Super cool! Mit einem vertikalen Start- und Landeflug über 10 Kilometer hat die wiederverwendbare Rakete meines Landes einen neuen Durchbruch erzielt!

Am Mittag des 11. September schloss die von China unabhängig entwickelte wiederverwendbare Testrakete Zhuque-3 VTVL-1 mit vertikalem Start und Landung einen Testflug mit vertikalem Start und Landung auf einer Höhe von 10 Kilometern im Satellitenstartzentrum Jiuquan ab. Dies markiert einen Durchbruch in Chinas kommerzieller Luft- und Raumfahrttechnologie im Bereich der wiederverwendbaren Trägerraketentechnologie und einen wichtigen Schritt hin zu großvolumigen, kostengünstigen, hochfrequenten und wiederverwendbaren Weltraumstarts in der Zukunft.

Bildquelle: Screenshot des CCTV News-Videos

01 Die wiederverwendbare Suzaku-3-Rakete absolvierte einen vertikalen Start- und Lande-Rückflugtest der 10-Kilometer-Klasse

Bei dieser Mission handelt es sich um die erste in China, bei der eine Sekundärzündung einer vertikal startenden und landenden Rückholrakete in der Luft, eine gemeinsame Führung und Steuerung von „Gitterruder-Kaltluft-Lageregelung-Motor“ in einer transsonischen Umgebung mit hohem dynamischem Druck sowie die technische Anwendung einer Echtzeit-Windkorrekturtechnologie für Höhenwinde erreicht wurden. Der Test umfasste den Ablauf „Aufstieg – Motorabschaltung – Gleitflug ohne Antrieb – Zweitstart des Motors in der Luft – sanfte Landung“ und alle Indikatoren entsprachen den erwarteten Vorgaben.

Laut Experten von Blue Arrow Aerospace handelt es sich bei der Testrakete um eine einstufige Flüssigsauerstoff-Methan-Rakete mit einem Körperdurchmesser von 3,35 Metern, einer Länge von 18,3 Metern, einer Startmasse von ungefähr 68 Tonnen, einem Startschub von 800 Kilonewton und ist mit drei Sätzen Landekissenbeinen und einem neuen vierteiligen Gitterrudersystem ausgestattet. Es wird dieselbe Karosseriestruktur aus hochfestem Edelstahl wie bei der Suzaku-3-Rakete verwendet. Es ist mit einem verbesserten 80-Tonnen-Tianque-12 (TQ-12)-Flüssigsauerstoff-Methan-Triebwerk des gleichen Typs wie die Suzaku-3-Rakete ausgestattet, das die Prüfung für kontinuierliche Orbitalflüge bestanden hat. Es verfügt über ein orthogonales Doppelpendel, eine variable Schubeinstellung von 45 % bis 111 % und mehrere Zündmöglichkeiten.

Bildquelle: CCTV News Screenshot

02 Technische Highlights von Suzaku-3

(1) Eine Raketenlegende in Edelstahl gießen?

Die wiederverwendbare Rakete Zhuque-3 ist die erste Flüssigkeitsträgerrakete meines Landes aus Edelstahl. Seine Tankstruktur besteht aus hochfestem Edelstahl und weist hinsichtlich Materialauswahl, Strukturform, Schweißtechnik und Produktionsausrüstung eine hohe Originalität auf.

Verglichen mit Aluminiumlegierungen, dem Material herkömmlicher Raketenkörper, ist Edelstahl kostengünstig und lässt sich gut schweißen, was die Produktions- und Herstellungskosten mittlerer und großer Flüssigkeitsraketen erheblich senken kann. Die hohe Temperaturbeständigkeit der Raketenkörperstruktur aus Edelstahl bietet offensichtliche Vorteile bei der Wiederverwendung von Raketen. Das Triebwerk der ersten Stufe der Suzaku-3-Rakete muss nach der Bergung der Rakete nicht überprüft werden und kann nach dem Auftanken wieder fliegen, wodurch ein echter Flugbetrieb ermöglicht wird.

(2) Flüssigsauerstoff und Methan läuten eine neue Ära der vertikalen Rückführungstechnologie ein

Im Prinzip ist eine Rakete ein Antriebsgerät, das den mitgeführten Treibstoff nutzt, um zu reagieren und einen Hochgeschwindigkeitsstrahl heißer Luft zum Antrieb zu erzeugen. Für Trägerraketen, deren Hauptaufgabe der Transport ins All ist, stehen für die Triebwerke vier gängige Treibstoffoptionen zur Verfügung: Festbrennstoff, Stickstofftetroxid/unsymmetrisches Dimethylhydrazin, flüssiger Sauerstoff und Kerosin sowie flüssiger Sauerstoff und flüssiger Wasserstoff.

Heutzutage verwenden die Haupttriebwerke herkömmlicher Trägerraketen grundsätzlich Flüssigtreibstofflösungen. Im Gegensatz zu Festtreibstoffen werden die Treibstoffe in dieser Art von Lösung in zwei Kategorien unterteilt: flüssiger Brennstoff und flüssiges Oxidationsmittel. Sie sind im Allgemeinen in zwei getrennten Räumen am Triebwerk der Trägerrakete untergebracht und erzeugen nach heftigen Reaktionen nach dem Eintritt in die Brennkammer Schub. Unter allen Flüssigtreibstoffsystemen ist flüssiger Sauerstoff das älteste Oxidationsmittel. Im Jahr 1926 verwendete die erste Flüssigtreibstoffrakete der Menschheitsgeschichte ein Schema aus flüssigem Sauerstoff (Oxidationsmittel) + Benzin (Treibstoff). Es ist außerdem das effizienteste und günstigste Oxidationsmittel. Die Haupttriebwerke vieler herkömmlicher Trägerraketen verwenden flüssigen Sauerstoff als Oxidationsmittel, der Unterschied liegt jedoch im dazugehörigen Verbrennungsmittel. Darunter sind flüssiger Sauerstoff + Kerosin und flüssiger Sauerstoff + flüssiger Wasserstoff die am häufigsten verwendeten Kombinationen.

Als Raketentreibstoff wird flüssiges Sauerstoffmethan verwendet, ein Gemisch aus flüssigem Sauerstoff und Methan. Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas, ist zu einer Kraftstoffoption geworden, die Raketentriebwerksforscher nicht ignorieren können.

Aufgrund der geringen Kosten von flüssigem Sauerstoff und Methan sowie der Eigenschaften des Methanmotors, keine Kohlenstoffablagerungen zu verursachen, eine einfache Wartung zu ermöglichen und eine vollständige Überwachung seines Lebenszyklus zu ermöglichen, muss der Motor der ersten Stufe der Suzaku-3-Rakete nach der Bergung der Rakete nicht überprüft werden. Nach dem Auftanken kann es wieder fliegen und den Flugbetrieb aufnehmen. Die Startkosten können im Vergleich zu Einwegraketen um 80 bis 90 % gesenkt werden.

Luft- und Raumfahrtexperten gehen davon aus, dass Raketen mit flüssigem Sauerstoff und Methan weltweit in eine Phase rasanter Forschung und Entwicklung eingetreten sind. Angesichts des zukünftigen Bedarfs an groß angelegten Raumfahrt- und Flugtransporten sind wiederverwendbare, schubstarke, leistungsstarke Triebwerke mit flüssigem Sauerstoff und Methan eine wichtige Richtung für die Entwicklung flüssiger Hauptantriebskraft.

03 Grundsteinlegung für den zukünftigen Jungfernflug und Bergung von Suzaku-3

Bereits am 12. Juli 2023 brach der erfolgreiche Start der Zhuque-2 von Blue Arrow Aerospace den Rekord und war die weltweit erste Flüssigsauerstoff-Methan-Rakete, die erfolgreich in die Umlaufbahn eintrat. Dies markierte einen Durchbruch bei der Anwendung neuer kostengünstiger Flüssigtreibstoffe für die Trägerraketen meines Landes.

Am 19. Januar dieses Jahres schloss die erste Testrakete der wiederverwendbaren Flüssigsauerstoff-Methan-Großrakete ZQ-3 von Blue Arrow Aerospace ihre Flugtestmission im Jiuquan Satellite Launch Center erfolgreich ab und legte damit eine wichtige technische Grundlage für den „Erstflug“ der ZQ-3 im Jahr 2025.

Bei der Testrakete für diese Mission handelt es sich um einen mit einem vollwertigen Triebwerk gebauten technischen Prototypen, der einen wichtigen Teil der Entwicklung des wiederverwendbaren Raketenprojekts von Blue Arrow Aerospace darstellt. Durch zwei Tests mit vertikalem Start und Landung konnte das Modellteam eine Reihe von Schlüsseltechnologien für wiederverwendbare Raketen erfolgreich verifizieren und so den Grundstein für den zukünftigen Jungfernflug und die Bergung von Zhuque-3 legen.

Umfassende Quellen: Nachrichtenagentur Xinhua, CCTV News usw.