Bevor Falcon 9 regelmäßig Satelliten ins All brachte, Dragon-Raumschiffe zur Internationalen Raumstation flogen und SpaceX Raketenstufen auf schwimmenden Plattformen landete, gab es eine deutlich kleinere Rakete. Sie war nur rund 21 Meter hoch, bestand aus zwei Stufen und startete von einer winzigen Insel mitten im Pazifik. Ihr Name war Falcon 1.

Für SpaceX war sie weit mehr als ein erstes technisches Projekt. An Falcon 1 hing die Frage, ob ein junges privates Raumfahrtunternehmen überhaupt in der Lage war, eine eigene Flüssigtreibstoffrakete zu entwickeln und eine Nutzlast in eine Erdumlaufbahn zu bringen. Die ersten drei Versuche scheiterten. Erst der vierte Flug gelang. Am 28. September 2008 erreichte Falcon 1 den Orbit und wurde damit zur ersten privat entwickelten und finanzierten Flüssigtreibstoffrakete, der dies gelang.

Dieser Erfolg war der eigentliche technische Durchbruch von SpaceX. Ohne Falcon 1 wären Falcon 9, Dragon und die späteren Raumfahrtprogramme des Unternehmens kaum in derselben Form möglich gewesen.

Warum SpaceX die Falcon 1 entwickelte

Falcon 1 sollte zunächst vergleichsweise kleine Nutzlasten transportieren. Die Rakete war zweistufig und wurde mit Flüssigsauerstoff und dem Kerosin-Treibstoff RP-1 betrieben. In der ersten Stufe arbeitete ein Merlin-Triebwerk, während die zweite Stufe von einem Kestrel-Triebwerk angetrieben wurde. Die Rakete wurde zugleich zu einem technologischen Versuchsträger für Systeme, aus denen später größere Trägerraketen hervorgehen sollten.

SpaceX plante damals bereits eine ganze Falcon-Familie. Falcon 1 sollte beweisen, dass das Unternehmen Triebwerke, Tanks, Avionik, Steuerung und Startbetrieb selbst beherrschen konnte. Technische Erfahrungen aus diesem kleinen Träger sollten anschließend in leistungsfähigere Raketen einfließen. Tatsächlich wurde vor allem das Merlin-Triebwerk zu einem zentralen Baustein der späteren Falcon 9.

Auch der Startplatz unterschied sich grundlegend von den großen amerikanischen Raumfahrtzentren. SpaceX errichtete seine Infrastruktur auf Omelek Island im Kwajalein-Atoll der Marshallinseln. Die kleine Insel gehörte zum amerikanischen Reagan Test Site. Dort entstand unter vergleichsweise einfachen Bedingungen eine Startanlage für Falcon 1.

Der erste Start von Falcon 1 endet nach wenigen Sekunden

Am 24. März 2006 sollte Falcon 1 erstmals eine Nutzlast in den Weltraum bringen. An Bord befand sich FalconSat-2, ein kleiner Forschungssatellit der United States Air Force Academy.

Der Start begann zunächst planmäßig. Kurz darauf entwickelte sich jedoch im Bereich oberhalb des Merlin-Triebwerks ein Feuer. Eine Kerosinleckage hatte sich entzündet und beschädigte das pneumatische Heliumsystem der ersten Stufe. Als der Druck sank, schlossen Ventile in der Treibstoffversorgung und das Triebwerk stellte seine Arbeit ein. Die Rakete verlor die Kontrolle und stürzte nur rund 40 Sekunden nach dem Start in unmittelbarer Nähe der Insel ab.

Die spätere Untersuchung führte die Leckage auf ein korrodiertes Aluminium-Bauteil im Treibstoffsystem zurück. Für ein Unternehmen, das gerade erst beweisen wollte, dass sein Raketenmodell überhaupt funktionierte, war der Verlust ein schwerer Rückschlag. Zugleich zeigte die kurze Flugphase, dass zahlreiche andere Systeme wie Steuerung und Avionik grundsätzlich arbeiteten.

SpaceX änderte das Design und bereitete einen zweiten Versuch vor.

Falcon 1 erreicht beim zweiten Versuch den Weltraum – aber nicht den Orbit

Fast ein Jahr später, am 20. März 2007 Ortszeit beziehungsweise am 21. März UTC, startete Falcon 1 erneut von Omelek Island. Dieses Mal kam die Rakete wesentlich weiter.

Die erste Stufe arbeitete, die Stufentrennung gelang und die zweite Stufe zündete. Falcon 1 hatte damit den Weltraum erreicht. Doch während des Betriebs der Oberstufe entwickelten sich zunehmend stärkere Bewegungen und schließlich eine unkontrollierte Rollbewegung. Die Rakete konnte ihre vorgesehene Umlaufbahn nicht erreichen.

Eine Ursache waren Bewegungen des flüssigen Sauerstoffs in der zweiten Stufe. Der Treibstoff begann im Tank zu schwappen und beeinflusste die Stabilität der Rakete. Für die folgenden Flüge wurden unter anderem zusätzliche Strukturen in die Tanks eingebaut, die solche Flüssigkeitsbewegungen begrenzen sollten.

Trotz des erneuten Scheiterns war dieser Flug ein erheblicher Fortschritt gegenüber dem ersten Versuch. Falcon 1 hatte gezeigt, dass die erste Stufe funktionieren und die zweite Stufe ihren Betrieb aufnehmen konnte. Der Orbit blieb jedoch weiterhin unerreicht.

Der dritte Fehlstart bringt SpaceX erneut an seine Grenzen

Der dritte Flug am 3. August 2008 sollte endgültig zeigen, dass die überarbeitete Rakete einsatzfähig war. Dieses Mal befanden sich mehrere Nutzlasten an Bord, darunter Trailblazer sowie die NASA-Experimente PRESat und NanoSail-D.

Falcon 1 verwendete nun erstmals das weiterentwickelte Merlin-1C-Triebwerk. Anders als die vorherige Version war dieses regenerativ gekühlt. Treibstoff wurde dabei vor der Verbrennung durch Kühlkanäle geführt und kühlte die Triebwerkswände.

Die erste Stufe arbeitete zunächst nahezu planmäßig. Das Problem entstand ausgerechnet beim Übergang zur zweiten Stufe.

Nachdem das Merlin-1C-Triebwerk abgeschaltet worden war, blieb kurzzeitig ein geringer Restschub erhalten. Der zeitliche Abstand zwischen Triebwerksabschaltung und Stufentrennung war noch auf das Verhalten des älteren Triebwerks abgestimmt. Dadurch bewegte sich die bereits abgetrennte erste Stufe wieder auf die zweite Stufe zu und kollidierte mit ihr. Die Oberstufe wurde beschädigt und konnte den Orbit nicht erreichen.

Es war der dritte Fehlstart in Folge.

Doch diesmal war die Ursache vergleichsweise klar. Das grundsätzliche Konzept der Rakete musste nicht neu entwickelt werden. Entscheidend war vor allem, den zeitlichen Ablauf der Stufentrennung anzupassen. NASA dokumentierte später, dass SpaceX das Problem durch eine Verlängerung der Verzögerung in der Trennsequenz vermeiden konnte.

Damit stand SpaceX vor einem ungewöhnlichen Punkt: Drei Raketen waren verloren gegangen, doch die Ingenieure waren dem funktionierenden System gleichzeitig näher als je zuvor.

Der vierte Start von Falcon 1 gelingt

Nur knapp zwei Monate nach dem dritten Fehlschlag stand die nächste Falcon 1 auf Omelek Island.

Am 28. September 2008 hob die Rakete erneut ab. Dieses Mal befand sich keine wertvolle Kundennutzlast an Bord. Stattdessen transportierte Falcon 1 einen rund 165 Kilogramm schweren Massesimulator, der den Spitznamen „Ratsat“ trug.

Die erste Stufe beschleunigte die Rakete planmäßig. Nach rund zweieinhalb Minuten wurde das Merlin-1C-Triebwerk abgeschaltet. Dann kam jener Moment, an dem der vorherige Flug gescheitert war.

Die Stufen trennten sich.

Die zweite Stufe setzte den Flug fort, ihr Kestrel-Triebwerk arbeitete wie vorgesehen. Wenige Minuten später war klar, dass Falcon 1 eine Erdumlaufbahn erreicht hatte.

Damit war SpaceX etwas gelungen, das zuvor keinem privat finanzierten Unternehmen mit einer selbst entwickelten Flüssigtreibstoffrakete gelungen war. Falcon 1 befand sich im Orbit.

Der Flug war zugleich der Beweis, dass SpaceX nicht nur einzelne Raketenteile bauen, sondern ein komplettes orbitales Trägersystem entwickeln und betreiben konnte.

Warum der Erfolg von Falcon 1 für SpaceX so wichtig war

Falcon 1 war wirtschaftlich nie das Raketensystem, das SpaceX später groß machen sollte. Seine Bedeutung lag vor allem in der Technologie.

Bei Entwicklung und Start der Rakete sammelte das Unternehmen Erfahrungen mit Flüssigtriebwerken, Treibstoffsystemen, Tanks, Flugsteuerung, Avionik, Stufentrennung, Startanlagen und Missionsbetrieb. Fehler wurden nicht nur analysiert, sondern häufig direkt in Änderungen am nächsten Fahrzeug umgesetzt.

Besonders wichtig war das Merlin-Triebwerk. Die bei Falcon 1 eingesetzte Merlin-1C-Version war ein direkter technologischer Vorläufer der Merlin-Triebwerke, die später in der Falcon 9 eingesetzt wurden.

Gleichzeitig entwickelte SpaceX bereits ein erheblich größeres System. Falcon 9 sollte nicht mehr nur kleine Satelliten transportieren, sondern wesentlich schwerere Nutzlasten und gemeinsam mit dem Dragon-Raumschiff auch Versorgungsflüge zur Internationalen Raumstation ermöglichen.

NASA hatte SpaceX bereits im August 2006 als Partner im Commercial Orbital Transportation Services Program ausgewählt. Das Programm sollte private amerikanische Transportsysteme für Flüge in den niedrigen Erdorbit und zur ISS fördern. SpaceX entwickelte dafür Dragon und Falcon 9.

Der Erfolg von Falcon 1 verlieh diesen Plänen eine entscheidende technische Glaubwürdigkeit: SpaceX hatte nun bewiesen, dass es tatsächlich eine Rakete in die Umlaufbahn bringen konnte.

Falcon 1 startet erstmals eine kommerzielle Nutzlast

Nach dem historischen vierten Flug folgte noch ein weiterer Start.

Am 14. Juli 2009 UTC brachte Falcon 1 den malaysischen Erdbeobachtungssatelliten RazakSAT erfolgreich in eine Umlaufbahn. Es war die erste kommerzielle Mission der Rakete und zugleich ihr letzter Flug. Die Mission verlief erfolgreich.

Danach verlagerte SpaceX seine Arbeit zunehmend auf Falcon 9. Die wesentlich größere Rakete startete erstmals im Juni 2010 und entwickelte sich in den folgenden Jahren zum zentralen Trägersystem des Unternehmens.

Falcon 1 verschwand dagegen aus dem aktiven Raumfahrtbetrieb. Insgesamt hatte sie nur fünfmal gestartet. Drei dieser Missionen scheiterten, zwei waren erfolgreich.

Gemessen an dieser Statistik könnte Falcon 1 wie ein mäßig erfolgreiches Raketenprogramm wirken. Für die Geschichte von SpaceX sagt diese Betrachtung jedoch wenig aus.

Falcon 1 war der Anfang der heutigen SpaceX-Raketen

Die wichtigste Leistung von Falcon 1 bestand nicht darin, möglichst viele Satelliten zu starten. Die Rakete zeigte, dass ein neu gegründetes privates Raumfahrtunternehmen in relativ kurzer Zeit ein orbitales Trägersystem entwickeln konnte.

Dabei entstand der Erfolg nicht ohne Rückschläge. Der erste Flug endete aufgrund einer Treibstoffleckage und eines Feuers. Beim zweiten Flug verlor die Oberstufe ihre Stabilität. Beim dritten Flug kollidierten die beiden Raketenstufen nach der Trennung. Erst beim vierten Versuch funktionierte die entscheidende Kette aus Start, Stufentrennung, Oberstufenbetrieb und Orbitalflug vollständig.

Viele technische Erfahrungen aus dieser Zeit flossen unmittelbar in die nächsten Systeme ein. Zwei Jahre nach dem ersten erfolgreichen Falcon-1-Flug erreichte Falcon 9 bei ihrem Jungfernflug den Orbit. Später transportierte sie Dragon-Raumschiffe, Satelliten, Raumsonden und schließlich auch Astronauten. NASA zertifizierte das System aus Falcon 9 und Crew Dragon 2020 für reguläre bemannte Flüge zur Internationalen Raumstation.

Der entscheidende Beweis war jedoch schon zwölf Jahre zuvor erbracht worden.

Am 28. September 2008 stieg von einer kleinen Insel im Pazifik eine unscheinbare zweistufige Rakete auf. Sie war deutlich kleiner als die späteren Falcon-Raketen und wurde nach nur fünf Starts außer Dienst gestellt. Doch in dem Moment, in dem Falcon 1 ihre erste Umlaufbahn erreichte, hatte SpaceX gezeigt, dass aus seinen Plänen ein funktionierendes Raumfahrtunternehmen werden konnte.

Die SpaceX Story

• Wie SpaceX entstand – Die Geschichte von Elon Musks Raumfahrtunternehmen
• Falcon 9 – Wie die wiederverwendbare Rakete von SpaceX funktioniert
• Dragon – Wie SpaceX Astronauten und Fracht zur ISS bringt
• Falcon Heavy – Was die Schwerlastrakete von SpaceX leisten kann
• Starlink – Wie das Satellitennetz von SpaceX funktioniert
• Starship und Super Heavy – Wie die größte Rakete von SpaceX funktioniert
• Raptor – Das Raketentriebwerk hinter dem Starship von SpaceX
• Starship als Mondlander – Wie SpaceX Astronauten auf den Mond bringen soll
• SpaceX und der Mars – Wie Elon Musk eine Stadt auf dem Roten Planeten bauen will

Quellen
▪︎ NASA – Aeronautics and Astronautics: A Chronology, 2008
▪︎ NASA Technical Reports Server – Liquid Propulsion Systems Failure Analysis
▪︎ NASA – Commercial Orbital Transportation Services
▪︎ NASA – SpaceX und Commercial Crew Program
▪︎ DARPA – Rückblick auf Falcon 1 und Responsive Space
▪︎ SpaceX – Unternehmensunterlagen zur Entwicklung der Falcon-Raketen
▪︎ Spaceflight Now – Berichte und Missionsdokumentation zu den Falcon-1-Flügen