihre eigentliche Rakete ist, desto weniger Nutzlast können Sie mit denselben Treibstofftanks in den Weltraum befördern.

Stattdessen besteht der Außenrahmen der meisten Raketen aus langlebigen, aber leichten Metallen wie Aluminium und Titan. Titan eignet sich hervorragend, um eine Rakete leicht zu halten, kann aber bis zu 15- bis 20-mal teurer sein als Stahl.

Aus diesem Grund ersetzte SpaceX im Jahr 2019 die Titan-Gitterlamellen seiner Falcon-9-Raketen durch geschweißte Stahllamellen. Allerdings sind die Kosten nicht der einzige Grund, warum SpaceX bei seinen Raketen mittlerweile Stahl gegenüber Titan bevorzugt.

Laut Materialwissenschaftlern funktioniert Stahl bei extremen Temperaturbedingungen besser als Titan. Das bedeutet sowohl unter extremer Hitze, wie beim Start und beim Wiedereintritt in die Atmosphäre, aber auch unter extremer Kälte, wie im Weltraum.

Und das ist wichtig, da die Mission von Starship darin besteht, Menschen schließlich zum Mond und zum Mars zu befördern, wobei das Raumschiff Temperaturen von bis zu -270 Grad Celsius ausgesetzt wird, wodurch das meiste Raketenmaterial schwach, spröde und anfällig für Risse werden könnte oder bricht.

Edelstahl hingegen nimmt bei diesen kryogenen Temperaturen tatsächlich an Festigkeit zu, was ihn ideal für die Raumfahrt macht.

Darüber hinaus sagte Mike Gruntman, Professor für Astronautik an der University of Southern California, gegenüber Insider: „Es ist wichtig, rostfreien Stahl zu verwenden, um Korrosion zu verhindern. Die Fahrzeughaut ist während des kraftvollen Aufstiegs durch die Atmosphäre dynamischen Belastungen ausgesetzt – also struktureller Festigkeit.“ Wichtig ist auch die Wahl der Materialien. Außerdem spielt auch der Preis eine Rolle.“

Starship hat eine schwarze Unterseite, ähnlich wie die Space Shuttles der NASA, und auch aus ähnlichen Gründen.

Bei der schwarzen handelt es sich um eine Reihe hitzebeständiger sechseckiger Kacheln aus Siliziumdioxid, die das Raumschiff beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre vor sengenden Temperaturen schützen sollen.

In diesem Video, das SpaceX-Gründer und CEO Elon Musk im März 2019 auf Twitter gepostet hat, können Sie eine Nahaufnahme dieser Kacheln in Aktion mit mehreren Flammenwerfern sehen:

Ein Unterschied zwischen den Starship-Kacheln und denen der Space Shuttles ist ihre sechseckige Form. Die Spielsteine ​​der Shuttles waren quadratisch.

Als ein Twitter-Nutzer nach der ungewöhnlichen Form der Kachel fragte, antwortete Musk, dass sechseckige Kacheln „keinen geraden Weg für heißes Gas ließen, um durch die Lücken zu beschleunigen“.

Mit anderen Worten handelt es sich um eine zusätzliche Maßnahme, um zu verhindern, dass das Raumschiff beim Wiedereintritt überhitzt und explodiert.

Der Grund ist einfach: Kosten.

Weiß absorbiert von allen Farben im sichtbaren Spektrum die geringste Wärmemenge, was dazu beiträgt, die Rakete so kühl wie möglich zu halten. Und das ist wichtig, da Raketentreibstoff normalerweise bei Temperaturen zwischen -297 Grad Fahrenheit und -432 Grad Fahrenheit gelagert werden muss.

Wenn Ihre Rakete also stunden- oder tagelang in der hellen Sonne auf der Startrampe backt, ist es billiger, sie kühl zu halten, wenn sie weiß ist. Dies könnte auch bei Silber der Fall sein, wie Untersuchungen ergaben, die ergaben, dass silberne Autos einen kühleren Innenraum hatten als schwarze Autos.

SpaceX wollte sich nicht dazu äußern, ob das der Grund für die silberne Starship-Rakete ist oder nicht. Aber es macht Sinn, dass sie, wenn sie die Rakete nicht weiß lackieren müssen und ihre natürliche Stahlfarbe beibehalten, nicht nur Geld für die Lackierung sparen, sondern am Ende auch eine leichtere Rakete erhalten, da die Lackierung schwer ist.

„Absorptive und emittierende Eigenschaften, einschließlich der Farbe, werden bei der passiven Wärmekontrolle immer eine Rolle spielen“, sagte Gruntman. Allerdings ist Weiß in puncto Wärmemanagement sogar besser als Silber.

Trotz einer klaren Erklärung von SpaceX für das silber-schwarze Gesicht von Starship besteht die Möglichkeit, dass es dazu dient, die Rakete leicht und sicher zu halten, und nicht nur der Show dient.

Kürzlich sagte Gwynne Shotwell, Präsident und COO von SpaceX, während einer Konferenz in Washington, D.C.: „Das eigentliche Ziel besteht darin, die Startrampe nicht in die Luft zu jagen. Das ist ein Erfolg.“

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