Wenn eine Falcon Heavy vom Startplatz 39A in Florida abhebt, wirken die ersten Sekunden beinahe vertraut. Ihre drei weißen Raketenkörper erinnern an die Falcon 9, die SpaceX inzwischen regelmäßig für Satellitenstarts und Flüge zur Internationalen Raumstation einsetzt. Doch am unteren Ende arbeiten nicht neun, sondern 27 Merlin-Triebwerke gleichzeitig. Gemeinsam erzeugen sie einen Schub, der die Falcon Heavy zu einer der leistungsfähigsten derzeit eingesetzten Raketen macht.

Ihre eigentliche Stärke zeigt sich allerdings nicht allein beim Start. Die Falcon Heavy kann besonders schwere Satelliten transportieren, Raumfahrzeuge auf anspruchsvolle Umlaufbahnen bringen und wissenschaftliche Sonden auf Reisen zu weit entfernten Zielen schicken. Gleichzeitig verbindet sie diese Leistung mit einem Konzept, das ursprünglich vor allem durch die Falcon 9 bekannt wurde: Große Teile der Rakete können nach ihrem Einsatz zur Erde zurückkehren und erneut verwendet werden.

Wie ist die Falcon Heavy aufgebaut?

Die Falcon Heavy besteht im Wesentlichen aus drei miteinander verbundenen Erststufen der Falcon 9. Der mittlere Raketenkern bildet das Zentrum, zwei weitere Kerne dienen als seitliche Booster. Jeder dieser drei Raketenteile ist mit neun Merlin-Triebwerken ausgestattet, die Kerosin und flüssigen Sauerstoff verbrennen. Beim Abheben arbeiten somit insgesamt 27 Triebwerke.

Auf dem mittleren Kern sitzt die Oberstufe mit einem einzelnen, für den Betrieb im Vakuum angepassten Merlin-Triebwerk. Sie übernimmt nach der Trennung der drei unteren Raketenteile den weiteren Flug und bringt die Nutzlast auf die vorgesehene Bahn. An der Spitze befindet sich die Verkleidung, unter der der Satellit oder das Raumfahrzeug während des Aufstiegs geschützt wird.

Die Rakete ist rund 70 Meter hoch und besitzt eine Startmasse von mehr als 1.400 Tonnen. Beim Abheben erzeugen ihre Triebwerke einen Schub von ungefähr 22,8 Meganewton. Damit übertrifft sie die Falcon 9 deutlich, obwohl ein großer Teil ihrer Technik aus demselben Raketensystem stammt.

Diese Verwandtschaft war von Beginn an ein wichtiger Teil des Konzepts. SpaceX musste für die Falcon Heavy nicht jedes Bauteil vollständig neu entwickeln. Dennoch ist die Rakete nicht lediglich eine Falcon 9 mit zwei zusätzlich befestigten Boostern. Der mittlere Kern ist größeren Belastungen ausgesetzt und muss die Kräfte aufnehmen, die während des Aufstiegs von den beiden seitlichen Stufen übertragen werden. Auch Flugsteuerung, Trennungssysteme und Startanlage mussten an die besondere Konfiguration angepasst werden.

Wie viel Nutzlast kann die Falcon Heavy transportieren?

Nach Angaben von SpaceX kann die Falcon Heavy in ihrer leistungsfähigsten Konfiguration bis zu 63,8 Tonnen in einen niedrigen Erdorbit bringen. Für eine geostationäre Transferbahn nennt das Unternehmen eine maximale Nutzlast von 26,7 Tonnen. Auf einer Flugbahn zum Mars wären theoretisch noch rund 16,8 Tonnen möglich.

Diese Werte beschreiben allerdings die technisch erreichbare Höchstleistung und nicht automatisch die Masse einer typischen Nutzlast. In der Praxis hängen die Möglichkeiten einer Rakete davon ab, welches Ziel erreicht werden soll, welche Bahnenergie erforderlich ist und ob die unteren Raketenteile anschließend geborgen werden sollen.

Ein Satellit in einer niedrigen Erdumlaufbahn benötigt weniger Energie als ein Raumfahrzeug, das in Richtung Mond, Mars oder Jupiter geschickt wird. Auch geostationäre Satelliten müssen weit über die Höhe der Internationalen Raumstation hinausgebracht werden. Je anspruchsvoller die Flugbahn ist, desto weniger Masse kann die Rakete mitführen.

Deshalb lässt sich die Leistungsfähigkeit einer Trägerrakete nicht mit einer einzigen Zahl vollständig beschreiben. Entscheidend ist nicht nur, wie schwer eine Nutzlast sein darf, sondern auch, mit welcher Geschwindigkeit und auf welche Bahn sie gebracht werden muss.

Welche Rolle spielt die Wiederverwendbarkeit?

Nach dem Verbrauch ihres Treibstoffs trennen sich die beiden seitlichen Booster vom mittleren Kern. Wenn die Missionsplanung genügend Reserven vorsieht, drehen sie sich in der oberen Atmosphäre um und fliegen kontrolliert zur Erde zurück. Dort können sie beinahe gleichzeitig auf zwei Landezonen in der Nähe des Startplatzes aufsetzen.

Auch der zentrale Kern ist grundsätzlich für eine Landung vorgesehen. Seine Rückkehr ist jedoch schwieriger, weil er länger beschleunigt und sich bei der Trennung bereits weiter vom Startplatz entfernt befindet. Bei früheren Missionen gelang es zwar, den mittleren Kern bis zu einer schwimmenden Plattform im Atlantik zu steuern, eine dauerhafte Bergung war jedoch nicht erfolgreich. Inzwischen verzichten besonders leistungsintensive Flüge häufig vollständig auf seine Rückkehr.

Jede Landung verbraucht Treibstoff, der dann nicht mehr für die Beschleunigung der Nutzlast zur Verfügung steht. SpaceX kann die Falcon Heavy deshalb unterschiedlich einsetzen. Bei einer vergleichsweise leichten Nutzlast können die beiden seitlichen Booster zurückkehren. Wird die höchstmögliche Leistung benötigt, fliegt die Rakete dagegen in einer vollständig oder teilweise nicht wiederverwendbaren Konfiguration.

Das zeigte sich beim Start der NASA-Raumsonde Europa Clipper im Oktober 2024. Um das schwere Raumfahrzeug mit der notwendigen Energie auf den langen Weg zum Jupitersystem zu schicken, wurden alle drei Kerne verbraucht. Die seitlichen Booster waren zuvor bereits bei der Psyche-Mission eingesetzt worden, konnten nach dem Europa-Clipper-Start aber nicht erneut geborgen werden.

Der erste Start und die ungewöhnliche Nutzlast

Der Jungfernflug der Falcon Heavy fand am 6. Februar 2018 statt. Als Testnutzlast diente ein roter Tesla Roadster aus dem Besitz von Elon Musk. Auf dem Fahrersitz befand sich eine mit Raumanzug bekleidete Puppe, die den Namen Starman erhielt. Das Fahrzeug wurde auf eine Bahn um die Sonne geschickt, die bis über die Marsumlaufbahn hinausführt.

Die ungewöhnliche Inszenierung zog große Aufmerksamkeit auf sich, doch technisch waren andere Ereignisse wichtiger. Die beiden seitlichen Booster kehrten nach ihrer Trennung zurück und landeten nahezu gleichzeitig in Cape Canaveral. Der zentrale Kern verfehlte dagegen seine schwimmende Landeplattform und stürzte in den Atlantik.

Der erfolgreiche Flug bewies, dass die komplizierte Kombination aus drei Raketenkernen grundsätzlich funktionierte. Bis dahin war die Falcon Heavy jahrelang angekündigt und mehrfach verschoben worden. Die Belastungen durch Vibrationen, Aerodynamik und die Wechselwirkungen der drei Kerne hatten die Entwicklung schwieriger gemacht als zunächst erwartet.

Wofür wird die Falcon Heavy eingesetzt?

Die Falcon Heavy ist vor allem für Missionen vorgesehen, bei denen die Falcon 9 nicht genügend Leistung bietet oder eine besonders anspruchsvolle Flugbahn erreicht werden muss. Zu ihren Nutzlasten gehörten große kommerzielle Kommunikationssatelliten, militärische Raumfahrzeuge, Wetterbeobachtungssatelliten und interplanetare Sonden.

Für die US Space Force brachte die Rakete unter anderem geheime oder nur teilweise beschriebene Nutzlasten in hohe Erdumlaufbahnen. Bei solchen Missionen kann die Oberstufe über mehrere Stunden hinweg wiederholt gezündet werden. Das ermöglicht es, Satelliten direkt auf weit entfernten Umlaufbahnen auszusetzen, statt sie zunächst auf einer Übergangsbahn abzusetzen und den Rest des Weges vollständig mit deren eigenem Antrieb zurücklegen zu lassen.

Im Oktober 2023 startete die NASA-Raumsonde Psyche mit einer Falcon Heavy. Ihr Ziel ist der gleichnamige metallreiche Asteroid im Hauptgürtel zwischen Mars und Jupiter. Im Juni 2024 folgte der amerikanische Wettersatellit GOES-U. Einige Monate später schickte die Rakete Europa Clipper auf den Weg zum Jupitermond Europa.

Diese Einsätze zeigen, dass sich die Bedeutung einer Schwerlastrakete nicht auf besonders schwere Nutzlasten beschränkt. Eine hohe Leistungsreserve kann auch genutzt werden, um einer Sonde eine größere Anfangsgeschwindigkeit zu geben, komplizierte Bahnen zu erreichen oder die Reisezeit und den Treibstoffbedarf des Raumfahrzeugs zu beeinflussen.

Warum startet die Falcon Heavy vergleichsweise selten?

Obwohl die Falcon Heavy seit ihrem Erstflug alle Nutzlastmissionen erfolgreich absolviert hat, hebt sie wesentlich seltener ab als die Falcon 9. Das liegt nicht an einem grundsätzlichen technischen Problem. Für die meisten kommerziellen und staatlichen Satelliten reicht die kleinere Falcon 9 aus. Sie benötigt nur einen Erststufenkern, kann häufiger eingesetzt werden und ist für gewöhnliche Missionen wirtschaftlicher.

Hinzu kommt, dass große Satellitenprojekte oft Jahre benötigen und sich ihre Starttermine verschieben können. Die Zahl der Nutzlasten, die tatsächlich eine Rakete dieser Leistungsklasse brauchen, ist begrenzt. Eine Falcon Heavy startet deshalb nicht, weil sie verfügbar ist, sondern weil eine bestimmte Mission ihre Fähigkeiten benötigt.

Auch das Angebot auf dem internationalen Markt verändert sich. Neue Schwerlastraketen wie Vulcan von United Launch Alliance, Ariane 6 der europäischen Raumfahrt und New Glenn von Blue Origin treten in Bereichen an, in denen bislang nur wenige leistungsfähige Trägersysteme verfügbar waren. Welche Rakete einen Auftrag erhält, hängt dabei nicht nur von der maximalen Nutzlast ab. Preis, Zuverlässigkeit, Starttermin, verfügbare Startplätze, Sicherheitsanforderungen und die gewünschte Umlaufbahn spielen ebenfalls eine Rolle.

Ist die Falcon Heavy die stärkste Rakete der Welt?

Diese Bezeichnung hängt davon ab, welche Raketen miteinander verglichen werden. Beim Schub während des Starts und bei der geplanten Nutzlast übertrifft das Starship-System von SpaceX die Falcon Heavy deutlich. Starship befindet sich jedoch in einer anderen Entwicklungs- und Einsatzphase und ist als vollständig wiederverwendbares System für erheblich größere Transportaufgaben vorgesehen.

Unter den etablierten, mehrfach erfolgreich für operative Nutzlasten eingesetzten Trägerraketen gehört die Falcon Heavy weiterhin zur Spitzengruppe. Ihre maximale Nutzlast in einen niedrigen Erdorbit liegt weit über derjenigen gewöhnlicher Mittelklasse- und Schwerlastraketen. Dennoch hat sie keinen regelmäßigen Massentransport in den Erdorbit übernommen. Diese Aufgabe erfüllt innerhalb der SpaceX-Flotte hauptsächlich die Falcon 9, während die Falcon Heavy für die wenigen Missionen bereitsteht, bei denen zusätzliche Leistung notwendig ist.

Genau darin liegt ihre besondere Rolle. Sie ist keine Rakete für den wöchentlichen Routinebetrieb, sondern ein verstärktes Trägersystem für große Satelliten, hohe Erdumlaufbahnen und Flüge in den interplanetaren Raum. Solange Starship diese Aufgaben nicht zuverlässig im regulären Einsatz übernehmen kann, schließt die Falcon Heavy die Lücke zwischen der alltäglichen Falcon 9 und der kommenden Generation sehr großer Raumtransportsysteme.

Ihre eindrucksvollsten Momente sind die gleichzeitigen Landungen der beiden Seitenbooster. Ihre eigentliche Leistung zeigt sich jedoch dort, wo die Kameras nicht mehr folgen können: wenn eine Oberstufe in großer Höhe erneut zündet und eine wertvolle Nutzlast auf eine Bahn bringt, die für kleinere Raketen außer Reichweite liegt.

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
• 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
▪︎ SpaceX – Falcon Heavy und Falcon User’s Guide
▪︎ NASA Launch Services Program – Falcon-Heavy-Missionen
▪︎ NASA Jet Propulsion Laboratory – Mission Psyche
▪︎ NASA – Mission Europa Clipper und Startdokumentation
▪︎ NASA und NOAA – Start des Wettersatelliten GOES-U
▪︎ United States Space Force, Space Systems Command – Falcon-Heavy-Missionen USSF-44 und USSF-67