Raptor-Triebwerk

Raptor ist das wiederverwendbare Raketentriebwerk von SpaceX, der Antrieb des Starship, des vollständig wiederverwendbaren Startsystems des Unternehmens für Mars-Missionen. Es verbrennt flüssiges Methan und flüssigen Sauerstoff, eine Mischung namens Methalox, und ist das erste Triebwerk seiner Art, das je geflogen ist. Es soll den Weg in den Orbit so günstig machen, dass eine Reise zum Mars zu einem Haushaltsposten wird.

Was ist Raptor?

Raptor ist ein Raketentriebwerk für Methan und Sauerstoff, das gezündet, geborgen und schnell wieder gezündet werden soll. Der Booster Super Heavy trägt 33 Raptor-Triebwerke, die Oberstufe Starship sechs: drei für den Betrieb auf Meereshöhe und drei für das Vakuum des Alls, genannt RVac (Raptor Vacuum), deren Düsenglocken für die dünne Luft in großer Höhe erweitert sind. SpaceX wählte Methan statt des Kerosins, mit dem die Falcon 9 fliegt, aus einem Grund, der direkt auf den Mars zielt. Methan verbrennt sauberer und hinterlässt weniger Ruß, die sogenannte Verkokung, die ein Triebwerk verklebt und die Wiederverwendung erschwert. Außerdem lässt es sich eines Tages auf dem Mars aus vorhandenem Kohlendioxid und Wasser herstellen.

Warum es Raptor gibt

Raptor geht ein altes Problem an: Raumfahrt hatte schon immer Preise wie ein Staatshaushalt. Bevor Raketen wiederverwendbar waren, kostete ein Kilogramm in die niedrige Erdumlaufbahn fast 10.000 US-Dollar. Damit blieb der Orbit ein exklusiver Klub von Regierungen und dem einen oder anderen Milliardär. Einem normalen Ingenieur oder angehenden Astronauten blieb die Tür bei diesem Preis ganz verschlossen, und die Gesellschaft konnte nur einen Bruchteil dessen versuchen, was außerhalb der Erde möglich wäre. Elon Musk geht vom Ziel einer sich selbst tragenden Stadt auf dem Mars aus und rechnet rückwärts. Jedes Bauteil, allen voran Raptor, wird daran gemessen, ob es die Kosten in Richtung dieses Ziels senkt.

So funktioniert es

Beim Vollstrom-Hauptstromverfahren (Full-Flow Staged Combustion) fließen der gesamte Treibstoff und der gesamte Oxidator durch zwei Vorbrennkammern, eine treibstoffreiche und eine sauerstoffreiche, bevor sie die Hauptbrennkammer erreichen. So geht nichts über Bord verloren, und die Turbinen laufen kühler. Ingenieure entwarfen ein solches Triebwerk erstmals mit dem sowjetischen RD-270 in den 1960er-Jahren, doch es flog nie. Raptor ist das erste seiner Art, das tatsächlich abhob. Der Brennkammerdruck von Raptor liegt bei etwa 300 bis 350 bar und übertrifft die 267 bar des russischen RD-180. Höherer Druck bringt mehr Schub aus einem gleich großen Triebwerk. Über drei Generationen stieg der Schub auf Meereshöhe um etwa die Hälfte, von 185 auf 280 Tonnen.

Diese Zuwächse kamen nicht von einem größeren Triebwerk. Jede Generation wurde leichter und zugleich stärker: Das Trockengewicht sank von 2.080 Kilogramm bei Raptor 1 auf 1.525 Kilogramm bei Raptor 3, rund 27 % weniger. Bei Raptor 3 sind Hitzeschild und äußere Leitungen direkt ins Triebwerk integriert, Teile, die früher angeschraubt wurden, fallen weg. Das hebt das Schub-Gewichts-Verhältnis auf über 180 zu 1. Mehr Schub bei weniger Gewicht entscheidet alles in einer Stufe, die alles darüber Gestapelte anheben muss.

Die Wirtschaftlichkeit von Raptor

Die Verteilung der Triebwerke erzählt die Kostengeschichte. Ein komplettes Starship-Gespann trägt 39 Raptor-Triebwerke, aber nicht gleichmäßig verteilt. Der Booster Super Heavy leistet die Schwerarbeit, sich durch die dichte untere Atmosphäre zu stemmen, und trägt deshalb weit mehr Triebwerke als das Schiff, das er anhebt. Beim Booster der Version 3 zünden 33 Raptor-3-Triebwerke gleichzeitig und liefern nach Angaben von SpaceX etwa 80,8 Meganewton Startschub, rund 8.240 Tonnen (18,2 Millionen lbf) und mehr als doppelt so viel wie die Saturn V, die Apollo zum Mond brachte. Weil der Booster bei jedem Flug alle 33 Triebwerke braucht, zahlt sich jede leichtere, schubstärkere Generation bei jedem Gespann aus, das SpaceX baut. Die Kosten pro Triebwerk sind von fast 1 Million US-Dollar bei Raptor 1 in Richtung eines Ziels von etwa 250.000 Dollar gesunken.

Aktueller Stand bei Raptor

Die Gesamtproduktion hat 600 Triebwerke überschritten, und allein Raptor 2 hat mehr als 226.000 Sekunden Testlaufzeit gesammelt. Diese angehäufte Brenndauer macht aus einem Prototyp ein echtes Produkt. Ende 2021 hatte der Ausbau unternehmensweit Vorrang, weil Elon Musk die Steigerung der Triebwerksproduktion zum wichtigsten Ziel von SpaceX erklärte. Die Produktion wuchs tatsächlich und erreichte 2024 etwa ein Triebwerk pro Tag. Heute baut die Linie Raptor 3, und in McGregor laufen bereits Seriennummern im Hunderterbereich vom Band.

Wie es weitergeht

Raptor 3 ist die Serienversion. Die integrierte Bauweise soll den Wiedereintritt überstehen und mit wenig Arbeit dazwischen wieder fliegen. Ein Triebwerk, das zünden, zurückkehren und ohne Überholung erneut zünden kann, würde die Kosten pro Kilogramm weiter senken, je häufiger gestartet wird. Raptor 3 flog erstmals am 22. Mai 2026 beim Starship-Flug 12. Bei den Flügen 12 und 13 durchliefen die Wiederzündungen des Boosters für die Rückkehr ihre ersten Tests mit der Version 3. Bei Flug 14 erreichte das Schiff den Orbit, nachdem eines seiner Vakuumtriebwerke früher abgeschaltet hatte.

Unterm Strich

Bei Raptor treffen das technische und das finanzielle Ziel zusammen, denn jedes Kilogramm, das am Triebwerk eingespart wird, senkt die Kosten für den Weg in den Orbit. Die nächste Bewährungsprobe ist die Wiederverwendung: einen Booster der Version 3 auffangen und seine Triebwerke erneut fliegen lassen.