Eine wirtschaftlich und technische sinnvolle Trägerrakete

5 thoughts on “Eine wirtschaftlich und technische sinnvolle Trägerrakete”

1. Für das Triebwerk Typ II würde sich das RD-0120 gut eignen. 😉

   Ja ich habe natürlich den Beitrag über oder gegen Russland gelesen.
   Deshalb auch der kleine Seitenhieb mit dem RD-0120.

   Das Problem ist das die Raketenfamilie die du vorschlägst einfach zu teuer werden würde. Für die leichten Raketen gibt es zu viel billige Konkurenz. Die Schweren würden sehr ambitionierte Weltraumprogramme vorraussetzen. Im Moment gibt es davon einige auf dem Papier, aber mal sehen was davon nach der Krise noch übrig bleibt.

   Auch der Seitenhieb mit dem RD-0120 hatte seinen ernsthaften Kern.
   Bei mittleren Raketen werden meist Feststoffbooster verwendet unter anderem aus Kostengründen. Deine Variante ist umweltfreundlicher und auch technisch schöner aber am Ende wahrscheinlich teurer. Als Beispiel würde ich die Ariane V und die Delta Heavy anführen.

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2. Das RD-0120 würde sich meiner Meinung nach nicht eignen, wenn ich an die hohen Kosten der Energija denke, dei sechsmal höher als bei anderen russischen Trägern war.

   Ich glaube auch nicht dass es zu teuer werden würde. Erst mal sind Feststoffbooster nicht per se billig, als Beispiele seien mal die Shuttle-SRB und Titan URSM genannt. Dann ist an die Gesamtbilanz zu denken: Wenn – wie jetzt die USA rund ein Dutzend Träger im Dienst haben, dann wird jede Stufe nur in kleinen Stückzahlen produziert. Wenn die technischen Anforderungen nicht zu hoch angesetzt werden können auch LH2 Triebwerke preiswert sein, sie Kostendebatte bei der Ares um RS-68/SSME. Da die ganze Rakete dann auch erheblich leichter wird, reduzieren sich auch die Kosten. Typ 4 wiegt z.B. nur 437 t und hat fast 15 t GTO Nutzlast Ariane 5 ohne Booster auch schon 220 t bei 9.6 t – da ist der Unterschied nicht mehr groß und es kommen noch die Booster als Kostenfaktor dazu. Berücksichtigt man dann noch die höheren Stückzahlen, dann glaube ich ist die Serie durchaus konkurrenzfähig. In jedem Falle bei kombinierten Entwicklungs/Produktionskosten.

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3. Die hohen Kosten bei Energija/Buran sind ein Thema für sich, weil es wahrscheinlich das komplexeste Raketenprojekt aller Zeiten war, zumindest bisher. Es wurde eine schwere Trägerrakete entwickelt, eine Raumfähre, und als Nebenprodukte vielen die Zenit an und später war die Sarjakapsel angedacht.
   Auch wurde vieles was man bei der N1 weggelassen hatte, und deren Misserfolg mit zur Folge hatte, nun gemacht.

   Die Kosten für das RD-0120 kenne ich nicht. Die Produktionskosten in den 80ern werden sich auch nicht mit den heute anfallenden Kosten vergleichbar sein. Auch wurde das Triebwerk schon seit einigen Jahren nicht mehr gefertigt, es ist also anzunehmen das es durch die Wiederaufnahme der Fertigung noch teurer wird. Und trotzdem bin ich der Meinung das eine Wiederaufnahme der Fertigung billiger sein würde als die Neuentwicklung eines Triebwerks und seiner Produktion in Westeuropa oder den USA. Wahrscheinlich würde es sogar billiger sein als die Verwendung des Vulcain 2 das du bestimmt für diese Rolle vorgesehen hast. Aber wir werden das, wie ich glaube, nie erfahren weil die Produktion vom RD-0120 nicht wieder aufgenommen wird.

   Wie schon angemerkt finde ich die Idee grundsätzlich gut.
   Es ist halt im Kern eine Art Wasserstoff-Angara. 😉
   Diesen Vergleich mache ich nicht ohne Grund, im letzten Abschnitt werde ich mehr dazu sagen.
   Das grundsätzliche Problem hast du selber genannt es rechnet sich wenn ausreichend davon gebaut werden.
   Und das hatte ich gemeint als schrieb: das es im leichten Segment ausreichend Billigkonkurenz gibt und im Schweren, wahrscheinlich die notwendigen Regierungsprogramme fehlen werden. Und im mittleren existieren schon einige: Delta Heavy, Ariane 5, … wobei die Ariane die wirtschaftslichste davon ist. Aus meiner Sicht tragen die Feststoffbooster zumindest bei der Ariane mit dazu bei.

   Wieso habe ich nun diese Raketenfamilie mit der Angara verglichen?
   Wie ich in diesem Blog schoneinmal geschrieben habe ist die Angara eine Rakete die, die Russische Raumfahrt im Moment nicht braucht.
   Wobei die Betonung auf im Moment liegt. Denn in Zukunft wird Russland eine kostenoptimierte Rakete wie die Angara brauchen. Die USA und die EU haben schon auf die örtlichen Gegebenheiten hin kostenoptimierte Raketen wie zum Beispiel die Ariane V.

   Im Vergleich zu deiner Raketenfamilie wird es auch für die Angara erstmal keine Schwerlasten in nächster Zukunft geben, also erstmal auch keine Angara 7.
   Im mittleren Segment wird die Angara aber auf lange Sicht billiger und zuverlässiger als die Zenit und die Proton sein. Die bessere Zuverlässigkeit ist erstmal nur angenommen, zum einen weil es mit Zenit und Proton desöfteren Probleme gab, und andererseits weil die andere russische Neuentwicklung, die Sojus 2, funktioniert. Desweiteren gibt es auch mit dem RD-180 weniger Probleme als mit dem RD-170 und man ähnliches fürs RD-190 annehmen kann.
   Bei den leichten Raketen wird die Angara genauso wie deine Raketenfamilie auch mit der Billigkonkurenz zu kämpfen haben, im Falle von Russland zudem aus dem eigenen Haus. Allerdings zeichnet sich schon jetzt eine kleine Erfolgsgeschichte im Ausland ab, so als erste Stufe in Südkorea und auch in Brasilien soll man Interesse an der Angara haben. Für viele Länder wird die Verwendung von Wasserstoff beim ersten nationalen Raketenprogramm zu teuer sein. Wie gesagt es geht um eher kleine Raketen. Am Ende stellt sich die Frage ob die Lange Marsch 5 und die Angara auf lange Zeit die letzten neuen „großen“ Raketen sein werden. China benötigt grundsätzlich eine Rakete wie die Lange Marsch 5 (für größere Nutzlasten) und Russland wird die Angara unter anderem aus Kostengründen brauchen.

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4. Triebwerk II entspricht vom Schub und Massenverhältnis dem von der Ariane 5 ECA bekannten Vulcain 2. Zu ergänzen wäre noch die beschriebene Düsenverlängerung, die ab ausreichend niedrigem Umgebungsdruck aktiviert wird. Bei den Stufen, die als Oberstufen fliegen, kann die Düsenverlängerung natürlich schon vorab fest eingebaut werden. Aber auch hier kann die Aktivierung im Flug (dann jeweils unmittelbar nach der Trennung von der darunterliegenden Stufe und direkt vor Zündung) helfen, die Gesamthöhe der Rakete zu reduzieren.

   Analog ist Triebwerk I nicht weit weg vom HM-7B.

   Wenn Stufe B als Oberstufe fliegt, insbesondere bei Typ 2 und Typ 3 (B), ist auch denkbar, sie mit nur zwei Triebwerken zu bestücken. Die höhere Brennzeit erhöht zwar die gravitativen Verluste leicht. Dafür sinkt die Leermasse der Stufe, was der Nutzlast wieder direkt zugute kommt. Im Fall von Typ 3 (B) wäre es sogar möglich, Stufe B mit nur einem Triebwerk zu fliegen: Die beiden Stufen darunter haben die Rakete ja bereits fast auf Orbitalgeschwindigkeit gebracht. Allerdings bräuchte man dann auch zwei Varianten des Schubgerüsts: Eines mit der Form eines Quadrates, bei dem die Triebwerke in allen vier Ecken bzw. in zwei gegenüberliegenden Ecken sitzen, und ein alternatives Schubgerüst mit einem Triebwerk in der Mitte. Dieses alternative Schubgerüst braucht man aber auch für die Stufe A, es wären also keine zusätzlichen Teile zu entwickeln, sondern nur entsprechend variabel zu kombinieren.

   Unklar bin ich mir bezüglich der genannten Größenwerte – beim Vergleich mit der Hauptstufe der Ariane 5 kommt mir insbesondere Stufe D etwas klein vor. Stufe D soll ja 66% mehr Treibstoff beinhalten als die EPC H173, trotzdem dünner sein (5m statt 5,4m) und nur 37% höher. Waren vielleicht 6m Durchmesser geplant, nicht 5?

   Stufe A als Booster ist an sich eine gute Idee, allerdings ist das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser von Stufe A doch aerodynamisch recht ungünstig. Zudem ist die Brenndauer für einen Booster eher zu hoch. Beides schreit danach, eine schlankere A* als Booster zu bauen, zum Beispiel mit 1,5 m Durchmesser. Analog auch eine C* als Booster für alles, was unten mit C oder D fliegt.

   In der Summe steht und fällt das Konzept mit der wirklich effizienten Serienfertigung der Triebwerke. Eine Ariane 5 braucht derzeit zwei Flüssigkeitstriebwerke. Der hier vorgestellte Typ 3 Oberstufe B light schafft zwar 50% mehr Nutzlast, aber mit 6 oder 7 Triebwerken.

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5. Natürlich kann man sich viel denken. Die Stufenabmessungen sind berechnet nach den Tankvoukmina (Annahme: Zylindrischer Tank) und mit einer realistischen Höhe eines Schubgerüst. Zwischenstufenadapter, die bei der EPC173 z.B. mit in die Höhe eingehen siund nicht mitberücksichtigt.

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