Feststoffbooster
Englisch: strap-on
Raketentriebwerk, das an der Außenseite eines Startfahrzeugs (typischerweise rund um die erste Stufe) montiert ist und beim Start zusätzlichen Schub liefert, bevor es sich nach wenigen Minuten des Flugs trennt.
Feststoffbooster: eine Wegwerfrakete, die an die Hauptstufe angeflanscht wird
Ein Feststoffbooster ist ein mit Feststoff oder Flüssigtreibstoff betriebener Raketenmotor, der außen an das Trägerfahrzeug montiert wird und symmetrisch um die erste Stufe angeordnet ist, um in den ersten Sekunden des Flugs zusätzlichen Schub zu liefern. Die Space Shuttle Orbiter trugen zwei Feststoffbooster (SRBs), die an ihren Außentank angeflanscht waren; jeder erzeugte auf Meereshöhe 12,5 Millionen Pfund Schub und brannte etwa 125 Sekunden lang, bevor er sich absprengte und mit Fallschirm in Reichweite geborgen wurde.
Der technische Reiz von Boostern liegt in ihrer Einfachheit und Modularität. Anstatt einen größeren Hauptmotor mit entsprechend schwererer Konstruktion zu entwickeln, flanchen Trägeranbieter identische Booster nach Bedarf an, um Nutzlast- und Flugbahnanforderungen zu erfüllen. Die Ariane 5 flog bei Schwerlast-Missionen mit zwei Feststoffboostern; die Delta IV Heavy erreicht ihre Leistung durch Bündelung mehrerer Kerne statt externer Booster. Booster brennen parallel zur ersten Stufe, nicht in Reihe, daher ist ihre Flamme in den ersten Minuten des Aufstiegs ständig präsent.
Der Begriff leitet sich von der wörtlichen mechanischen Befestigung ab: die Booster-Behälter werden über Lastringen und Haltevorrichtungen an die Fahrzeugstruktur angeflanscht, verschraubt oder verschweißt, die seitliche Biegungslasten und motorinduzierte Vibrationen übertragen müssen. Die Abtrennung erfolgt durch Sprengladungen oder Sprengbolzen, wenn die Brenndauer endet und der Schub des Boosters unter einen Schwellenwert fällt; allein die Schwerkraft würde tote Last in der Luft hinterlassen. Die Bergung von Boostern, üblich bei Flüssigtreibstoffboostern, weniger praktisch bei Feststoffkartuschen, erhöht die Programmkosten, recycelt aber teure Hardware.
Ausfallmodi und Betriebsgrenzen
Der asymmetrische Booster-Ausfall stellt das größte Risiko dar: Wenn ein Booster bei einem mehrstufigen Fahrzeug zu spät zündet, ungleichmäßig brennt oder sich zu früh absprengt, kann die resultierende Seitenlast die Strukturgrenze der ersten Stufe und der Hauptmotoren übersteigen. Flugkontrollsysteme haben nur begrenzte Ausgleichsfähigkeit. Strukturrisse in Booster-Behältern, festgestellt durch Ultraschallprüfung, und O-Ring-Verschleiß in Feststoffmotorverbindungen haben Programme historisch aus dem Verkehr gezogen. Die externe Befestigung erhöht auch den Luftwiderstand und die Komplexität der Stufentrennung, weshalb einige moderne Schwerlast-Kandidaten (New Glenn, Vulcan Centaur) stattdessen auf Kernbündelung oder größere Hauptmotoren setzen.
Booster nehmen in der Trägerökonomi einen Mittelweg ein: Sie sind günstiger als eine Neuentwicklung des Hauptstufenmotors, aber teurer und komplexer als ein einstufiges Fahrzeug. Ihre Verwendung signalisiert einen bewussten Kompromiss zwischen Entwicklungsplan und Fahrzeugkapazität. Für Betreiber, die variable Nutzlasten fliegen, reduziert die Modularität der Booster-Anzahl, zwei, drei oder vier am gleichen Kern, den Bedarf für mehrere Trägerraketen, allerdings unter dem Nachteil von erhöhter Bodenabfertigung, Startplatzzeit und erhöhter Komplexität für die Bereichssicherheit.