In meiner allseits beliebten Rubrik „Gut das wir es besser wissen“ heute mal ein Plan für die ISS: Die Internationale Spar-Station. Eine Idee wie es auch hätte anders laufen können.
Was machte die ISS so teuer? Die Frage ist leicht zu beantworten:
- Die lange Projektzeit. Seit erstem Entwurf bis zur Fertigstellung vergingen nur 25 Jahre. Bei einem Projekt dieser Größe fallen jedes Jahr enorme Summen an, egal ob es weiter geht oder nicht. Man kann das leicht im Budget der NASA von 2003-5 sehen als der ausbau stoppte, die ISS Kosten in voller Höhe aber weiter gingen. Je schneller sie also fertig ist desto billiger wird sie.
- Transport mit dem Space Shuttle. Das ist nun wirklich die teuerste Möglichkeit die Elemente in den Orbit zu bekommen. Jeder Flug kostete rund 800 Millionen Dollar. Will man es billiger haben muss es unbemannt gehen.
- Viele unterschiedliche Elemente – Einsparungen kommen vor allem durch den Einsatz standardisierter Elemente zustande
Daher mein Vorschlag für die ISS2 – Man vereinige das beste von Russland und den USA
- Von Russland übernimmt man das System der automatischen Ankopplung, egal ob optisch (ATV) oder mit Radar (Progress/Sojus) und das System der Treibstoffleitungen und Versorgungsleitungen durch den Kopplungsadapter
- Von den USA übernimmt man die großen Türen, die es erlauben die Inneneinrichtung mit Transportern zur Station zu senden.
Mein Vorschlag:
Die Station wird komplett unbemannt aufgebaut. Jedes Modul wird mit einer standardisierten Antriebseinheit ins All gebracht. Als Basis könnte eine Konstruktion wie der Bus des ATV oder des HTV dienen. Es koppelt aktiv an die Station an. Dafür gibt es am Modulkopf mit aktivem Kopplungsadapter entsprechende Systeme (optische oder Radar), also im Prinzip wie das ATV, nur eben mit einem ISS Modul anstatt einem Frachtbehälter. Der restliche Treibstoff kann dann zum Anheben der Station benutzt werden, bevor die Antriebseinheit ablegt und dann zum Absturz gebracht wird.
Die Module selbst bestehen aus folgenden Teilen:
- Einem Aktiven Abschluss vorne zum Ankoppeln an ein anderes Modul
- Einem passiven Abschluss mit dem die Antriebseinheit verbunden ist. Sie erlaubt später die Ankopplung eines weiteren Moduls
- Einem 2 m langen Segment mit Solarpanelen und Batterien: Jedes Modul hat seine eigene Stromversorgung. Vier Paneele, jedes doppelt so groß beim ATV liefern den Strom. Das wären 9,6 kW pro Modul
- Mehreren 2 m Verlängerungssegmenten je nach Größe des Moduls und/oder
- Einem 2 m langen Kopplungsdaptersegments mit vier passiven Adaptern zum Ankoppeln über die Radialfläche. Diese können für russische Module / Sojus/Progress auch mit russischen Kopplungsadaptern ausgestattet werden und/oder
- Einem Teil ohne Druck für Experimente ohne Druckausgleich, Ersatzteile, Kommunikationsantennen oder zusätzliche Solarpanel. An diesen Elementen kann dann nicht angekoppelt werden.
Der Durchmesser sollte 4,40 m (außen) / 4,20 m (innen) betragen. Dies erlaubt es die Module mit zahlreichen Trägern zu starten.
Was ist der Vorteil? Man hat ein standardisiertes System. Das erlaubt es die Module an unterschiedliche Trägerraketen mit unterschiedlichen Nutzlasten anzupassen. Natürlich gibt es auch noch die Möglichkeit ein Modul sehr groß zu bauen und leer zu starten und dann die Inneneinrichtung später mit einem Transporter nachzuliefern (so wiegt Columbus leer nur 10 t, voll ausgerüstet aber 21 t). Da nun eine Vielzahl von Trägern zur Verfügung stehen sollte der Aufbau schneller gehen, sofern wirklich die Zusammenarbeit ernst gemeint wird. Würden Russland, Europa und Amerika je zwei Starts pro Jahr durchführen, so würden sechs Module pro Jahr gestartet werden. Bei einem Gewicht des Antriebs von 6 t, einem Gewicht eines Moduls von 14 t und einem Wohnvolumen von 50 m³ (bei 4 m Länge) wären rund 19 Starts notwendig um das gleiche Innenvolumen wie bei der ISS aufzubauen. Die ISS wäre leichter (nur 266 t), da einige Installationen außen fehlen und die schwere Maststruktur fehlt. Aber sie wäre in 4 Jahren fertiggestellt, was Einsparung in Höhe von 12 Milliarden Dollar bei den Betriebskosten verglichen mit dem Aufbau über 12 Jahre einbringt.
Weiterhin kann eine Trägerrakete leicht das Modul in eine höhere Umlaufbahn als heute bringen und benötigt so viel weniger Treibstoff für die Aufrechterhaltung der Bahn.
Verfügbare Träger
Es gäbe eine Reihe von Trägern die sich für den Transport eignen
| Träger | Nutzlast | Verfügbarkeit | Kosten [Mill $] |
|---|---|---|---|
| Titan 4 | 18.140 kg | -1997 | 300 |
| Titan 4B | 21.680 kg | 1997-2005 | 411 |
| Proton K | 20.600 kg | -2008 | 100 |
| Proton M | 21.600 kg | 2001- | 120 |
| Atlas V 552 | 20.520 kg | 2002- | 190 |
| Delta IV Heavy | 22.877 kg | 2004- | 254 |
| Ariane 5G | 17.900 kg | 1997-2007 | 150 |
| Ariane 5 ES | 20.750 kg | 2005- | 170 |
Dazu kommt noch die Antriebseinheit. Ein ATV kostet rund 220 Millionen Euro. Allerdings wird nicht der Druckbehälter benötigt und die größere Stückzahl sollte die Produktionskosten drücken. Gehen wir mal von 200 Millionen Dollar für einen Antrieb aus. So errechnen sich als Transportkosten im ungünstigsten Fall (Nur Einsatz der Titan 4B) zu 26 x 611 Millionen Dollar = rund 16 Milliarden Dollar. Das ist viel, aber es ist immer noch erheblich billiger als die rund 31 Milliarden für Space Shuttle Flüge die bei der bisherigen Form anfallen. Anders ausgedrückt: Es wäre so möglich zum selben Preis eine rund 750 t schwere Station aufzubauen – und das ist die teure Lösung. Mit der Proton wäre es nur halb so teuer.
Weitaus größere Einsparungen sehe ich in der Fertigung aus standardisierten Teilen. Zudem könnte die Lebensdauer der Station leicht verlängert werden. Für das Entfernen eines Moduls muss nur eine Antriebseinheit gestartet werden um das Modul zu entfernen und zu deorbitieren und ein neues Modul kann mit einer zweiten Einheit danach angekoppelt werden. Es gäbe auch die Möglichkeit die ISS immer weiter zu erweitern auf eine größere Besatzungsstärke wenn dies gewünscht ist.
Na ja aber das ist wohl für die NASA viel zu einfach. Da plant man lieber ein paar Jahrzehnte rum….