Raketen die es geben könnte: Saturn V Quad Centaur D

Ich hatte vor längere Zeit mal eine Reihe gestartet von Raketen die es geben könnte, die aber nie gebaut wurden. Heute will ich dem eine neue hinzuführen. Die Saturn V Quad Centaur. Das ist eine herkömmliche Saturn V. Nur sitzt über der S-IVB dann nicht das Apolloraumschiff sondern ein Stufenadapter, der zu vier Centaurs führt. Das heißt er beginnt unten als Kreisring und endet oben in vier Kreisringen, In jedem steckt eine Centaur. Das ist ungewöhnlich, vom Platz aber ohne Problem möglich. Die Centaur D, die damals im Dienst war, hatte einen Durchmesser von 3,05 m, die S-IVB einen von 6,60 m.

Sinnigerweise montiert man die Centaur D so, dass sich die Außenwände berühren und umgibt sie mit zwei Metallbändern, die sie zusammenhalten. Das erhöht die Stabilität. Die kann man durch einen pyrotechnisch betätigten Cutter im Orbit durchtrennen. Das sollte aber besser klappen als bei Gemini 9 ;-). Die Centaur kann weitgehend unverändert übernommen werden. Man müsste nur auf die abwerfbare Außenisolation verzichten. Auch der Bordcomputer bleibt, genauso wie die IU der Saturn V. Das Vorgehen entspricht also im Prinzip bei der Titan IIIE Centaur, die im Prinzip eine Titan IIID mit zusätzlicher Oberstufe war.

Umhüllt werden Centaur und Nutzlast von einer Nutzlasthülle. Eine solche hatte die NASA schon entwickelt – für Skylab. Sie schließt mit einem Durchmesser von 6,70 m an die IU an und hatte eine Länge von 17,12 m. Bei einer Länge der Centaur von 9,10 m lässt dies noch 8 m für die Nutzlast. Sie war relativ schwer und wog über 11 t, doch das ist kein Problem, da man sie irgendwann während des Betriebs der zweiten Stufe abtrennen kann, spätestens nach Ausbrennen dieser. Man würde wahrscheinlich zur Versteifung noch einen Ring zwischen Centaur und Nutzlastverkleidung anbringen wie bei der Atlas der Centaur Forward Load Reaktor.

Nun kommen wir zur eigentlichen Frage: Warum vier Centaur Stufen? Nun weil die Saturn eine so große Nutzlast hat. Wenn man nur eine Centaur einsetzt wäre der Nutzlastgewinn zum einen sehr klein, zum anderen könnte die Stufe gar nicht diese hohe Masse tragen. Die Centaur hat eine maximale Belastung von 5.440 kg. Mit vier Stufen verteilt sich das zum einen auf vier Centaur und zudem gibt es einen zweiten Vorteil: Man kann diese Stufen separat starten.

Die maximale Nutzlast kann man so nicht ausnutzen. Sie betrüge maximal 4 x 5440 kg, Eine Überschlagsrechnung zeigt aber, dass diese Rakete rund 55 t zum Mond und 45 t zum Mars transportieren könnte, zu Jupiter wären es immerhin noch 18 t. Mit unveränderten Centaurs läge die maximale Nutzlast dagegen bei maximal 21,7 t. Man kann sie aber Strukturell verstärken, so wie man dies auch bei der Atlas tat. Dort liegt die Nutzlast auch bei den Atlas 500 er Serie doppelt so hoch wie bei den 400er Versionen weil der Ring die Belastungen zum Teil auf die Nutzlast überträgt. Heute hat die Centaur eine maximale Belastung von 9 t ohne diese Technik und 19 t mit. Das würde dann ausreichen, die Nutzlastkapazität voll ausnutzen.

Was könnte man damit anfangen? Nun zum einen könnte man mehrere Sonden zu einem Ziel gleichzeitig starten. Warum sollten die USA z.B. nach dem Apolloprogramm die Monderkundung einstellen? Sie könnten stattdessen vier Landesonden, die wie die Lunas Bodenproben nehmen, starten. Jede einzelne dürfte über 13 t wiegen, also mehr als doppelt so schwer wie die Lunas, das diese auch die Mitführung eines Probensammlers, eines Rovers zu. Alternativ könnten es nur zwei Landesonden sein und zwei Orbiter bestehend aus umgebauten Gambit (KH-8) Satelliten. Sie werden in einen Orbit um den Mond gebracht fotografieren die Oberfläche und koppeln dann an die von der Mondoberfläche gestartete Rückkehrkapsel an. Vor dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre würde man die Rückkehrkapseln und die Kapseln mit dem Film abtrennen und später bergen.

eine Rakete könnte vier Viking Sonden zum Mars bringen, wobei man mit rund 14,4 t nicht mal ein Drittel der Nutzlast ausnutzen könnte. Da lustigerweise Mars und Jupiter Startfenster relativ konstant 2 Monate auseinander liegen und die Rakete relativ viel Reserven hat für Bahnänderungen, kann man auch dran denken Mar- und Jupitersonden gleichzeitig zu starten. Also 1977 z.B. vier Voyagersonden (man wage gar nicht zu denken was diese an Daten liefern würden) oder zwei Viking Nachbauten und Voyager 1+2. Oder man hätte Viking um zwei Jahre verschoben. Bei 18 t zum Jupiter wären ganz andere Kaliber startbar. Galileo wog nur 2,4 t. Selbst Cassini wäre mit 5,7 t kein Problem. Eine einzige Rakete könnte Cassini, Galileo und beide Voyagers starten – zumindest vom Gewicht her. Natürlich liegen die Sonden zwanzig Jahre auseinander und sind mit den ausladenden Antennen zu sperrig. Mit jeweils eigenen Stufen kann man auch bei gleichzeitigem Start die Sonden so auf unterschiedliche Bahnen schicken. Man denke an Voyager die beim Start 15 Tage auseinanderlagen aber in der Ankunft beim Jupiter 3 Monate (dabei kam Voyager 1 als zweite gestartet sogar noch früher an….).

Aber – das Konzept kann man nochmals umsetzen. So gäbe es auch einen Einsatzzweck für die SLS. Auch sie könnte vier Raumsonden gleichzeitig starten. Leider gibt es derzeit nicht so viele. Daher würde man heute wohl eine andere Strategie fahren z.b. die Raumsonden mit Castor 30B Feststoffantrieben in Erdorbits parken bis das Startfenster gekommen ist und diese dann starten. Bei 8,38 m Durchmesser der Zentralstufe wären auch mehr als vier Sonden denkbar – nun ja wenn die SLS nicht eingestellt wird, was ich für wahrscheinlich erachte.