Raketen die es geben könnte: Vega-Ariane Varianten
Wie vielleicht der eine oder andere schon weis, gab es auch bei der ESA mal Pläne einen Träger für mittlere Nutzlasten zu kreieren. Er sollte vor allem Nutzlasten in den sonnensynchronen Orbit befördern, also Erdbeobachtungssatelliten, für die Ariane 5 hoffnungslos überdimensioniert ist (der letzte Start mit Helios 2B nutzte nicht mal ein Drittel der Nutzlastkapazität aus. Nach Auslaufen der Ariane 4 gab es hier keine europäische Rakete die mittelgroße Nutzlasten in diesen Orbit transportieren konnte.
Mehr zu den Plänen findet man auch in meinem Buch über Ariane 5 und Vega. Die Pläne wurden aber eingestellt, als man beschloss die Sojus vom CSG aus zu starten. Doch machen wir uns mal Gedanken, was dabei herauskommen könnte. Natürlich ist viel denkbar, wenn man neue Hardware entwickelt, wie Oberstufen auf Basis des Vinci Triebwerks oder Vulcain. Doch das ist in meinen Augen nicht sinnvoll, auch wenn es genau das ist was die Raumfahrtindustrie möchte – möglichst viele Entwicklungsaufträge anstatt Produktionsaufträge.
Also eine neue Rakete aus den schon vorhanden Stufen zusammenbauen. Wenn man sich das anschaut, dann gibt es wenig Auswahl. Ich will hier drei Varianten beleuchten. Variante 1: Erweiterung der Vega um weitere Elemente der Vega.
Denkbar ist ein Vorgehen wie bei der Ariane 4, also man verwendet die zweite Stufe als Booster (zwei oder vier) alternativ kann man auch gleich die erste Stufe nehmen. Man erhält dann so etwas wie die Falcon Heavy in klein. Dank des großen Schubs der ersten Stufe kann man dann die bisherigen erste Stufe nach diesen zünden und erhält so eine vierstufige Rakete.
Rakete: Vega
| Startmasse [kg] |
Nutzlast [kg] |
Verkleidung [kg] |
Geschwindigkeit [m/s] |
Verluste [m/s] |
|---|---|---|---|---|
| 135217 | 1500 | 520 | 8488 | 1638 |
| Stufe | Name | Vollmasse [kg] |
Leermasse [kg] |
Spez.Impuls (Vakuum) [m/s] |
| 1 | 95020 | 7287 | 2745 | |
| 2 | 25786 | 1963 | 2824 | |
| 3 | 11485 | 915 | 2903 | |
| 4 | 906 | 506 | 3095 |
Rakete: Vega + 2 P80
| Startmasse [kg] |
Nutzlast [kg] |
Verkleidung [kg] |
Geschwindigkeit [m/s] |
Verluste [m/s] |
|---|---|---|---|---|
| 328561 | 4804 | 520 | 8488 | 1638 |
| Stufe | Name | Vollmasse [kg] |
Leermasse [kg] |
Spez.Impuls (Vakuum) [m/s] |
| 1 | 190040 | 14574 | 2745 | |
| 2 | 95020 | 7287 | 2745 | |
| 3 | 25786 | 1963 | 2824 | |
| 4 | 11485 | 915 | 2903 | |
| 5 | 906 | 506 | 3095 |
Rakete: Vega + 2 x Z23
| Startmasse [kg] |
Nutzlast [kg] |
Verkleidung [kg] |
Geschwindigkeit [m/s] |
Verluste [m/s] |
|---|---|---|---|---|
| 187519 | 2230 | 520 | 8488 | 1638 |
| Stufe | Name | Vollmasse [kg] |
Leermasse [kg] |
Spez.Impuls (Vakuum) [m/s] |
| 1 | 146592 | 11213 | 2745 | |
| 2 | 25786 | 1963 | 2824 | |
| 3 | 11485 | 915 | 2903 | |
| 4 | 906 | 506 | 3095 |
Rakete: Vega + 4 x Z23
| Startmasse [kg] |
Nutzlast [kg] |
Verkleidung [kg] |
Geschwindigkeit [m/s] |
Verluste [m/s] |
|---|---|---|---|---|
| 239741 | 2880 | 520 | 8488 | 1638 |
| Stufe | Name | Vollmasse [kg] |
Leermasse [kg] |
Spez.Impuls (Vakuum) [m/s] |
| 1 | 198164 | 15139 | 2745 | |
| 2 | 25786 | 1963 | 2824 | |
| 3 | 11485 | 915 | 2903 | |
| 4 | 906 | 506 | 3095 |
Zwei Booster erhöhen die Nutzlast um 700 kg (rund 40%), vier um 1380 kg (rund 90%) und zwei P80 Stufen verdreifachen sie fast auf 4800 kg in einen sonnensynchronen 800 km hohen Orbit (dem Vega Referenzorbit). Das entspricht fast der Nutzlast der Sojus die in diesen Orbit 5.400 kg transportiert (die LEO Werte sind etwa 50% höher). Damit wäre also die Sojus schon unnötig. in den GTO Orbit sinkt sie dann allerdings wie bei der Vega ab. Immerhin 1.950 kg kann die Version mit zwei P80 Stufen als Booster noch in den GTO Orbit transportieren. 850 kg wären es noch zum Mars.
Die zweite Variante wäre es als erste Stufe einen Ariane 5 EAP Booster zu nehmen. Die einfachste Lösung wäre es dabei nicht die Rakete auf den Booster zu setzen, sie wird sonst ziemlich hoch, sondern wie bei der Ariane 5 diesen seitwärts zu montieren und dann nach Brennschluss abzusprengen. Diese Variante ist im folgenden skizziert.
Sie ist deutlich interessanter. Die Nutzlast liegt mit 7.900 kg in den sonnensynchronen Orbit deutlich über der Sojus (10.800 kg in einen Leo Orbit) und auch die GTO Nutzlast ist nun mit 3.400 kg so hoch, dass sie damit eine Alternative zur Sojus ist, denn es gibt durchaus noch viele Satelliten leicht genug sind. Etwa die gleiche Nutzlast wie für den GTO Orbit (3.590 kg) weist sie für einen Übergangsorbit in den Galileo-Orbit auf. Das bedeutet, dass die Satelliten einen Orbit erreichen dessen Inklination schon korrekt ist und das Apogäum auch in 23260 km Höhe, aber das Apogäum noch in 200 km Höhe. Dort benötigen die Satelliten dann eben noch einen eigenen integrierten Antrieb wie heute auch Kommunikationssatelliten um ihn zu zirkulariseren. Immerhin sollte ein Start mindestens zwei Galilosatelliten in den Orbit befördern können. (fast wären es drei, es fehlen nur etwa 100-100 kg Performance).Damit wäre dieser Träger auch für diese Aufgabe geeignet, denn die Ariane 5 scheint der ESA ja dafür zu teuer sein – ich wette die rund 30 Satelliten alleine würden schon die Entwicklung rechtfertigen.
Rakete: Vega + EAP
| Startmasse [kg] |
Nutzlast [kg] |
Verkleidung [kg] |
Geschwindigkeit [m/s] |
Verluste [m/s] |
|---|---|---|---|---|
| 702644 | 7927 | 520 | 8488 | 1638 |
| Stufe | Name | Vollmasse [kg] |
Leermasse [kg] |
Spez.Impuls (Vakuum) [m/s] |
| 1 | 561000 | 76800 | 2692 | |
| 2 | 95020 | 7287 | 2745 | |
| 3 | 25786 | 1963 | 2824 | |
| 4 | 11485 | 915 | 2903 | |
| 5 | 906 | 506 | 3095 |
Die letzte Variante setzt nur Elemente der Ariane 5 ein. Wenn man schon wegen der Feststoffbooster die Stufe mit dem schlechtesten Strukturmasseverhältnis entwickelt (5,5 zu 1), warum setzt man die ESC-B nicht gleich auf einen EAP und spart sich die EPC ein? Mit nur zwei Stufen ist sie sicher keine Alternative für GTO Transporte aber für LEO und SSO Transporte. Doch erhalte ich hier nur eine Nutzlast von rund 2100 kg in einen sonnensynchronen Orbit. Sie vergrößert sich auf rund 3300 kg, wenn wie bei der ECA Oberstufe bei der Oberstufe der Stufenadapter und andere Teile enthalten sie die nach der Zündung abgetrennt werden (Retroraketen, Vorbeschleunigungsraketen etc.). Sie machen bei der ESC-A 1.200 kg aus. Trotzdem ist diese Nutzlast im Vergleich zur Vega Lösung recht bescheiden.
Rakete: EAP + ECB
| Startmasse [kg] |
Nutzlast [kg] |
Verkleidung [kg] |
Geschwindigkeit [m/s] |
Verluste [m/s] |
|---|---|---|---|---|
| 319274 | 2104 | 1970 | 8418 | 1700 |
| Stufe | Name | Vollmasse [kg] |
Leermasse [kg] |
Spez.Impuls (Vakuum) [m/s] |
| 1 | 280500 | 38400 | 2692 | |
| 2 | 34700 | 7150 | 4560 |
Alle diese Typen wären meiner Ansicht nach recht einfach zu entwickeln. Die Stufen existieren, sind eben nur in dieser Kombination noch nicht geflogen. Befestigungen und Verbindungen müssen geändert oder neu konstruiert werden. Doch mehr ist es auch nicht. Die ESA hat ja schon zweimal – mit den Boostern der Ariane 4, abgeleitet aus der ersten Stufe und der ESC-A Oberstufe abgeleitet aus Elementen der H10 (Sauerstofftank,Triebwerk, Schubgerüst) und EPC (Wasserstofftankabschlüsse) gezeigt, dass sie auch mit geringen Mitteln und schnell etwas bewegen kann. Inzwischen scheint aber sie völlig im Griff von nationalen Interessen die wiederum von Industrielobbyismus geprägt sind zu sein. So starten wir eben russische Raketen und die ESA feiert das auch noch. Schämt ihr euch eigentlich gar nicht?