Einen neuer Rekord …

… haben NASA / Aerojet aufgestellt. Sie haben einen neuen Vertrag abgeschlossen, in dem Aerojet 18 neue Triebwerke für 1,79 Milliarden Dollar kauft. Aerojet ist nach einer Übernahme Besitzer von Rocketdyne, der Hersteller der RS-25 Triebwerke.

Der Vertrag wurde dann heftig kritisiert. Zusammen mit einem vorherigen Kontrakt der die Zertifizierung der alten und die Produktion von sechs neuen Triebwerken vorsah, hat der Vertrag nun einen Umfang von 3,5 Mrd. Dollar. Das erscheint vielen zu teuer, umgerechnet sind es 145,8 Millionen Dollar pro Triebwerk.

• Ich halte es aber für folgerichtig. Die SLS kam ja als die NASA das „Constellation Programm“ einstellte das George Dabbelju Bush 2004 im Wahlkampf aus der Taufe hob, aber nie so richtig finanziell unterstützte. Die Ares V wurde eingestellt und die SLS als preiswerte Alternative geboren. Die wesentlichen Unterschiede:
• Die Ares V hatte 6 Segment SRB, die man neu qualifizieren musste, die 5,5 Segment Booster der SLS sind dagegen nur eine kleinere Modifikation der 5 Segment SRB des Shuttle. Das sparte Kosten.
• Die Oberstufe wurde komplett eingespart und auf eine spätere Ausbaustufe verschoben. Inzwischen hat man auch hier die ursprünglichen Pläne zusammengestrichen und anstatt einem J-2X mit hohem Schub vier schubschwache RL-10C vorgesehen.
• Für die Kernstufe wurde der Durchmesser von 10 auf 8,4 m reduziert, den gleichen wie beim Tank des Space Shuttles, damit sparte, man Investitionen in neue Anlagen und konnte auf bewährte Technik bauen
• So war die Zentralstufe auch viel leichter und man setzte RS-25 anstatt RS-68 ein, von denen man zudem durch Ausmustern des Space Shuttles 16 Triebwerke im Lager hatte.

Die letzte Entscheidung steht nun in der Kritik, ist aber eine Folge des Finanzierungsmodells. Das sieht vor, das man nicht den typischen Zyklus vorsieht, bei dem der Geldbedarf stetig ansteigt, bis kurz vor Abschluss der Entwicklung und dann absinkt. Apollo hatte z.B. das höchste Budget 1967, also noch vor Beginn der Flüge. Die SLS sollte mit gleichbleibenden Kosten finanziert werden.

Was aber schon damals klar war: die Lösung war später teuer. Bei der Ares wurden ja auch beide Triebwerke evaluiert und damals hieß es das das RS-68 etwa halb so teuer wie ein RS-25 ist. Dabei hat es 50 % mehr Schub. Man könnte also die vier RS-25 durch drei RS-68 ersetzen und hätte trotzdem noch mehr Schub und würde Geld sparen.

Für das RS-25 gab es früher, allerdings nie von offizieller Seite, Zahlen von 40 bis 60 Millionen Dollar pro Stück. Der untere Wert bei einer höheren Stückzahl und Anpassung der Triebwerke, der höhere Wert bei kleinen Stückzahlen und unverändertem Nachbau. (Die Triebwerke werden ja nur einmal eingesetzt, da kann man sie billiger produzieren, wenn man auf dieses Feature verzichtet). Nun sind die nachgebauten Triebwerke mit 112 Millionen Dollar aber immer noch doppelt so teuer. Warum?

Aerojet gibt keine genauen Auskünfte, sagt aber das der Auftrag mehr als nur die reinen Produktionskosten umfasst. So neu ist das nicht. Als das Shuttle ausgemustert wurde, wurde auch das RL-10 deutlich teurer. Vereinfacht gesagt: Aerojet hat eine Abteilung die Raketentriebwerke entwickelt und baut. Das sind aber nicht nur Arbeiter. Kosten die auflaufen, umfassen auch die üblichen Fixkosten jedes Betriebs für Verwaltung, Rechnungswesen, sondern auch die Kosten für Anlagen und Fabrikgebäude und vor allem die gesamte Forschungs- und Entwicklungsabteilung und die wird jeder vernünftige Betrieb zuletzt entlassen, denn mit den Fachleuten geht Wissen verloren. Arbeiter kann man anlernen, Erfahrung in der Konstruktion kann man nur schwer ersetzen.

Das ist nicht neu. Noch als Apollo lief, schuf die NASA das Apollo-Application Programm, dass vor allem den Zweck hatte, zumindest die Kernmannschaft weiter zu beschäftigen, bis es ein neues bemanntes Programm gab. Es kam nicht dazu und nach Meinung vieler sind etliche der Probleme bei der Space Shuttle Entwicklung auftretenden Probleme auch damit verbunden.

Bei Aerojet heißt das, das nach Ausmustern des Space Shuttles ein Riesenauftrag wegfiel. Zwar waren die Triebwerke wiederverwendbar, aber nach jedem Flug wurden die Orbiter überprüft und gegebenenfalls Triebwerke und andere Teile ausgewechselt. Wer die Flughistorie ansieht, wird feststellen das praktisch bei jeden Flug ein Triebwerk ausgewechselt wurde. Aerojet hatte einen langfristigen Vertrag für die Wartung und der fiel nun weg. Noch problematischer: inzwischen wurde auch das Ende des RS-68 der Delta IV beschlossen. Damit gab es zeitweise nur noch das RL10 als Triebwerk in der Produktion. Das AR-22 als Ersatz für das RD-180 von Energomasch wurde von ULA nicht angenommen. So muss im Prinzip die NASA die gesamten Fixkosten der Abteilung tragen. Das drückt sich auch im ersten Kontrakt aus, der ja schon fast genauso hoch war aber nur sechs neue Triebwerke umfasste.

Gibt es dafür eine Lösung – ja aber nur eine die politisch nicht gewollt ist. Wir haben in den USA vergleichsweise wenige Starts, verglichen mit früher. Auch wenn es durch den kommerziellen Erfolg von SpaceX nun wieder einige mehr sind, so sind es noch deutlich weniger als früher an kommerziellen und vor allem militärischen Satelliten gestartet wurden. Die Raketen werden offiziell nun kommerziell entwickelt, in der Praxis vergibt das DoD aber sehr hohe Aufträge an Firmen und das DoD würde gerne drei Anbieter haben. Drei Anbieter bedeuten aber auch kleinere Stückzahlen und drei Abteilungen die Fixkosten verursachen, anstatt einer. Vor allem konkurrieren die Anbieter ja alle im gleichen Segment. Drei Anbieter für kleine, mittlere und hohe Nutzlastkapazität wären sinnvoller. Aerojet / Rocketdyne ist nun eben abgelöst worden durch Blue Origin die Triebwerke für die Vulcan und ihre eigene Raketen bauen und SpaceX. Beide Firmen bauen mehr Triebwerke und können so ihre Fixkosten besser umlegen.

So wird die NASA mit dem Manko leben müssen. Billiger würde es nur werden, wenn man von Aerojet mehr Triebwerke abnimmt. Das wäre zum Beispiel möglich, wenn man neue Booster für die SLS entwickelt auf Basis von flüssigen Treibstoffen. Die könnten dann mit dem AR-22 oder RS-68 angtrieben werden. Bei etwa 12.000 kN Schub pro Booster braucht man dann vier bis sechs Triebwerke pro Booster.

Ein kleiner Spareffekt ergäbe sich durch den Einsatz der RS-68 anstatt dem RS-25. Es ist schubstärker, so reichen drei aus und sie liefern trotzdem noch mehr Schub. Bedingt durch den schlechteren spezifischen Impuls sinkt die Nutzlast ab, aber zumindest bei Einsatz der EUS errechne ich nur einen Verlust um 3.000 kg für eine Fluchtbahn. Aber bei den obigen Aufschlägen für Fixkosten wäre der Spareffekt wohl eher gering.

Das Ganze ist nicht neu, als Delta IV und Atlas V wenige Jahre nach Einführung Probleme hatten, weil die kommerziellen Starts, die man sich erhoffte, nicht kamen zahlte das Dod ULA große Summen, nur damit sie die Kernmannschaft nicht entließen. Das ist auch in anderen Bereich gang und gäbe, so bekommt Boeing 26 Milliarden Dollar für einen 19 Jahres Vertrag für die ISS-Wartung. (engineering, subsystem management, and maintenance and repair of failed hardware).

Meine Ansicht: alle anderen Raumfahrtnationen kommen ohne diese Absicherung aus und haben in der Regel nur einen Anbieter für einen bestimmten Nutzlastbereich, wenn auch wie z. B. in Russland verschiedene Firmen die Raketen herstellen. China, die die USA inzwischen zumindest bei den Startzahlen überholt haben kommen bei ihren großen Raketen der Langer Marsch Serie sogar mit einem halbstaatlichen Unternehmen aus. Ich finde das auch logisch. Die dahinter stehende Befürchtung ist ja das eine Rakete durch einen Fehlstart längere Zeit ausfällt. Doch das kommt ja eigentlich nur bei der Einführung vor. Da findet man die meisten Fehler und muss auch aufwendig nachbessern. Aber in dieser Phase kann man einen anderen Träger noch parallel betrieben. Europa macht das mit den Übergangsperioden von Ariane 4/5 und Ariane 5/6 vor. Die Hoffnung das mehrere Anbieter für mehr Konkurrenz und damit nicht ein Anbieter den Preis diktieren kann erfüllt sich ja nicht wie man beim Zusammenschluss der Trägersparten von Boeing und Lockheed zu ULA sieht. Gerade die hohen Preise haben aber dann wieder zu neuer Konkurrenz in Form von SpaceX geführt.

Noch radikaler – zumindest für die USA – wäre es das man Starts international ausschreibt. In Europa ist es gang und gäbe das selbst militärische Satelliten auch mit Trägern anderer Nationen wie Russland oder den USA gestartet werden, wenn das billiger ist. Über Sicherheitsprobleme deswegen habe ich nichts gehört. Aber das steht in den USA nicht zur Diskussion. Dann sollte man sich aber auch nicht über die Kosten eines solchen Luxuses beschweren.

Natprlich ist das RS-25, früher hieß es SSME ein besonders leistungsfähiges Triebwerk. einige seiner Fähigkeiten sind: