Wenn Starship und Super Heavy gemeinsam auf dem Startplatz stehen, ragt das System rund 124 Meter in die Höhe. Der Durchmesser beträgt neun Meter, und in der ersten Stufe warten 33 Raptor-Triebwerke auf die Zündung. Beim Start verbrennen sie in kurzer Zeit enorme Mengen flüssigen Sauerstoffs und tiefgekühlten Methans. Der dabei entstehende Schub macht Starship zum leistungsstärksten Raketensystem, das bislang gebaut und erprobt wurde.

Doch die Größe allein erklärt nicht, warum SpaceX so viel Aufwand in dieses System investiert. Starship soll nicht nur schwere Nutzlasten in den Weltraum bringen. Beide Hauptbestandteile der Rakete sollen nach ihrer Mission zur Erde zurückkehren, aufgearbeitet, neu betankt und erneut gestartet werden. Sollte dieses Konzept zuverlässig funktionieren, würde sich Starship grundlegend von bisherigen Schwerlastraketen unterscheiden.

Noch ist dieses Ziel nicht erreicht. Das System befindet sich weiterhin in einem umfangreichen Flugtestprogramm. Einzelne Schlüsselverfahren wurden bereits erfolgreich demonstriert, andere müssen noch zuverlässig miteinander verbunden werden. Starship ist deshalb zugleich eine außergewöhnlich leistungsfähige Rakete und ein Entwicklungsprojekt, dessen endgültige Möglichkeiten noch nicht vollständig feststehen.

Was ist der Unterschied zwischen Starship und Super Heavy?

Der Name Starship wird häufig für die gesamte Rakete verwendet. Genau genommen bezeichnet er jedoch zunächst das obere Raumfahrzeug. Die erste Stufe trägt den Namen Super Heavy. Erst beide Teile zusammen bilden das vollständige Starship-System.

Super Heavy ist rund 72 Meter hoch und übernimmt die ersten Minuten des Fluges. Der Booster enthält nach Angaben von SpaceX bis zu 3.650 Tonnen Treibstoff und wird von 33 Raptor-Triebwerken angetrieben. Seine Aufgabe besteht darin, das darüber montierte Starship durch die dichten Schichten der Atmosphäre zu beschleunigen und auf eine große Höhe zu bringen.

Das obere Starship ist etwa 52 Meter hoch. Es dient gleichzeitig als zweite Raketenstufe und als Raumfahrzeug. In seinen Tanks können sich rund 1.600 Tonnen Treibstoff befinden. Drei seiner sechs Raptor-Triebwerke sind für den Betrieb in der Atmosphäre ausgelegt. Drei weitere besitzen größere Düsen und arbeiten besonders effizient im Vakuum des Weltraums.

Diese Verbindung aus Oberstufe und Raumfahrzeug ist ein wesentlicher Unterschied zu vielen klassischen Raketen. Bei ihnen wird die Oberstufe nach dem Aussetzen der Nutzlast gewöhnlich nicht mehr benötigt und verglüht oder bleibt als ausgedientes Objekt im All zurück. Starship soll dagegen selbst die Nutzlast transportieren, im Weltraum manövrieren, wieder in die Atmosphäre eintreten und anschließend landen.

Wie funktionieren die Raptor-Triebwerke?

Die Raptor-Triebwerke verbrennen flüssiges Methan und flüssigen Sauerstoff. Beide Stoffe werden stark heruntergekühlt, damit sie in möglichst großer Menge in den Tanks gespeichert werden können. Der Sauerstoff sorgt für die Verbrennung, während Methan als eigentlicher Brennstoff dient.

Raptor arbeitet nach dem Prinzip eines Vollstrom-Hauptstromverfahrens. Vereinfacht ausgedrückt werden Brennstoff und Sauerstoff zunächst getrennt in Vorbrennern teilweise umgesetzt. Die dabei entstehenden heißen Gasströme treiben Turbinen an, die wiederum die großen Treibstoffpumpen versorgen. Anschließend gelangen die Gase in die Hauptbrennkammer und werden dort vollständig verbrannt.

Diese Bauweise ist technisch anspruchsvoll, ermöglicht aber einen hohen Brennkammerdruck und eine effiziente Nutzung des Treibstoffs. Gleichzeitig sollen die Triebwerke häufig wiederverwendet werden können. SpaceX muss daher nicht nur maximale Leistung erreichen, sondern auch Belastbarkeit, kontrollierbares Startverhalten und eine zuverlässige Wiederzündung gewährleisten.

Von den 33 Triebwerken des Super-Heavy-Boosters befinden sich 13 im beweglichen inneren Bereich. Sie können geschwenkt werden und steuern dadurch die Flugrichtung der Rakete. Die äußeren Triebwerke sind fest angeordnet. Fällt während des Aufstiegs ein einzelnes Triebwerk aus, kann die Flugsteuerung unter bestimmten Bedingungen die verbleibenden Triebwerke anpassen. Ob ein Ausfall ausgeglichen werden kann, hängt allerdings vom Zeitpunkt und vom Verlauf der Mission ab.

Was geschieht beim Start von Starship?

Nach der Zündung der Triebwerke steigt das vollständige System zunächst senkrecht auf. Mit zunehmender Höhe neigt sich die Rakete allmählich in Flugrichtung. Das ist notwendig, weil sie nicht einfach nur den Weltraum erreichen, sondern eine hohe seitliche Geschwindigkeit aufbauen muss. Für eine stabile Erdumlaufbahn genügt es nicht, eine bestimmte Höhe zu erreichen. Ein Raumfahrzeug muss sich außerdem mit ungefähr 28.000 Kilometern pro Stunde um die Erde bewegen.

Super Heavy beschleunigt das Starship während der ersten Flugphase. Kurz vor der Trennung beginnt ein ungewöhnliches Manöver, das als heiße Stufentrennung bezeichnet wird. Dabei zündet Starship seine Triebwerke, während es noch mit dem Booster verbunden ist und einige Super-Heavy-Triebwerke weiterhin arbeiten. Die Abgase des oberen Raumfahrzeugs entweichen durch Öffnungen in einem besonderen Zwischenring.

Bei einer herkömmlichen Stufentrennung werden die Triebwerke der unteren Stufe zunächst abgeschaltet, bevor sich die obere Stufe löst und ihre eigenen Motoren zündet. Die heiße Trennung verringert die Zeit, in der das System ohne starken Vortrieb fliegt. Dadurch kann die Rakete ihre Energie effizienter nutzen. Gleichzeitig muss der obere Teil des Boosters den heißen Abgasen der Starship-Triebwerke standhalten.

Nach der Trennung setzt Starship seinen Weg fort. Super Heavy dreht sich dagegen um und beginnt den Rückflug zum Startgebiet. Abhängig vom jeweiligen Testprofil kann der Booster im Meer niedergehen oder zum Startplatz zurückkehren.

Wie wird der Super-Heavy-Booster aufgefangen?

SpaceX stattet Super Heavy nicht mit ausklappbaren Landebeinen aus. Stattdessen soll der Booster zum Startturm zurückfliegen und dort von zwei beweglichen Armen aufgefangen werden. Diese gewaltigen Greifarme werden häufig als „Chopsticks“, also Essstäbchen, bezeichnet.

Während des Rückflugs steuern Gitterflossen am oberen Bereich des Boosters seine Bewegung durch die Atmosphäre. Kurz vor dem Startplatz zündet Super Heavy einen Teil seiner Triebwerke erneut, bremst ab und richtet sich senkrecht auf. Der Turm bewegt seine Arme in die notwendige Position und greift den Booster an verstärkten Aufnahmepunkten.

Dieses Verfahren spart das Gewicht großer Landebeine. Außerdem könnte ein aufgefangener Booster schneller zurück auf die Startvorrichtung gesetzt werden. In einem künftigen Routinebetrieb wäre denkbar, ihn zu überprüfen, neu zu betanken und erneut zu starten, ohne ihn zunächst über das Gelände transportieren zu müssen.

Das Auffangen eines Super-Heavy-Boosters wurde im Flugtestprogramm bereits demonstriert. Ein einzelner Erfolg bedeutet jedoch noch keinen routinemäßigen Betrieb. Wind, Triebwerksleistung, Navigation, Turmsteuerung und die Bewegung der Greifarme müssen bei jeder Rückkehr innerhalb enger Grenzen zusammenpassen. Für häufige Wiederverwendung muss das Verfahren nicht nur funktionieren, sondern mit hoher Zuverlässigkeit wiederholbar sein.

Wie kehrt Starship zur Erde zurück?

Die Rückkehr des oberen Raumfahrzeugs unterscheidet sich deutlich von der Landung des Boosters. Starship tritt mit der breiten Unterseite voraus in die Atmosphäre ein. Tausende Hitzeschutzkacheln sollen verhindern, dass die bei der Abbremsung entstehende Wärme die Edelstahlstruktur beschädigt.

Die Form des Raumfahrzeugs erzeugt keinen Auftrieb wie die Tragflächen eines Flugzeugs. Dennoch kann Starship seinen Fall steuern. Zwei vordere und zwei hintere Klappen verändern ihre Stellung und kontrollieren dadurch Ausrichtung und Flugbahn. Während des letzten Teils des Abstiegs fällt das Raumfahrzeug nahezu waagerecht mit seiner breiten Seite zur Erde. Dieser sogenannte Bauchflug erhöht den Luftwiderstand und verringert die Geschwindigkeit, ohne dass ständig Triebwerke arbeiten müssen.

Kurz vor der Landung zündet Starship seine atmosphärischen Raptor-Triebwerke. Das Raumfahrzeug dreht sich aus der waagerechten Lage in eine senkrechte Position und bremst weiter ab. Bei frühen Prototypen wurde dieses Manöver bereits aus geringer Höhe erprobt. Spätere Testflüge untersuchten den Wiedereintritt aus dem Weltraum, die Belastbarkeit des Hitzeschildes und kontrollierte Wasserungen.

Langfristig soll auch Starship zum Startplatz zurückkehren und möglicherweise vom Turm aufgefangen werden. Dieses vollständige Rückkehrverfahren befindet sich jedoch weiterhin in Entwicklung. Besonders der Hitzeschild gehört zu den entscheidenden technischen Herausforderungen. Schon beschädigte oder verlorene Kacheln können beim Wiedereintritt Bereiche der Außenhaut einer extremen Wärmebelastung aussetzen.

Warum besteht Starship aus Edelstahl?

Viele moderne Raketen verwenden leichte Aluminiumlegierungen oder kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe. SpaceX entschied sich bei Starship dagegen für rostfreien Edelstahl. Das Material ist schwerer als manche Alternativen, besitzt aber mehrere Eigenschaften, die für das System vorteilhaft sein können.

Edelstahl ist vergleichsweise preisgünstig, lässt sich schweißen und behält auch bei sehr niedrigen Temperaturen eine hohe Festigkeit. Das ist wichtig, weil die Treibstofftanks tiefgekühltes Methan und flüssigen Sauerstoff enthalten. Zudem widersteht Edelstahl hohen Temperaturen besser als Aluminium. Der Hitzeschild bleibt beim Wiedereintritt dennoch unverzichtbar, doch die Metallstruktur bietet zusätzliche Widerstandsfähigkeit.

Die sichtbaren Schweißnähte und die metallische Außenhaut verleihen Starship ein ungewöhnliches Aussehen. Dahinter steht ein Produktionskonzept, bei dem große Raketensegmente vergleichsweise schnell gefertigt und verändert werden können. SpaceX baut fortlaufend neue Fahrzeuge, wertet Testergebnisse aus und überträgt Änderungen auf spätere Exemplare.

Damit gleicht die Entwicklung weniger dem Bau eines einzigen sorgfältig vollendeten Prototyps als einer Serie aufeinanderfolgender Versuchsträger. Diese Arbeitsweise kann den Entwicklungsprozess beschleunigen, führt aber auch zu sichtbaren Fehlschlägen, wenn neue Bauteile oder Flugverfahren unter realen Bedingungen nicht wie vorgesehen funktionieren.

Wie viel Nutzlast kann Starship transportieren?

SpaceX gibt für die vollständig wiederverwendbare Konfiguration eine geplante Nutzlast von mehr als 100 Tonnen in eine niedrige Erdumlaufbahn an. Diese Zahl beschreibt die angestrebte Leistungsfähigkeit des fertigen Systems. Sie ist nicht mit einer bereits im regelmäßigen Betrieb nachgewiesenen Transportleistung gleichzusetzen.

Die große Nutzlastkapazität ergibt sich aus dem Schub des Super-Heavy-Boosters, dem Volumen der Treibstofftanks und dem ungewöhnlich großen Frachtraum des Starships. Der Durchmesser von neun Metern erlaubt Nutzlasten, die nicht nur schwer, sondern auch voluminös sind. Große Satelliten, Raumstationsmodule, Teleskope oder umfangreiche Versorgungsgüter könnten transportiert werden, ohne sie so stark zusammenfalten zu müssen wie bei kleineren Raketen.

Starship soll in unterschiedlichen Ausführungen entstehen. Eine Frachtversion könnte Satelliten und andere Nutzlasten transportieren. Tankervarianten sollen Treibstoff in den Erdorbit bringen. Für bemannte Missionen wären Lebenserhaltungssysteme, Kabinen und zusätzliche Sicherheitseinrichtungen erforderlich. Die von der NASA beauftragte Mondlandeversion unterscheidet sich wiederum von dem Starship, das zur Erde zurückkehren soll.

Wie viel Nutzlast bei einer konkreten Mission möglich ist, hängt vom Ziel und von der Flugkonfiguration ab. Ein Transport in eine niedrige Erdumlaufbahn benötigt weniger Energie als ein Flug zum Mond oder Mars. Für weiter entfernte Ziele soll daher ein weiteres Kernelement des Starship-Konzepts genutzt werden: die Betankung im Weltraum.

Warum muss Starship im Erdorbit betankt werden?

Ein Starship kann nicht gleichzeitig die größtmögliche Nutzlast transportieren, seine gesamte Treibstoffmenge für den Weiterflug behalten und den Energieaufwand des Starts von der Erde überwinden. Ein großer Teil des Treibstoffs wird bereits benötigt, um die Erdumlaufbahn zu erreichen.

Für Missionen zum Mond oder Mars plant SpaceX deshalb mehrere Starts. Zunächst wird ein Starship oder ein besonderes Treibstoffdepot in eine Erdumlaufbahn gebracht. Weitere Tanker-Starships starten nacheinander, koppeln dort an und übertragen tiefgekühltes Methan und flüssigen Sauerstoff. Erst nach der Betankung beginnt das eigentliche Missionsraumschiff seinen Flug zum weiter entfernten Ziel.

Das Verfahren könnte eine sehr große Nutzlast außerhalb des Erdorbits ermöglichen, erhöht aber die Komplexität einer Mission erheblich. Mehrere Raketen müssen in relativ kurzer Folge zuverlässig starten. Die Raumfahrzeuge müssen sich im Orbit treffen und sicher koppeln. Anschließend müssen große Mengen kryogener Flüssigkeiten in Schwerelosigkeit übertragen werden.

Solche Treibstoffe neigen dazu, sich durch Wärmeeintrag allmählich zu erwärmen und zu verdampfen. In der Schwerelosigkeit sammeln sie sich außerdem nicht wie auf der Erde einfach am Boden eines Tanks. Ihre Position muss kontrolliert werden, damit Pumpen, Leitungen und Triebwerke zuverlässig arbeiten können. SpaceX und die NASA haben bereits Versuche zur Bewegung und internen Übertragung kryogener Treibstoffe durchgeführt. Der für Mondmissionen benötigte großtechnische Transfer zwischen verschiedenen Starships muss jedoch erst noch vollständig demonstriert werden.

Welche Rolle spielt Starship bei den Mondplänen der NASA?

Die NASA entwickelt gemeinsam mit SpaceX eine besondere Starship-Version als bemanntes Mondlandesystem. Dieses Human Landing System soll Astronauten aus einer Mondumlaufbahn zur Oberfläche und später wieder zurückbringen. Anders als das gewöhnliche Starship benötigt die Mondversion keinen Hitzeschild und keine aerodynamischen Steuerklappen, weil sie nicht in die Erdatmosphäre zurückkehren soll.

Vor dem Flug zum Mond muss das Landefahrzeug im Erdorbit betankt werden. Anschließend fliegt es unbemannt weiter und wartet in Mondnähe auf die Astronauten, die mit dem Orion-Raumschiff gestartet werden. Nach dem Umstieg bringt das Starship-Landesystem die Besatzung zur Mondoberfläche. Ein Aufzug soll den Höhenunterschied zwischen der Kabine und dem Boden überbrücken.

Die NASA verlangt vor einer bemannten Mondlandung mindestens eine unbemannte Demonstrationsmission. Dabei muss Starship unter anderem zeigen, dass es sicher auf dem Mond landen und wieder aufsteigen kann. Die genaue Einordnung in die Artemis-Missionsfolge wurde in den vergangenen Jahren mehrfach angepasst. Unverändert bleibt jedoch die technische Bedeutung des Systems für die amerikanischen Pläne einer erneuten bemannten Mondlandung.

Starship ist damit nicht nur ein internes Projekt von SpaceX. Seine Entwicklung beeinflusst unmittelbar den Zeitplan und die Architektur des Artemis-Programms. Besonders Betankung, Langzeitbetrieb im Weltraum, Triebwerkszuverlässigkeit und sichere Landeverfahren müssen dafür einen wesentlich höheren Reifegrad erreichen als bei unbemannten Testflügen.

Ist Starship bereits einsatzbereit?

Starship hat während seines Testprogramms wichtige Fortschritte erreicht. Dazu gehören Flüge durch nahezu alle Phasen eines Missionsprofils, die heiße Stufentrennung, längere Betriebszeiten der Triebwerke, kontrollierte Wiedereintritte, Wasserungen und das Auffangen eines Super-Heavy-Boosters am Startturm. Gleichzeitig gingen bei verschiedenen Tests Booster oder Oberstufen verloren, Triebwerke fielen aus, Flugbahnen wurden nicht vollständig erreicht oder Fahrzeuge zerbrachen während des Wiedereintritts.

Solche Ergebnisse sind bei einem Entwicklungsprogramm nicht automatisch ungewöhnlich. SpaceX nutzt die Flüge ausdrücklich, um Schwachstellen unter realen Bedingungen sichtbar zu machen. Dennoch darf ein Testfortschritt nicht mit Einsatzreife verwechselt werden. Für regelmäßige Satellitenstarts, bemannte Flüge oder Mondmissionen muss das System wesentlich zuverlässiger und planbarer werden.

Auch die Wiederverwendbarkeit ist noch nicht vollständig nachgewiesen. Entscheidend wäre nicht nur, Booster und Starship zurückzubringen, sondern dieselben Fahrzeuge nach begrenzter Wartung erneut einzusetzen. Erst dann ließe sich beurteilen, wie schnell und wirtschaftlich die geplanten Startfolgen tatsächlich möglich sind.

Hinzu kommen behördliche Genehmigungen. In den Vereinigten Staaten prüft die Federal Aviation Administration unter anderem öffentliche Sicherheit, Flugbahnen, mögliche Trümmergebiete und Umweltauswirkungen. Veränderungen am Fahrzeug oder am Missionsprofil können neue Prüfungen und Anpassungen der Startlizenz erforderlich machen. Für einen künftigen häufigen Betrieb werden außerdem zusätzliche Startplätze und umfangreiche Bodenanlagen benötigt.

Was Starship von bisherigen Raketen unterscheidet

Starship verbindet mehrere Ideen, die einzeln nicht neu sind, aber noch nie in dieser Größenordnung gemeinsam verwirklicht wurden: eine sehr große Schwerlastrakete, Methantriebwerke, vollständige Wiederverwendbarkeit, Rückkehr beider Stufen zum Startplatz, Auftanken im Orbit und verschiedene Raumfahrzeugvarianten für Erdorbit, Mond und Mars.

Sollten diese Elemente zuverlässig funktionieren, könnte Starship deutlich größere Nutzlasten transportieren und häufiger eingesetzt werden als bisherige Schwerlastraketen. Damit wären Raumfahrtprojekte denkbar, die heute vor allem durch begrenzten Frachtraum, hohe Startkosten und kleine Nutzlastmassen eingeschränkt werden.

Ob SpaceX sämtliche Ziele erreicht, ist noch offen. Besonders die schnelle Wiederverwendung, der Schutz beim Wiedereintritt, die Betankung im Orbit und die Sicherheit bemannter Varianten sind anspruchsvolle Entwicklungsaufgaben. Die bisherigen Tests zeigen, dass das Grundkonzept in wesentlichen Teilen funktioniert. Sie zeigen ebenso deutlich, wie groß der Weg von einem erfolgreichen Einzelmanöver bis zu einem verlässlichen Transportsystem ist.

Die Größe von Starship ist deshalb nur das sichtbarste Merkmal. Seine eigentliche Bedeutung entscheidet sich nach der Landung: daran, ob Booster und Raumfahrzeug unbeschädigt zurückkehren, erneut starten und aus einer außergewöhnlichen Testrakete ein regelmäßig nutzbares Verkehrsmittel für den Weltraum werden.

Die SpaceX Story

• Wie SpaceX entstand – Die Geschichte von Elon Musks Raumfahrtunternehmen
• Falcon 1 – Wie SpaceX mit seiner ersten Rakete den Durchbruch schaffte
• 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
• 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
▪︎ SpaceX – Starship, Super Heavy und Raptor-Triebwerke
▪︎ NASA – Human Landing System und Artemis-Programm
▪︎ NASA Marshall Space Flight Center – Kryogener Treibstofftransfer mit Starship
▪︎ NASA Ames Research Center – Windkanaltests des Super-Heavy-Boosters
▪︎ Federal Aviation Administration – Starship-Super-Heavy-Lizenzen und Umweltprüfungen
▪︎ U.S. Government Accountability Office – Technische Risiken der Artemis-Mondlandesysteme