Systemanalyse des SpaceX-Starships inklusive Untersuchung der Skydiving-Rückkehrmethode

Abstract

2016 hat Elon Musk das Konzept eines Raumtransportsystems vorgestellt, dass die Menschheit zum Mars bringen soll. Was ursprünglich als Interplanetary Transport System (ITS) präsentiert wurde, durchlief im Laufe der Jahre verschiedene Design-Iterationen bis es nun bei dem „Starship“ Konzept angekommen ist, für das medienwirksam Hardware hergestellt und Testflüge absolviert werden. Das zweistufige System beinhaltet viele innovative Aspekte: Vollständige Wiederverwendbarkeit, Full-Flow Stage Combustion Triebwerke, Unterkühlte Treibstoffe und ein neuartige Rückkehrmethode für die Oberstufe: Das Skydiving. Um sowohl das Starship System als auch die Rückkehrmethode zu verstehen, wurde das Starship System im Rahmen dieser Arbeit einer Systemanalyse unterzogen, inkl. eine Analyse der wichtigsten Subsysteme. Besondere Beachtung erfuhr dabei die Skydiving-Rückkehrmethode. Dafür wurden die aerodynamischen Eigenschaften des Systems bestimmt und mithilfe des Massenmodells auch die Trimmbarkeit und Stabilität der Oberstufe beim Wiedereintritt in die Atmosphäre untersucht. Mit den gewonnen Erkenntnissen wurden Trajektorien für Auf- und Abstieg optimiert um die Leistungsfähigkeit des Systems für verschiedene Missionen zu bestimmen. Dabei wurden nicht nur Mission zu Erdumlaufbahnen untersucht, sondern auch das Potential des System für Point-to-Point Transport auf der Erde.