10.05.2021 / 14:51 // GAIA Aerospace

GAIA Aerospace ändert das Konstruktionsdesign seines AirLaunch-Systems Valkyrie grundlegend. Denn statt wie bisher auf Leichtbaumaterialien wie Carbon oder Aluminium zu setzen, soll nun Edelstahl zum Einsatz kommen. Diese Änderung betrifft auch die Grid Fins (Gitterflossen) der Rakete, die ursprünglich aus Titan gefertigt werden sollten. Mit dem Wechsel auf Edelstahl sind gleich mehrere Vorteile verbunden, wie GAIA CEO Kai Höfner erklärt: „Grid Fins aus Edelstahl sind 80 bis 90 Prozent günstiger als die Titan-Variante. Anstelle einer einzelnen Finne aus Titan lassen sich für das gleiche Geld alle vier Finnen aus Edelstahl fertigen und es bleibt sogar noch etwas für den Bau der Aktuatorik übrig.“

Kompromiss ohne Abstriche

Edelstahl gilt zwar aufgrund seiner hohen Dichte nicht als Leichtbaumaterial, ist für die Fertigung von Raketen – neben des Preisvorteils – dennoch interessant. Das Material lässt sich einfacher verarbeiten und die extrem hohe Festigkeit erlaubt es, Bauteile bei gleicher Belastungsfähigkeit weniger massiv auszulegen. So können zum Beispiel die Wände von Tanks und Außenhülle dünner werden, wodurch ein Teil des Mehrgewichts zur Carbon- oder Aluminiumlösung kompensiert wird. Darüberhinaus besitzt Edelstahl hervorragende thermische Eigenschaften und ist sowohl bei hohen als auch niedrigen Temperaturen einsetzbar. Bestenfalls kann so auf zusätzliche Hitzeschilde verzichtet werden, die die Erststufe beim Wiedereintritt in die Atmosphäre vor Zerstörung schützen. Auf der anderen Seite müssen die Tanks auch Temperaturen von weniger als -200 °C standhalten, denn der als Treibstoff genutzte flüssige Sauerstoff (LOX) hat einen Siedepunkt von −182,97 °C. Diese beiden Extreme stellen hohe Anforderungen an das verwendete Material, dessen Zuverlässigkeit in Bezug auf die geplante Wiederverwendung essentiell ist. Während Verbundwerkstoffe wie Carbon spröde und unbemerkt brüchig werden können, verformt sich Edelstahl unter zu hohen Belastungen. So lassen sich strukturelle Schwächen besser erkennen und warten.

Mehr Gewicht, weniger Kosten

Der Verzicht von Leichtbaumaterialien führt unbestritten dazu, dass eine Rakete eine höhere Masse hat. Bei unveränderter Schubkraft der Triebwerke reduziert sich letztlich auch die Nutzlastkapazität, welche für die Wirtschaftlichkeit einer Rakete jedoch ausschlaggebend ist. „Aufgrund der geringeren Materialkosten für Edelstahl lassen sich die Startkosten pro Kilogramm Nutzlast dennoch problemlos halbieren, wenn nicht sogar noch weiter senken“, so Höfner. Über den genauen Startpreis nennt GAIA zum jetzigen Zeitpunkt noch keine Details. Doch laut Kai Höfner wird Valkyrie „die bisherigen Verhältnisse in der Raumfahrt ordentlich aufmischen.“ Das gelte vor allem für Hersteller von CubeSats, die keine hohen Nutzlastkapazitäten benötigen. Denn ihnen bietet Valkyrie die Aussicht auf eine exklusive Startmöglichkeit in Kombination mit einem günstigen Startpreis und der Flexibilität eines AirLaunch-Systems.

Edelstahl hat einen festen Platz im NewSpace

Mit der Entscheidung zur Nutzung von Edelstahl ist GAIA keinesfalls allein. Sowohl SpaceX als auch die Rocket Factory Augsburg (RFA) stiegen aus denselben Beweggründen in ihrer Entwicklung von Starship, Super Heavy und RFA One auf Edelstahl um. Dabei sind angekündigten Startpreise mit teils weniger als 2.000 Euro pro Kilogramm in den niedrigen Erdorbit eine klare Kampfansage an andere internationalen Wettbewerber. Während das Starship bereits erste Testflüge und -landungen bereits absolviert hat, soll die Augsburger Trägerrakete Ende 2022 erstmals abheben. Ein Starttermin für die Valkyrie steht indes noch nicht fest.


via GAIA Aerospace