Spin me up, Scotty!

Manchmal muss man eben größer denken: Der Kalifornier Jonathan Yaney plant eine 100 Meter große Zentrifuge, die Raketen ins All schießt – umweltfreundlich und kostengünstig. Seine Konstruktion ruft zahlreiche Skeptiker auf den Plan. Doch manch finanzstarker Investor glaubt an die Idee.

Mitten in der Wüste New Mexikos befindet sich der erste Weltraumhafen für kommerzielle Raumfahrt, Spaceport America. Weithin sichtbar ragt eine riesengroße Blechtrommel aus dem Boden. Etwas flach vielleicht, dafür aber mit einem Durchmesser von mehr als 30 Metern. Doch beim Orbital Accelerator handelt es sich nicht um ein überdimensioniertes Musikinstrument, sondern um eine Zentrifuge. Mit ihrer Hilfe sollen künftig Raketen ins All geschleudert werden.

Schon seit 2014 tüftelt Jonathan Yaney an diesem Katapult. Seine Vision: Die Zentrifuge beschleunigt im Vakuum Raketen mit Nutzlasten von bis zu 200 Kilogramm auf eine Geschwindigkeit von rund 8.000 Kilometern pro Stunde und schleudert sie durch ein angebautes Rohr in den Himmel. Nach nur einer Minute Flug ist das Geschoss bei circa 60 Kilometer Höhe im Orbit angekommen, zündet und fliegt selbstständig weiter. Im Winter 2021 beförderte das Start-up Spinlaunch tatsächlich ein drei Meter großes Raketenmodell in die Luft und erreichte laut Yaney eine Höhe von mehreren Tausend Metern. Wie weit der Flugkörper genau gekommen sei, wollte der Kalifornier im Gespräch mit dem Branchenportal Spacenews nicht sagen. Yaney verriet nur so viel: Die Zentrifuge habe bisher lediglich 20 Prozent ihrer Maximalkraft entfaltet.

Die zurückhaltende Informationspolitik ruft Skeptiker auf den Plan: Kritiker merken an, wie schwierig es sei, ein so großes Vakuum aufzubauen und auf Dauer zu halten. Zudem wirken bei der Beschleunigung immense Kräfte auf die Zentrifuge, den Flugkörper und die Fracht. Bei einem Personenflug liegt die Schwerkraft gewöhnlich bei einem g. Lastflüge seien für sechs bis zehn g, also das Sechs- bis Zehnfache der Schwerkraft ausgelegt. Die Spinlaunch-Zentrifuge und ihre Fracht müsse aber mehr als das 10.000-Fache der Schwerkraft aushalten, um auf Touren zu kommen. „Keine Rakete und schon gar nicht die empfindliche Elektronik, die dort eingebaut ist, kann dies überstehen“, sagt Dan Erwin, Luft- und Raumfahrtingenieur an der University of Southern California gegenüber dem Magazin „Wired“. Der Kritik widerspricht David Wrenn, Vizepräsident Technologie bei Spinlaunch, energisch: Seiner Meinung nach halte die Konstruktion und auch ihre Fracht den Kräften stand, da diese sehr gleichmäßig auf den zu beschleunigenden Körper einwirke.

Insgesamt 125 Millionen Euro Kapital hat Yaney bis jetzt für seine Idee des Raketenkatapults in den USA sammeln können. Seine Investoren, darunter so namhafte Investoren wie Google Ventures oder Airbus Ventures, hat er wohl vor allem mit drei Argumenten überzeugt:

Argument Nummer eins: Kleine Lasten liegen voll im Trend. Vor allem Satelliten werden ins All transportiert, laut Statistischem Bundesamt allein 750 Stück im Jahr 2022. Tatsächlich werden die modernen Trabanten immer näher an die Erde platziert, lassen sich zielgerichteter und somit effizienter einsetzen – und werden immer kleiner. Nach Berechnungen des Bundesverbands der Deutschen Industrie wogen von den etwa 500 Satelliten, die 2019 ins All starteten, rund 80 Prozent weniger als fünf Kilogramm. Eine Trägerrakete im Minibusformat braucht es für den Weg zum Einsatzort im All also schon längst nicht mehr. Aktuelle Modelle, wie etwa Europas Ariane 62, die mehr als 4,5 Tonnen Nutzlast in den Orbit transportieren kann, sind für die immer kompakter werdende Fracht viel zu groß dimensioniert.

Argument Nummer zwei: Der Orbital Accelerator ist effizient. Bis zu fünf Mal sei die Zentrifuge einsatzbereit - pro Tag. Spinlaunch kalkuliert mit einem Preis von knapp 500.000 Euro pro Einsatz. Bei einem maximalen Frachtgewicht von 200 Kilogramm kostet der Transport also lediglich 2.500 Euro pro Kilogramm. Damit unterbietet das Start-up alle Wettbewerber. So hat sich zum Beispiel die europäische Weltraumbehörde ESA das Ziel gesteckt, künftig die Transportkosten von derzeit etwa 12.000 Euro pro Kilogramm zu halbieren.

Argument Nummer drei: „Gegenüber einem herkömmlichen Raketenstart sparen wir mit dem Orbital Accelerator rund 30 Prozent Treibstoff ein“, sagt Yaney und nennt damit den wohl wichtigsten Grund, weshalb seine Technologie ein Verkaufsschlager sein könnte. Wie viel Energie benötigt wird, um die Zentrifuge innerhalb einer Stunde auf ihre Höchstgeschwindigkeit zu bringen, verrät Yaney zwar nicht. Treibstoff kommt bei den Spinlaunch-Raketen jedoch erst ab einer Flughöhe von 60 Kilometern zum Einsatz, um die Fracht für eine Minute zu beschleunigen. Ein zweiter Antriebsschub von nur zehn Sekunden genügt, damit sie ihre Umlaufbahn um die Erde einnimmt. Zum Vergleich: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt setzt für einen Aufstieg ins All acht Minuten an. Dabei verbrennen die Triebwerke nahezu ununterbrochen Treibstoff. So setzt die Raumfahrtindustrie jährlich rund 22.000 Tonnen CO₂ frei. Das sind lediglich 0,1 Prozent der globalen CO₂-Verschmutzung. Doch mit einer steigenden Anzahl der Starts, zum Beispiel um Satelliten oder Touristen in den Weltraum zu bringen, steigt auch die Umweltbelastung. Hinzu kommt, dass gerade kleinere Raketen zwar weniger Treibstoff verbrauchen – sie stoßen jedoch mehr Feinpartikel wie Ruß oder Aluminium aus. Rund 3.000 Tonnen davon geraten jährlich in die Atmosphäre unseres Planeten. Wissenschaftler gehen davon aus, dass etwa Aluminiumpartikel einen gewissen Kühleffekt haben, weil sie die Sonnenstrahlen reflektieren. Aber zugleich könnten sie auch erhebliche Schäden an der Ozonschicht verursachen.

Damit Yaneys Entwicklung künftig tatsächlich Fracht ins All befördern kann, muss der Kalifornier eine noch größere Zentrifuge bauen. Seine Einschätzung: Etwa 100 Meter Durchmesser sollten genügen, um eine ausreichend große Antriebskraft zu entfalten. Um seinem Ziel näher zu kommen, kooperiert Spinlaunch inzwischen mit der US-Weltraumbehörde NASA. Der Zeitplan ist klar abgesteckt: Die Bauarbeiten am Startplatz in der Wüste News Mexikos sollen im Jahr 2023 beginnen. Schon 2025 planen Yaney und die NASA den ersten Testflug.