Selten wurde ein Raumfahrtrekord so deutlich überboten – oder sollte man in diesem Fall eher sagen „unterboten“ – wie bei diesem Start am 3. Februar. Japanischen Ingenieuren gelang es an diesem Tag, die mit deutlichem Abstand kleinste Satellitenträgerrakete der Welt erfolgreich zu starten. Die Mission begann am Uchinura-Raumfahrtzentrum auf der Insel Kyushu, und dort an dem Teil des Geländes, an dem normalerweise die Starts von Höhenforschungsraketen der Typen S-310, S-520 und SS-520 durchgeführt werden. Tatsächlich war der eingesetzte Träger eine modifizierte Höhenforschungsrakete der Baureihe SS-520 mit der Bezeichnung SS-520-5. Bei der Nutzlast handelte es sich um den der nur drei Kilogramm schwere Tricom-1R Satelliten.

Der erste Versuch eine Rakete dieses Typs zu starten war im letzten Jahr noch gescheitert. Dieses Mal verlief aber alles nach Plan. Die Mission der SS-520-5 begann um 6:03 Uhr mitteleuropäischer Zeit (14:03 Uhr Ortszeit) mit dem Abschuss von der nach Osten ausgerichteten Startlafette. Das Wort „Abschuss“ ist hier die richtige Wahl, denn die Rakete verließ das Stargerüst mit enormen Beschleunigungswerten und erreichte bereits weniger als viereinhalb Minuten später den Orbit. Die angetriebene Flugphase war sogar nur 82 Sekunden lang, der Rest entfiel auf Freiflugzeiten zwischen den Stufentrennmanövern. Im Vergleich dazu dauern die angetriebenen Flugphasen bei herkömmlichen Raketen für das Erreichen einer niedrigen Erdumlaufbahn etwa neun Minuten.

Aus Gewichtsgründen hatte man nur in die ersten beiden Stufen Telemetrievorrichtungen eingebaut, und so kam die Bestätigung über den erfolgreichen Start erst 90 Minuten nach dem Liftoff, als sich der Satellit nach der ersten Erdumkreisung bei der Bodenstation meldete.

Das SS-520 Projekt wurde von der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA, dem japanischen Wirtschaftsministerium und einer Spende der Firma Canon realisiert. Als Basis wurde die zweistufige Höhenforschungsrakete S-520 verwendet, die für suborbitale Flüge bis in 800 Kilometer Höhe vorgesehen ist und für diesen Zweck bislang 30mal eingesetzt worden ist. Das Geld ging im Wesentlichen in die Entwicklung einer dritten Stufe.

Die SS-520-5 hat ein Startgewicht von 2.600 Kilogramm, ist 9,54 Meter lang und hat einen maximalen Durchmesser von 52 Zentimetern. Den bisherigen Rekord für das weltweit kleinste Satellitenstartgerät hielt übrigens auch Japan. Dieser Rekord liegt schon 48 Jahre zurück. Im Jahr 1970 startete Japan seinen ersten eigenen Satelliten mit einer Rakete des Typs Lambda-4S. Die war 16,7 Meter lang und wog 9,4 Tonnen.

Das Schub-zu-Gewichtsverhältnis der ersten Stufe beträgt 7:1, und in den knapp 32 Sekunden Brennzeit der ersten Stufe erreichte die Rakete eine Geschwindigkeit von 2,0 Kilometer pro Sekunde und eine Flughöhe von 26 Kilometer. Danach folgte eine antriebslose Freiflugphase, bis die Rakete das Apogäum der Flugbahn in 190 Kilometern Höhe erreichte. Während dieser Freiflugzeit, 67 Sekunden nach dem Abschuss, und in einer Höhe von über 80 Kilometern, wurde die Nutzlastverkleidung abgeworfen. Eine weitere Sekunde später wurde auch das Gehäuse der ausgebrannten ersten Stufe abgetrennt.

Danach orientierte sich die verbliebene Einheit aus zweiter und dritter Stufe mit dem Satelliten in einem 27 Sekunden dauernden Manöver neu, warf danach den Stufenzwischenring ab, baute einen Drehimpuls für eine Drallstabilisierung auf, und übermittelte danach die Daten der Manöver an die Bodenstation. Dort wurde berechnet, ob die Rakete in der Lage wäre, aufgrund der vorliegenden Parameter einen Orbit zu erreichen. Dies wurde bestätigt, und sieben Sekunden danach erhielt die Rakete den Befehl, die zweite Stufe zu feuern.

Die Brenndauer der zweiten Stufe betrug etwa 24 Sekunden, und das Manöver beschleunigte die Rakete auf eine Geschwindigkeit von 3,6 Kilometer pro Sekunde in einer Höhe von 190 Kilometern. Danach folgte eine Freiflugphase von gut 30 Sekunden Dauer, bevor die Stufe abgeworfen wurde und die dritte Stufe ihre Arbeit aufnahm. Ihre Brenndauer betrug 25,6 Sekunden, und das genügte, um sich selbst und den Satelliten auf eine Geschwindigkeit von 8,1 Kilometer pro Sekunde zu beschleunigen.

Der geplante Zielorbit sollte ein Perigäum von 180 Kilometern, ein Apogäum von 1.500 Kilometern und eine Bahnneigung zum Äquator von 31,0 Grad aufweisen. Die tatsächlichen Werte lagen bei einem Perigäum von 187 Kilometern, einem Apogäum von 2.017 Kilometern und einer Bahnneigung von 30,9 Grad. Dieser Orbit dürfte für etwa drei Monate stabil sein, bevor der Satellit wieder zur Erde zurückstürzt und verglüht.

Bei dem Raumfahrzeug handelt es sich um einen 3Unit-Cubesat der Universität Tokio, der 11,6 Zentimeter breit, 11,6 Zentimeter tief und 34,6 Zentimeter lang ist und gut drei Kilogramm wiegt.

Ob es bei diesem einzelnen Versuchsflug bleibt, oder ob die JAXA tatsächlich einen Einsatzträger aus der dreistufigen Version der S-520 Höhenforschungsrakete machen will, ist noch nicht geklärt. Um das wirtschaftlich gestalten zu können, müsste der Preis pro Flugeinheit bei unter 500.000 Dollar liegen. Es dürfte eher unwahrscheinlich sein, diesen Wert zu erreichen.       

Die Nachfrage nach „Nano- und Mikro-Startgeräten“ wäre da. Doch selbst in der Klasse der Kleinträger muss man Unterschiede machen, denn für die Starts einzelner Cubesats sind auch nach heutigen Begriffen schon extrem kleine Raketen wie der Launcher One von Virgin Orbital oder die Elektron von Rocketlab zu groß. Hier gäbe es tatsächlich eine Marktlücke für Träger wie die SS-520-5.

Bild: SS-520-5 Trägerrakete auf der Startlafette; Credit: JAXA