Stratolaunch und die Trägerfrage

Da die Firma selbst noch nach einem Träger sucht, will ich mal Unterstützungshilfe leisten und die Möglichkeiten sondieren die sie hat. Damit man eine Berechnungsgrundlage hat habe ich folgendes angenommen:

• Startmasse: 250.000 kg
• Verluste für einen LEO: 1.100 m/s (600 m/s weniger als beim Start vom Erdboden aus), bei existierenden Trägern 600 m/s weniger als die Standardversion. Sie setzen sich aus 250 m/s Startgeschwindigkeit, 150 m/s geringerer Luftwiderstand und 200 m/s durch den Start beim Breitengrad 0 zusammen. Für höhere Inklinationen ist eher 400 m/s typisch.

Wenn man die verfügbaren US-Träger ansieht so sieht es schlecht aus. Am ehesten passt noch die Antares von der Masse. Die Daten der neuen Antares gibt es noch nicht, doch die alte wiegt rund 292 t. Wenn man nun 42 t bei dem Treibstoff der ersten Stufe weglässt, kommt man auf eine Lösung. Die Nutzlast ist mit 6.800 kg nur wenig kleiner als bei der Antares mit 7.200 kg. (für einen 38 Grad Orbit, am Äquator gestartet noch höher). Am Äquator gestartet könnte die Rakete auch 1.600 kg in einen GTO bringen, mit einer kleinen Feststoffoberstufe (Star 48B) sind es über 2.200 kg.

Das nächstliegende im US-Arsenal wäre die Wiederaufnahme der Delta 2 Produktion. Mit 9 Boostern ist die Delta 2 in der richtigen Region mit 232 t Startmasse, die Delta 2H ist zu schwer und müsste mit 6 Boostern starten. Ich habe beide Optionen durchgerechnet. Die Delta 7920 kommt so auf 6.700 kg LEO-Nutzlast und die Delta 7920H mit 6 Boostern auf 6000 kg.

Die anderen US-Träger sind so schwer (Atlas V, Falcon 9, Delta 4) dass man einen Großteil des Treibstoffs weglassen müsste, was möglich ist, aber sehr ineffizient ist. Die größte Trägerrakete, die in Produktion ist und bei der man nicht die Masse reduzieren müsste, wäre die Minotaur 6 mit 133 t Startmasse. Mit diesem Träger läge die Nutzlast bei 4000 kg.  Würde man die erste Stufe die ein Peacekeeper-MX Erststufenantrieb ist zweimal als Booster addieren, so liegt man bei 230 t Startmasse und die Nutzlast steigt auf 7,2 t den höchsten Wert bei der Verwendung von existierenden Trägern der USA. Allerdings ist die Minotaur V als kleineres Vorgängermodell über 50 Millionen Dollar teuer.

Nun ist Stratolaunch aber nicht auf das US-Arsenal festgelegt und so habe ich meinen Blick weiter schweifen lassen.  Im russischen Arsenal fallen drei Träger auf: Die „Sojus 2.1v“, die Rockot und die Dnepr. Vor allem die letzteren wären wegen ihrer lagerfähigen Treibstoffe geeignet. Besonders geeignet wäre die Dnepr mit ihrer starken Nutzlastabnahme durch zwei Stufen. Ich habe mir bei diesen Trägern die detaillierte Berechnung gespart in der Regel wird man verglichen mit dem Boden 10% mehr ´Nutzlast erwarten können, bei GTO-Bahnen und Abwurf über dem Äquator können es auch 20% sein, bei sehr nördlichen Startplätzen wie Baikonur auch mehr.

Schauen wir uns weiter um: Verzichtet man auf einige Booster so kann man die PSLV einsetzen. Man wird etwa 3,2 t in den LEO transportieren können. Die Vega, auch in der leistungsgesteigerten Version ist leicht genug. Mit der Vega werden so 3 t Nutzlast erreicht, mit der Vega-C etwa 4 t. Es gibt auch kleinere Träger wie die Epsilon mit nur etwa 1,3 t Nutzlast.

Die wohl interessanteste Kombination wäre die Mitnahme der Langer Marsch 6. Bisher waren chinesische Träger die weltweit günstigsten, aber die Starts durch Exportbeschränkungen limitiert. Indem eine US-Firma den Träger kauft und startet entfallen diese Beschränkungen und Stratolaunch kann den Kostenvorteil nutzen. Zudem nutzt die Rakete Komponenten der Langer Marsch 5-7 Familie. Das erhöht die Produktionszahl und dürfte die kosten weitersenken. Als sie eingeführt wurde gab China an man würde mit ihr kommerzielle Transporte durchführen, vielleicht gibt es ja auch eine Zusammenarbeit mit Stratolaunch den bisher verhinderten die US-Exportbeschränkungen für Hochtechnologie die meisten Starts mit chinesischen Trägern. Eine Langer Marsch 6 würde etwa 1,3 t in den SSO transportieren.

Einem Bericht zufolge scheint Stratolaunch inzwischen sich mehr auf den Kleinsatellitenmarkt zu konzentrieren. Nicht nur die Starts von Cubesats florieren, sondern auch die von Kleinsatelliten, typisch mit Massen unter 100 kg. Lange Zeit waren diese auf Mitnahmegelegenheiten angewiesen, das ist bei den größeren Kleinsatelliten noch problematischer als bei den Cubesats. Nun gehen Firmen dazu über dezidierte Starts zu buchen, in denen sehr viele Satelliten gestartet werden, so vor wenigen Tagen 20 Satelliten an Bord einer PSLV. Auch ein eigener Falcon 9 Starts für diese Satelliten wurde schon gebucht. Nur sehe ich hier keinen großen Nutzen, denn für die meisten dieser Starts sind die schon existierenden Träger mehr als Leistungsfähig genug, die Nutzlasten sind ja relativ leicht.

Wie würde eine Rakete aussehen, wenn Stratolaunch eines konstruieren lassen würde? Nun sinnvollerweise wird die Firma eine Trägerrakete zusammenstellen, die es so noch nicht gibt, sonst könnte sie ja gleich ein bestehendes Modell einsetzen. Meiner Ansicht nach wäre die beste Lösung ein Kompromiss zwischen Sicherheit und Performance. Daher würde ich nur in der letzten Stufe flüssige Treibstoffe einsetzen. Sinnvollerweise gleich LOX/LH2. Bei einer Masse von 250 t wäre die SEC Centaur angemessen. Sie hat zudem ein geringeres Trockengewicht als andere LOX/LH2 Stufen wie die die der Delta , H-IIA oder Ariane 5. Bei einer zweistufigen Bauweise gibt es nur eine Feststofferststufe die in Frage kommt, ein 1-Sgemment Shuttle SRM. Er wiegt 185 t beim Start. Zusammen mit den Centaur wiegt die Kombination mit Nutzlast unter 220 t, bei einer Nutzlast von 6,3 t in den LEO und 2,3 t in den GTO.

Das ist nicht mehr als beim Einsatz der Delta oder Antares. Das liegt an den schlechten Leistungen des SRM. Mit zwei Stufen sieht dies besser auf. Allerdings gibt es sehr wenige Stufen zwischen 50 und 200 t Masse. Die beste Lösung wären wohl zwei hintereinandergeschaltete Vega P85. Zusammen mit der Centaur wiegt die Rakete dann 226 t bei einer Nutzlast von 10 t in den LEO und 4,5 t in den GTO. Das wäre meiner Ansicht nach eine attraktive Lösung, in der Nutzlast deutlich über der Mitnahme von existierenden Raketen und mit 4,5 t in den GEO auch in einem Bereich wo man kommerzielle GTO-Transporte durchführen kann, das ist immerhin heute noch das Geschäftsfeld mit den meisten Starts.

Nach dem oben geannten Artikel sieht es aber anders aus. Demnach konzentriert sich Stratolaunch nun auf die kleinen Satelliten. „But, more recently, Stratolaunch has shown more of an interest in the growing smallsat market, spacecraft that don’t require a rocket as large as what Stratolaunch was originally pursuing. The company said last year it was looking at as many as 70 different vehicle configurations that could serve the smallsat market. „. Das hinterlässt Fragen. Für diese Kleinsatelliten und Cubesats sind ja schon heutige Träger zu groß. Selbst die PSLV hat beim letzten Start mit 20 Satelliten bei weitem nicht ihre Nutzlast von rund 3 t ausgeschöpft. Welchen Sinn soll es dann machen noch mehr Nutzlast zu starten, wenn man von einem Flugzeug aus startet, vor allem wenn man den Träger einkauft wie soll man dann noch Gewinn machen? Vor allem wo kommen die 70 Konfigurationen her? So viele Träger gibt es nicht. Das macht nur Sinn, wenn die Firma einzelne stufen kauft und diese dann selbst zu einer Rakete kombiniert. Mit 9 Basisstufen und 8 Oberstufen käme man auf 72 Kombinationen, doch so viele machen keinen Sinn.

Vor allem scheint die Firma an viele Starts zu glauben: „“Initially, probably, we’ll be doing at least once a month,” he said of launch rates once the system is operational „. Ein Start pro Monat, anfangs. Wo sollen die herkommen? Vor allem wenn derzeit ja einige neues Systeme entstehen bzw. schon verfügbar sind. So die Electron, speziell für solche Satelliten ausgelegt. Nimmt man alle Starts kleiner Träger der letzten Jahre zusammen (alles kleiner als die Sojus) und zieht die von Russland, China und Japan ab die sicher keine US-Firma beauftragen so komme ich nicht auf einen Start pro Monat. Offen bleibt auch wann die Rakete startet. Als das System angekündigt wurde war von ersten Starts 2016 die Rede. Nun ist noch nicht mal das Flugzeug fertig und lein Abkommen mit einem Lieferanten für die Rakete (wenn sie eine fertige nehmen kann es ja sehr schnell gehen, doch wenn sie erst selbst eine zusammenbauen wollen dürften noch einige Jahre ins Land gehen).