Verpasste Chancen bei Ariane 6 und Vega – Teil 3 – Soyuz und Vega

Willkommen zu Teil 3 der verpassten Chancen. Eigentlich sollte hier endlich der Artikel über die Ariane 6 kommen, aber zuvor ist doch noch einiges zu besprechen um das wieso und woher zu erklären. Viel Spaß beim Lesen!

Wenn man die Ariane 5 mit der Ariane 4 vergleicht, fällt eines ins Auge: von der Ariane 5 sollte es immer nur eine Variante geben, aber die Ariane 4 ist fast schon eine ganze Familie. Die drei Stufen konnten ohne Booster allein fliegen, wenn auch mit weniger Nutzlast. Wollte man mehr transportieren, konnte man sich verschiedene Booster aussuchen. Zwei oder vier, fest, flüssig oder beides, je nach Bedarf konnte man sie nutzen oder einsparen.

Die Ariane 4 in fast allen Varianten. Es fehlt die Ariane 42L, mit zwei Booster mit Flüssigtreibstoff. Die Nutzlast reicht von 2,1t bis 4,7t (Quelle: Wikipedia)

Im Gegensatz dazu ist die Ariane 5 nicht sehr flexibel. Ähnlich wie die Ariane 4 kann sie zwar zwei Satelliten transportieren, aber damit ist man immer auf einen passenden Partner angewiesen und beide Satelliten müssen im gleichen Orbit ausgesetzt werden, da die Oberstufe der ECA nicht nochmal gezündet werden kann (das wollte man bei der ECB oder ME beheben). Das ist nicht immer leicht und die ESA musste schon oft Flüge verschieben oder große Rabatte für den Start eines zweiten Satelliten gewähren um eine zweite Nutzlast zu haben. Wenn die gesamte Nutzlast leichter als die maximale Kapazität ist, dann hat man Pech und muss trotzdem die ganze Rakete starten, so wie sie ist. Das ist um so tragischer, weil die Ariane 5 eine sehr große Rakete ist. Sie gehört zu den größten der Welt, nur die Delta IV Heavy kann noch schwerere Nutzlasten transportieren (aber diese Rakete ist mit etwa $450mio so teuer, dass sie fast nur vom US Militär benutzt wird).

Was kann die ESA also tun, wenn sie eine kleinere Nutzlast in einen eigenen Orbit transportieren will? Nichts. Zumindest nichts mit der Ariane 5, die fast immer nur Geostationären Transferorbit anfliegt. Bis zum Jahr 2003 wurde diese Aufgabe noch von der alten Ariane 4 übernommen, danach musste man sich nach Alternativen umsehen. Eine Alternative ist der kommerzielle Markt. Durch die Auflösung der Sovietunion sind viele flugfähige Interkontinentalraketen überflüssig geworden, einige wurden zu kleinen Trägerraketen umgebaut, wie etwa die Shtil oder Rockot. (In den USA tut man ähnliches mit den Minotaur Raketen, die ehemalige “Minuteman” und “Peacekeeper” Raketen waren.) Die Zuverlässigkeit von Raketen nach langer Lagerung ist aber immer schwer zu beurteilen und ein gewisses Risiko. Zumal die verwendeten Oberstufen, die an Stelle des Atomsprengkopfes montiert wurden, sich ihrerseits als nicht sehr zuverlässig herausstellten.

Eine Soyuz Rakete in der Endmontage. Booster mit erster Stufe, davor die zweite Stufe. Rechts daneben, das gleichnamige Raumschiff. (Quelle: Wikipedia)

Da man sich von der Ariane 4 verabschiedet hat, griff man auf zwei Alternativen zurück. Zum einen schloss man einen Kooperationsvertrag mit Russland und baute eine neue Startrampe in Kourou. Von dort starten heute Soyuz Raketen mit kommerziellen Nutzlasten für Russland und Nutzlasten der ESA. Die Soyuz ist eine mittelgroße Rakete, die von der Startrampe in Kourou etwa 8t in einen niedrigen Orbit (LEO) oder etwas über 3t in den GTO befördern kann. Von Baikonur aus schafft die Soyuz nur etwa 2t in den GTO, es lohnt sich also für beide Seiten. Ganz abgesehen schätze ich Tradition der internationalen Kooperation in der Raumfahrt grundsätzlich, weil sie schon im Kalten Krieg zumindest einen gewissen Kontakt und eine Zusammenarbeit zwischen Ost und West sichergestellt hat. Das gilt nicht erst seit der Mir, davor gab es auch schon das (leider auf einen Flug beschränkte) Soyuz-Apollo-Programm.

Heute vergessen, damals weltberühmt. Das Apollo-Soyuz-Programm. (Quelle: Wikipedia)

Für noch kleinere Nutzlasten entwickelte man eine neue Rakete, diesmal unter Führung Italiens, die Vega. Man könnte tatsächlich viel schlechtes über die Vega sagen, aber die Idee hinter Vega ist gut. Die Vega ist eine kleine 4-stufige Rakete, die hauptsächlich auf Feststoffraketen setzt. Nur die 4. Stufe der Vega, die AVUM, ist steuerbar. Deren Triebwerk stammt aus der bekannten ukranischen Raumfahrtfirma Yuzhnoye und setzt auf die bewährte Kombination aus UDMH und NTO (Unsymmetrisches Dimethylhydrazin und Distickstofftetroxid). Die Treibstoffkombination hat eine ohnehin eher durchschnittliche Effizienz, die in druckgeförderten Stufen noch etwas schlechter wird. Für die nächste Generation der Vega wird schon an einem Ersatz gearbeitet.

Die Vega Rakete vor ihrem zweiten Einsatz. (Quelle: Wikipedia)

Die ersten drei Stufen bestehen aus leichterem Kohlefaserkomposit, was mit der Vega erstmals eingesetzt wurde. Die erste Stufe hat ein Leergewicht von nur etwas mehr als 7% der Vollmasse, bei den Boostern der Ariane 5 sind es noch über 12%. Die Herangehensweise neue Technologien erst einmal im kleinen zu testen, bevor man sie im großen anwendet, mag selbstverständlich erscheinen – in der Raumfahrt war das leider oft nicht so. Man erinnere sich nur an das Space Shuttle, dessen Konzept nie im Kleinen ausprobiert wurde und dann zu groß war, um es schnellstmöglich wieder aufzugeben als es zu unsicher und teuer wurde. Um so erfreulicher finde ich es, dass man zu diesem Konzept zurückgefunden hat. Die Vega wird deswegen auch in der Diskussion der Ariane 6 noch einen wichtige Rolle spielen.

Die Vega ist eine kleine und auch nicht sehr flexible Rakete. Sie hat eine maximale Nutzlast von 2500kg in LEO, wurde aber für Missionen in einen 700km hohen, polaren Orbit ausgelegt, in den sie 1500kg bringen kann. Sie wird heute in viel zu kleinen Stückzahlen gebaut, als dass sie tatsächlich wirtschaftlich sein könnte. Die Nutzung von ineffizienten Treibstoffen in den oberen Stufen schadet der Leistungsfähigkeit der Rakete obendrein sehr. Aber als Basis für die Entwicklung neuer Technologien hat sie ganz hervorragende Arbeit geleistet und viele der Schwachpunkte werden in der nächsten Generation (und hier im nächsten Blogpost) angegangen und behoben.

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