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Einleitung

Ich habe diesen Beitrag schon vor einigen Jahren geschrieben, nun aber weitgehend neu geschrieben. Inzwischen gab es Änderungen an der Ariane 5 und die Ausbauprogramme haben sich geändert. Es gibt auch neue Programme und Projektideen, die ich aufgreifen will.

Thema dieses Aufsatzes ist es zu zeigen, wie die Ariane 5 in der Nutzlast gesteigert werden kann. Es handelt sich um eigene Überlegungen, es sind keine ESA oder EADS Projekte. Wenn ich auf diese Bezug nehme dann erwähne ich dies. Der Aufsatz gliedert sich in zwei Teile. Der erste basiert auf derzeitigen Ariane 5 Entwicklungen oder überlegt wie man derzeitige Komponenten verbessern könnte. Als Vorinformation sollten sie den Aufsatz über die geplanten Ariane 5 Erweiterungen der ESA und ESA-Projektstudien lesen.

Ausgangsbasis: Die Ariane 5 ESC-B oder Ariane 5 ME

Die Ariane 5 ME verwendet anstatt der ESC-A Oberstufe die ESC-B Oberstufe. Ein leistungsfähigeres Triebwerk, größere Tanks etc. steigern die Nutzlast gegenüber der Ariane 5 ESC-A. Um wie viel ist nicht genau beziffert. Es sollen mindestens 1,5 t sein, was bei der derzeitigen Einsatzversion 11,6 t entspricht. (EADS arbeitet seit Jahren an langsamen Nutzlaststeigerungen der Ariane 5, welche seit 2002 die GTO Nutzlast von 9.200 auf rund 10.100 kg angehoben haben). Nach EADS könnten auch 12 t möglich sein. Die Nutzlast für die ISS würden bei 23 t (ESC-A: 20,6 t) liegen.

Teil 1:Sanfte Erweiterungen

Im ersten Teil geht es darum festzustellen, ob man mit dem bisherigen Kurs der Streckung von Komponenten weiter machen kann, und wie viel mehr dies an Nutzlast bringen kann.

Hauptstufe

ECS BEs wäre zwar prinzipiell möglich das Mischungsverhältnis von O:H von 7.1 auf 8.0 zu steigern, so weitere 15 t Treibstoff mitzuführen und die Nutzlast um weitere 1000 kg zu steigern. Da dies aber größere Modifikationen der Rakete erfordert und vor allem der geringe Schub des Haupttriebwerkes gleich bleibt, wäre es sinnvoller die Oberstufe auszubauen, als das Haupttriebwerk. Die Kosten ständen in keinem Verhältnis zum Gewinn an Nutzlast. Es wäre zudem ein neues Triebwerk notwendig, das mit dem veränderten Treibstoffverhältnis zurecht kommt.

Booster

Der erste Schritt dürfte sein die Booster Gehäuse aus Kohlefaserverbundwerkstoffen zu fertigen. Diese Technologie gibt es schon seit langem, doch bis vor wenigen Jahren war es nicht möglich sehr große Strukturen aus diesem Material zu fertigen. Das hat sich geändert. nicht nur die A-380 bekommt einen Rumpf der weitgehend aus diesem Material besteht, sondern auch die erste Stufe der Vega und die Booster der Atlas V bestehen ebenfalls aus diesem Material. Nach ESA angaben wird eine solche Adaption bereits erwogen für die nächste Generation der Ariane 5. Die neuen Booster würden eine Leermasse von 27 anstatt 38.5 aufweisen und die Treibstoffzuladung würde von 240 auf 248 t steigen, da es keine Segmente mehr gäbe. Dies bringt nach ESA-Angaben 1 - 1,5 t mehr Nutzlast. Das Problem ist dass die neuen Booster einen höheren Schub erzeugen und damit eine neue Aufstiegsbahn erfordert um die maximale aerodynamische Belastung zu reduzieren. Ohne diese wäre sogar eine Nutzlaststeigerung von 1.750 kg möglich.

Alternativ wäre es möglich die bisherigen Booster zu tunen. Es gibt bei Feststoffboostern eine Reihe von Zusammenhängen zwischen Schub, Druck und Brennzeit:

Wenn man nun mehr Treibstoff zulädt, steigt die Brennzeit und das Voll/Leermasseverhältnis, aber durch die geringere Oberfläche sinken Brennkammerdruck und Schub ab.

Ich habe dies in einer Tabelle zusammengefasst, wobei ich von den angegebenen Ariane 5 Referenzwerten ausgegangen bin (5840 kN Startschub, 132 s Brennzeit, 240,65 t Treibstoff, 61 bar). Es wird folgende Tabelle erhalten


Original Ariane 5 Referenz

Brennzeit [s] 132,0 140,0 145,0 150,0
Treibsatzdurchmesser [mm] 976,8 1036,0 1073,0 1110,0
Höhlendurchmesser [mm] 1096,4 978,0 904,0 830,0
Umfang [mm] 3444,9 3072,9 2840,4 2607,9
Druck [bar] 61,0 54,4 50,3 46,2
Schub {[kN] 5840,0 5209,3 4815,2 4421,0
Fläche [mm²] 3816553,0 4293184,0 4605316,0 4928400,0
Treibstoff [t] 240,7 270,7 290,4 310,8
Beschleunigung [m/s] 16,7 14,0 12,5 11,1

Da eine bestimmte Mindestbeschleunigung gegeben sein muss, scheidet eine Brennzeit von 150 Sekunden aus, doch 140 Sekunden, eventuell sogar 145 sollten möglich sein. Bei einer konservativen Annahme würde die Wahl auf 140 Sekunden fallen. Was sind die Vorteile:

Zusammen bringt diese einfache Änderung, ohne konstruktive Veränderungen 950 kg mehr Nutzlast. Ich denke derartiges wird auch bei den CFK-Boostern überlegt, wo man von einer höheren Treibstoffzuladung (275 anstatt 240 t) ausgeht, aber da die Boostergehäuse stabiler sind gleichzeitig eine Mischung verwendet die schneller abbrennt und daher einen höheren Brennkammerdruck ergibt - gleicher Schub trotz höher Treibstoffzuladung.

P80 FW Booster

Denkbar ist auch die Hinzunahme von P80 FW Antrieben, als zusätzliche Booster. Die P80FW sind die erste Stufe der Vega. Sie erscheinen sogar als eine sehr gute Möglichkeit, da sie die Nutzlast nur moderat steigern und so wieder die Flexibilisierung in das Ariane 5 Konzept bringen. Derzeit muss man ja um preiswert zu sein zwei Satelliten finden, die die Nutzlast optimal ausnutzen mit zwei P80FW Boostern kann man sie dagegen um 2 t steigern und wenn diese Nutzlast nicht benötigt werden lässt man sie weg. Eine weiterer Vorteil ist, dass die P80FW eine kürzere Brennzeit als die EAP haben. So beeinflussen sie nicht die maximale Beschleunigung die kurz vor dem Ausbrennen erreicht wird. Sie werden bei einer Beschleunigung von 3,5 g abgetrennt, das ist noch weniger als die Spitzenbeschleunigung von 4,5 g.

Träger Nutzlast GTO Einzelstart
Ariane 5 ECA + 2 P80 FW 12.200 kg
Ariane 5 ECB + 2 P80 FW 13.450 kg
Ariane 5 ECA + 4 P80 FW 14.200 kg
Ariane 5 ECB + 4 P80 FW 15.600 kg

Der Vorteil dieses Konzeptes ist das die Hardware praktisch schon existiert. Die P80FW Booster würden durch Serienfertigung preiswerter werden, wovon auch die Vega profitieren würde. Es müsste nur eine Anpassung an der EPC für die Aufnahme der Booster geben und eventuell an dem Flammenschacht. Bei zwei Boostern wäre es sogar möglich diese erst zu zünden wenn die Rakete schon abgehoben hat, dann entfällt auch diese Anpassung.

ESC-B

Die ESC-B weist wie die ESC-A Oberstufe eine sehr hohe Trockenmasse auf. Inzwischen ist dies auch der ESA bekannt (siehe hier). Ich habe mich des Problems in einem anderen Aufsatz angenommen. Ich denke dass eine Nutzlaststeigerung bei Einsatz leichterer Legierungen um mindestens 1 t möglich ist. Bei Einsatz aller Möglichkeiten (Innnendruckstabilisierung, CFKK-Werkstoffe bei Strukturteilen, Vibrationsdämpfungssystem und Einbau der VEB in die Stufe wären sogar 3 t möglich.

Zusammen mit den Boostern wäre so eine Nutzlast von 15,5 t im Einzelstart möglich.


Teil 2: Auf dem Weg zur Super Ariane

Alle bisherigen Änderungen gingen darauf hinaus, die vorliegenden Margen die im Konzept der Ariane 5 liegen voll auszunützen. Dies wäre mit der obigen Rakete erreicht. Eine größere Oberstufe kann das einzelne Vulcain-2 Triebwerk nicht tragen. Weitere Nutzlaststeigerungen müssen daher umfangreiche Modifikationen in der Hauptstufe nach sich ziehen.

Ariane 5 mit mehreren Boostern

Die Ausrüstung der Ariane 5 mit mehr als zwei Boostern wurde von der ESA nicht als eine Aufrüstoption angesehen, sie wird aber von EADS bei ihrem Vorschlag für eine „Ariane 50 t“ verfolgt. Diese Ariane 5 setzte sechs Booster ein und eine vergrößerte ESC-B mit zwei Triebwerken ein. Ihre Nutzlast beträgt 50 t in den LEO Orbit, das entspricht rund 25 t in den GTO-Orbit. Eine der häufigsten Anfragen an den Autor ist, wie sich die Ausrüstung der Ariane 5 mit mehr Boostern auf die Nutzlast auswirken kann.

Derartiges muss ohne genaue Kenntnis der Veränderungen an der Rakete weitgehend spekulativ bleiben. Im Folgenden habe ich trotzdem die mögliche Nutzlast unter folgenden Rahmenbedingungen errechnet:

 

Konfiguration

Boosterzahl

Nutzlast GTO-Orbit
Ariane 5 ECA Konfiguration

Nutzlast GTO-Orbit
Ariane 5 ECB Konfiguration

2 Booster (Ariane 5 im Einsatz)

2

10.000 kg

11.600 kg

4 Booster

4

13.700 kg

16.000 kg

6 Booster

6

15.900 kg

18.800 kg

8 Booster

8

17.300 kg

21.000 kg

4+2 Booster

6

21.600 kg

25,000 kg

6+2 Booster

8

25,400 kg

29.800 kg

Die „4+2“ und „6+2“ Konfigurationen sind dahingehend zu verstehen, dass zuerst vier (bzw. sechs) Booster gezündet werden und erst nach deren Ausbrennen die restlichen zwei. Vier Booster reichen aus, um eine Startbeschleunigung von 1,18 g, sechs, um eine von 1,35 g zu ermöglichen. Das entspricht der Einführung einer neuen Stufe, und es verringert die Gravitationsverluste, da nun die Booster 264 s lang brennen (daher die um 200 m/s niedrigere Endgeschwindigkeit). Die hohe Leermasse der ESC-B Oberstufe wirkt sich nun weniger stark aus. Die Nutzlast steigt dadurch überproportional an.

Die Berechnungen oben gehen noch von der alten Ariane 5 aus. Würde man die reduzierte Masse der optimierten ESC-B einsetzen so kann man weitere 1,5 bis 3 t Nutzlast addieren.

Zwei Triebwerke in der Hauptstufe

Die Ariane 5 weist sehr hohe Gravitationsverluste, genauer gesagt eine besondere Art dieser auf. Es werden unter diesem Sammelbegriff im Deutschen zwei Dinge subsummiert, die durch das Gravitationsfeld der erde entstehen.

Die Hubarbeit im Schwerefeld: Wird eine Masse angehoben so wird Arbeit verrichtet. Dieser Teil hängt von der Bahnhöhe des Perigäums ab und ist bei allen raketentypen gleich groß.

Die Verluste durch die Erdanziehung: Anfangs startet die Ariane 5 mit rund 15,5 m/s. Sie fällt aber um 9,8 m/s durch die Erdanziehung. Gewinnt also nur 5,6 m Höhe und - das ist wichtig auch nur 5,6 m/s vertikale Beschleunigung. Dies steigert sich bis zum Brennschluss der Booster bis auf 38 m/s netto (48 m/s brutto). Danach sinkt die Beschleunigung auf nur 8 m/s, sodass die Rakete vertikal nicht weiter beschleunigt und nur durch die Startbeschleunigung der Booster an Höhe gewinnt. Die Brennzeit ist aber nicht ausreichend um sie auf die Orbitalhöhe zu bringen (die Booster steigen bis auf 150 km Höhe, das Perigäum der Bahnen liegt bei Ariane 5 aber bei 250 km). Weitere Triebwerke oder mehr Schub im Zentraltriebwerk würden diese Gravitationsverluste senken und so die Nutzlast erhöhen.

Die ESA hat selbst Untersuchungen für Triebwerke von 1500, 1700 und 2.000 kN Schub gemacht, die je nach Technologie die Nutzlast um 700 bis 1.900 kg erhöhen. Auch ein Teil des Nutzlastgewinns bei der Ariane 5 E beruhte nicht auf der Stufenverlängerung, sondern des um 200 kN höheren Schubs des Vulcain 2. Allerdings bedeutet ein neues Triebwerk auch zusätzliche Entwicklungskosten. Eine Alternative ist es daher zwei Vulcain 2 einzusetzen und so den Schub zu erhöhen.

Schritt eins : Einbau von zwei Vulcain in die EPC

Der Haupteffekt dieser ist die Reduktion der Gravitationsverluste. Bei der Ariane 44L sank die Beschleunigung erst nach Ausbrennen der zweiten Stufe nach 340 s unter 1g. Das würde sich sofort ändern wenn zwei Triebwerke in der EPC eingesetzt werden und damit müssten diese auf das Niveau von Ariane 44L sinken. Bei der Ariane 5 liegen sie bei rund 2300 m/s, bei der Ariane 44L waren es nur 1500 m/s. Wenn man nur mit 1600 m/s annimmt, so steigt die Nutzlast auf 13.400 kg bei der Standard ESC-B Oberstufe in den GTO Orbit.  (bei einer um 3000 kg schwereren EPC). Geändert müsste nur der unten liegende Schubrahmen, der nun zwei anstatt ein Triebwerk aufnimmt. Es ergäbe sich übrigens sogar ein Vorteil: Die Triebwerke in der VEB zur Rollachsensteuerung sind bei zwei Triebwerken nicht mehr notwendig, da sie die Lage in allen drei Achsen regeln können.

Schritt zwei: Eine Oberstufe aus einer verkürzten EPC

Anstatt einer kleinen Oberstufe sollte diese deutlich größer sein. Ein einzelnes Vulcain hätte mehr als genug Schub um eine sehr große Oberstufe anzutreiben. Würde man mit 1,35 g beschleunigen, so dürfte die Spitze mit Nutzlast bis zu 100 t schwer sein. Da eine schwere Oberstufe aber die Belastung der EPC auch steigert und etwa ab 40 t Masse der Gewicht nur noch gering ist, habe ich mich auf eine Oberstufe mit rund 50 t Masse beschränkt. Dann ist auch der Stufenteiler von Oberstufe zu Nutzlast und EPC zu Oberstufe gleich. Die neue Oberstufe wäre die alte EPC, nur stark verkürzt. Das erleichtert die Produktion, da nun Oberstufe und "alte" EPC bis auf den Schubrahmen identisch sind.

Es gibt zwei mögliche Triebwerke: Zwei Vinci Triebwerke oder ein Vulcain 2. Da nun die Oberstufe deutlich schwerer ist, ist spätestens jetzt eine Reduktion der Leermasse notwendig. Bei 7 t Leermasse (Vulcain 2) beträgt die Nutzlast 15,1 t. Bei 6,5 t Leermasse und zwei Vinci Triebwerken sogar 17,7 t.

Schritt drei: Eine "Wide Body EPC"

Die JAXA hat mit Finanzmitteln von lediglich 700 Millionen Dollar, also rund 500 Millionen Euro aus der H-2A die H-2B entwickelt. Dazu wurde einfach ein zweites Triebwerk in die Zentralstufe eingebaut, die Stufe verlängert und der Durchmesser erhöht, so dass sie nun 193 anstatt 155 t wiegt. Das gleiche wäre auch für die Ariane 5 denkbar. Um den Vorteil niedriger Gravitationsverluste nicht zu verspielen, sollte die Beschleunigung nach Abtrennung der Feststoffbooster nicht 1,2 g unterschreiten. Bei zwei Vulcain 2 mit 2760 kN Schub darf sie dann also 225 t bei Abtrennung der Booster wiegen. Da die Triebwerke bis dahin rund 2 x 135 s x 320 kg/s = 86,4 t Treibstoff verbraucht haben, darf die EPC mit Oberstufen und Nutzlast beim Start 311,4 t wiegen. Rechnet man 20 t für die Nutzlastspitze (Nutzlast, VEB, Verkleidung), 52 t für die Oberstufe so kann die Startmasse 239,4 t wiegen. Wenn die EPC von 5,40 auf 6,00 m vergrößert wird, so können 215,4 t Treibstoff mitgeführt werden, zusammen mit einer Leermasse von 21 t resultiert dann eine Startmasse von 226,4 t. Analog könnte die Oberstufe auf 6,00 m Durchmesser vergrößert werden (Startmasse 63 t / 7,5 t Leermasse). Dies würde die Nutzlast auf 17,3 t (Vulcain, 20,2 t (Vinci) erhöhen - bei wahrscheinlich gleichen Produktionskosten, denn die durfte bei etwas größeren Tanks kaum ansteigen.

Finanzielle Betrachtungen

Der Hauptnachteil sind die hohen Produktionskosten des Vulcain. Als eine Ariane 5 noch rund 100 Millionen Euro kostete, machte es mit 15 Millionen Euro Herstellungskosten den größten Einzelposten aus. Nun würden diese also um 30 % ansteigen (2 x 15 Millionen Euro) - allerdings entfällt das Oberstufentriebwerk und auch die Produktion der Oberstufe könnte preiswert sein - schließlich kann man praktisch die derzeitige EPC Fertigung übernehmen, müsste nur den zylindrischen Teil auf ein Viertel der Länge kürzen. Zudem bedeuten drei Exemplare pro Rakete auch eine höhere Stückzahl, mithin geringere Fertigungskosten pro Exemplar. So ist realistischerweise von Mehrkosten von 20-25 % auszugehen. Dem stehen aber 58 % mehr Nutzlast gegenüber - die Trägerrakete wird also deutlich billiger.

Das einzige Problem: Sie könnte schon zu groß sein, denn mit Sylda kann sie so ohne Problem zwei Satelliten von jeweils 7,2 t Gewicht transportieren - derartige Kaliber sind selten. Und das ist natürlich schon ein Problem. Zwar könnte man wieder die Speltra einführen und auf Dreifachstarts übergehen (4,6 t Durchschnittsgewicht pro Satellit, also in etwa das gleiche wie heute bei der ESC-A) aber das erhöht das logistische Problem drei Nutzlasten zur gleichen Zeit pünktlich für einen Start zeitgleich angeliefert zu bekommen und die Versicherungsprämien würden ansteigen (sie sind heute schon höher gemessen an der Zuverlässigkeit weil bei einem Fehlstart immer ein doppelt so hoher Schaden entsteht).

Die Kombination mit den Boostern

Diese Wide Body EPC kann nun auch mit den Boostern kombiniert werden. Ich will hier nur die Version mit den meisten Boostern (acht, gezündet in der Reihenfolge 6 + 2) erwähnen. Sie weist eine Nutzlast von 42,5 t in den GTO auf oder 33 t zum Mond / 92 t in den LEO erwähnen.

 

Ariane XXL - Die Mond / Marsrakete

Ariane 5 MondraketeSie meinen 30 t Nutzlast sind das Ende der Fahnenstange? Aber ich bitte Sie! Die in der Ariane 5 verwendete Technologie ist bisher nur zum Teil ausgeschöpft worden. Wie schon angedeutet, steigert die Bündelung der Vulcain Triebwerke und ein Vulcain Triebwerk als Oberstufe die Nutzlast beträchtlich. Allerdings ist schon die Super-Ariane mit bis zu 30 t GTO Nutzlast für den Satellitentransport zu groß. Ein solcher Träger wird für bemannte Mond- und Planetenmissionen oder den Transport von Bauteilen für eine große Weltraumstation benötigt.

Immerhin gab es Anfang der neunziger Jahre eine Projektstudie von SNECMA (Ariane 5 Super-Lourde) im Auftrag der ESA für eine Mondrakete auf Basis der Ariane 5 Technologie. Eine Rakete mit 4 Boostern, einer 620 t fassenden Hauptstufe mit 5 Vulcain Triebwerken und einer Oberstufe mit einem Vulcain Triebwerk und 70 t Treibstoff könnte bei 1874 t Startmasse 35 t zum Mond befördern. Zum Vergleich die Saturn 5 wog 2870 t und beförderte 47 t zum Mond.

Setzt man die ESA Studie, die noch von einer Ariane 5G ausgeht, um auf die inzwischen gemachten Steigerungen so wäre folgende Rakete denkbar:

Die Nutzlast beträgt zirka 50 t zum Mond oder 40 t zum Mars. Damit eignet sich diese für ein Marsprojekt bei dem auch Module im Bereich von 40-50 t Masse transportiert werden müssen.

Mehr Nutzlast zum Spotpreis!

Alle bisherigen Änderungen erfordern zwar nicht die Entwicklung neuer Technologie (wie dem Vinci oder Vulcain 2 Triebwerk bei dem Evolution Programm), aber es sind gravierende Änderungen im Konzept der Rakete, wie Änderung des Durchmessers, mehrere Triebwerke anstatt einem etc. Das macht eine Entwicklung zwar wirtschaftlich, aber nicht gerade preiswert.

Doch es geht auch anders: Nur durch Änderung des Stufenadapters! Das Prinzip ist das der Bündelung, wie bei der Sojus Trägerrakete, oder neuerdings auch bei der Delta 4.

So geht's: Man flanscht um eine normale Hauptstufe des Evolution Programms 4 weitere Hauptstufe mit je 2 Boostern an. Damit dies geht müssen die Booster der äußeren Stufen in einem Winkel von 90 anstatt 180° Grad wie bisher angebracht werden, sonst ist dies nicht möglich. Diese vier äußeren Stufen werden mit Boostern zuerst gezündet. Danach die Booster abgesprengt und nach Ausbrennen der 4 äußeren EPC die zentrale EPC gezündet.

Die Stufen würden also (von oben gesehen) so aussehen:

Es handelt sich also um 4 komplette Ariane 5 (ohne Oberstufen) mit einer EPC als Zentralstufe. Auch hier erreicht man eine Nutzlast von 32 t für den GTO Orbit. Eine ESC-B Oberstufe würde diese nur auf 33,1 t steigern. Der Vorteil dieser ist dass nun überhaupt keine Änderungen an der Rakete nötig sind.

Diese Rakete könnte schwere Module für eine Marsmission transportieren und die einzigen Änderungen die es gäbe, wäre in den Schubgerüsten, in denen die Booster eingehängt sind. Hier müssten eben nun EPC Stufen eingehängt sein bzw. bei den äußeren müsste die Geometrie geändert werden. Noch mehr: Diese Rakete profitiert von der eingespielten Ariane 5 Produktion. Das bedeutet, dass man nicht das Problem hat, eine neue Schwerlastrakete zu konstruieren und dann wie bei der Saturn lediglich ein Dutzend Einsätze geflogen werden: Es werden normale Stufen aus der Ariane 5 Produktion verwendet: Man senkt so die gesamten Kosten der Ariane, weil man davon mehr herstellt! (Dafür ist jede Rakete aber etwas teurer als bei der Bündelung von Triebwerken in einer großen Stufe).

Man kann in gewissem Maße sogar diese Bündelung abstufen: Indem man anstatt 4 zwei EPC als Booster nimmt. In diesem Fall müsste man die zentrale EPC während des Brennens der äußeren zünden, weil wieder das Problem der zu schweren Zentralstufe akut wird. Zudem wäre dann das Verhältnis der Massen von EPC zu Nutzlast ungünstig.

Es ist möglich für diese Rakete eine Kostenabschätzung abzugeben, weil sie ja Elemente der Ariane 5 Produktion verwendet. Es findet nun das Gesetz der Lernkurve Anwendung, nach der die Stückkosten sinken. Basierend auf den Einnahmen von Arianespace 2010 (900 Millionen Euro), den Subventionen durch EGAS (120 Millionen Euro) und sechs Starts 2010 errechnet sich ein Startpreis von 170 Millionen Euro.

Bekannt ist weiterhin, dass die ESC-A Oberstufe davon rund 25 Millionen Euro ausmacht und die Booster wahrscheinlich 30 Millionen Euro. Das bedeutet, dass die Zentralstufe rund 115 Millionen Euro kostet.

Nach

K(p) = K0 * L ld (p/p0)

mit p0 = 6 Stück, K0 = 115 Millionen Euro und L=0,75

errechnet sich der Produktionspreis von EPC Zentralstufen für zwei Schwelaststarts und sechs normale Starts zu folgt:

Ein Start sollte ohne ESC-B somit rund 464 Millionen Euro kosten. Als Nebeneffekt würde die normale Ariane 5 durch die höhere Produktionsrate ebenfalls billiger und würde nur noch rund 122 Millionen Euro kosten, also deutlich billiger werden. Hier noch einige andere mögliche Varianten:

Variante Booster Zentralstufen Oberstufen Startmasse Nutzlast LEO
Super Ariane 4-3-0 4 3 - 1724 t 37 t
Super Ariane 6-3-0 6 3 - 2296 t 48 t
Super Ariane 8-5-0 8 5 - 3255 t 70 t
Super Ariane 8-4-1 8 4 1 3292 t 107 t
Super Ariane 12-6-1 12 6 1 4704 t 180 t

Die Staatskosten wären sicherlich höher als beim Bau einer besonderen Schwelastrakete vom Typ Saturn V oder Ares V. aber dafür sind die Entwicklungskosten viel geringer, was bei wenigen Folgen für Mars- oder Mondmissionen von Bedeutung ist - die Saturn V wurde gerade mal 13 mal gestartet. Die Entwicklungskosten waren doppelt so hoch wie die Produktionskosten aller Exemplare. Andere Varianten von geclusterten Raketen finden sie in meinem Auftrag über Schwerlastraketen.

Links

Schwerlastraketen - andere Konzepte über die Clusterung

Ariane 5 Midlife Evolution: Konzepte der ESA für die Ariane 5 Ausbau

ESC-B Plus: Konzept für eine leichtere ESC-B.


© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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