Vor dem Jungfernflug der Ariane 6

Nach den derzeitigen Planungen soll die erste Ariane 6 am 9. Juli zu ihrem Jungfernflug starten. Ich will diesen Termin mal nutzen, meine Ruflektionen zu dem Programm wiederzugeben.

Die Testflüge der ersten Ariane-Generation, der Ariane 1 fielen zusammen mit meinem Interesse an Raumfahrt. Ich war damals schon an Astronomie und vor allem den Planeten interessiert und als ich zum Hauptschulabschluss einen Buchpreis bekam, habe ich mir das Planetenlexikon von Bruno Stanek zugelegt. Mich faszinierten die Aufnahmen von Mars durch Viking und Mariner 9 und vom Jupiter von Voyager. Ich kaufte mir später Klip und Klar 100 x Raumfahrt von Host Köhler, ein Jugendbuch und das weckte auch mein Interesse an Raketen und als ich in der weiterführenden Schule um den Realschulabschluss nachzumachen, auch einen wissenschaftlichen Taschenrechner bekam fing ich an Raketen nachzurechnen.

Der erste Ariane Flug, an den ich mich erinnern kann, war der dritte Testflug der am 19.6.1981 stattfand. Ein Jahr vorher war der zweite Testflug gescheitert und so war das Echo in den Medien gemischt. Dazu hatte zwei Monate vorher das Space Shuttle seinen Jungfernflug. Nicht wenige Pressestimmen meinten, Europa setzt aufs falsche Pferd. Ariane 1 wäre schon vor dem ersten Flug veraltet, das Space Shuttle würde bald alle US-Raketen ersetzen und dann viel billigere Transporte ins All ermöglichen. Das verärgerte mich. Das Space Shuttle war ein schönes Stück Technik, aber es war ein US-Gefährt und meine Meinung über die USA war damals nicht besonders gut. Reagan war Präsident und es war schon zu sehen in welche Richtung seine Politik ging. Vor allem aber war Ariane 1 ein Beispiel, wie ganz Europa an einem, Projekt zusammenarbeiten konnte und 20 % der Rakete entstanden in Deutschland.

Ich war nie ein Fan von irgendetwas. Seien es Personen oder wie bei Ariane 1 Technik oder etwas Abstraktem wie einem Fußballverein oder sogar Firmen. Aber ich war stolz auf Ariane 1 und die folgenden Muster und dass Europa hier im Transport von Nutzlasten etablieren konnte.

Bei Ariane 5 war dem schon anders. Ich fand die Rakete weder technisch interessant, noch optisch. Mir war sie auch zu teuer. Kommerzielle Transporte konnte man mit der Ariane 4 abwickeln, meiner Ansicht nach brauchte man keine neue Rakete. Gut, Ariane 5 wurde auch nicht für Satellitentransporte entworfen sondern als ein Baustein eines bemannten Raumfahrtprogramms, zu dem es aber schlussendlich nie kommen sollte.

Man hat mit der ESC-A Oberstufe nachgebessert. Bei Ariane 5 gab es aber auch die ersten Anzeichen, dass die Vorrangstellung auf dem kommerziellen Markt nicht selbstverständlich ist. Die Konkurrenz kam nicht von den US-Firmen, die ihre Träger nun selbst vermachten konnten, vorher musste man bei der NASA die Flüge buchen. Die neue Konkurrenz waren russische Träger, vor allem die Proton und Zenit. Raketen werden bei kleinen Stückzahlen vornehmlich per Hand zusammengebaut und dank der niedrigen Löhne in Russland wurden diese viel billiger als Ariane 5 angeboten. Die ESA begann die Ariane 5 zu subventionieren um die Startkadenz zu halten.

Mit SpaceX hatte Frankreich, die schon seit einigen Jahren auf eine neue Version drängten dann auch den Grund, die anderen Länder, vor allem Deutschland zu überzeugen das man die Ariane 6 entwickeln sollte. Grund war damals – SpaceX hatte noch keine Bergung geschafft und startete nur wenige Male pro Jahr – der niedrige Preis, der damals vor allem auf In-House Fabrikation beruhte.

Das Ariane 6 billiger als Ariane 5 wird – geplant waren 120 Millionen Euro für die größte Version Ariane 64 vergleichen mit 170 Millionen Euro für die Ariane 5 mit in etwa derselben Nutzlast – beruht auch nicht auf neuer Technik, sondern das man die Zahl der Produktionsstandorte verkleinert und durch (damals erhoffte) größere Stückzahl. Ariane 62 sollte die Sojus ersetzen die in den letzten Jahren ja auch etliche Starts hatte und auch vom CSG aus startet.

Es gab ja viele Konzepte. Was schlussendlich rauskam, ist das man sich an der Ariane 5 orientierte. Der Durchmesser ist der gleiche – vorher war eine längere, dafür im Durchmesser kleinere Rakete geplant, die eine niedrigere Trockenmasse für die Oberstufe ermöglicht. Es sind nun zwei getrennte Tanks in der Zentralstufe. Das ist nötig, weil die kürzeren Booster in der Zwischentanksektion befestigt werden. Die Oberstufe basiert auf dem Vinci und orientiert sich an der ESC-B die ja als Upgrade für die Ariane 5 geplant war. Die neuen Booster werden auch bei der Vega eingesetzt, was die Stückzahl erhöht.

Ich bin mit der Ariane 6 noch unzufriedener als mit der Ariane 5. Sie muss in Zentralstufe und Oberstufe enorm hohe Trockenmassen haben. Anders kann ich mir die Nutzlast von 11,5 t in den GTO nicht erklären. Schon die Ariane 5 E erreichte 10,9 t ohne die Oberstufe die weitere 1 bis 1,5 t bringt. Dazu kommen die Booster, die mehr Treibstoff und leichtere Gehäuse als die der Ariane 5 haben. Mein Typenblatt unten ist rekonstruiert. Denn auch bei der ESA ist inzwischen eingezogen, dass man keine technischen Daten über die Raketen mehr veröffentlicht. Zur Zeit von Ariane 1 nahm die noch eine ganze Ausgabe des ESA Bulletins ein. Ebenso hat die ESA nie klargestellt, warum sich der Jungfernflug um vier Jahre verschob. Gut Corona hat Verzögerungen addiert, aber noch keine vier Jahre. Ich habe zumindest nichts von technischen Problemen bei der Entwicklung gehört und die Booster flogen ja schon 2022 erstmals auf der Vega C.

Was sich dagegen nicht geändert hat ist, dass man schon vor dem Jungfernflug Upgrades beschloss. Das gab es bisher bei jeder Ariane. Ariane 2+3 wurden als kleine Upgrades ebenfalls schon vor dem Jungofenflug beschlossen. Ariane 4 dann als der kommerzielle Erfolg kam. Bei Ariane 5 wurde das Upgrade zur Ariane 5E nach den Testflügen beschlossen. Das war noch nachvollziehbar, weil die erste Oberstufe nur eine Notlösung für GTO-Tansporte war. Sei wurde für LEO Missionen mit schweren Nutzlasten konzipiert.

Aber wenn man eine neue Rakete baut, warum macht man es nicht gleich richtig? Es sind zwei Upgrades, die kommen. Die Booster werden um 1 m verlängert, passen immer noch in die Zwischentanksektion, haben aber 14 t mehr Treibstoff. Das bringt vor allem bei der kleineren Ariane 62 deutlich mehr Nutzlast. Dann kommt die ICARUS-Oberstufe bei der die Tanks aus CFK anstatt Aluminium bestehen. Sie soll zwischen 1 und 2 t mehr Nutzlast in den GTO bringen.

Was sich nicht geändert hat, ist die Subvention – sie fiel bei Ariane 5 übrigens gerade dann weg, als SpaceX auftauchte, weil russische Träger dann keine Rolle mehr spielten. Ich meine, man sollte bei der ESA mal generell das Konzept für die eigenen Träger überdenken. Mit dem Erfolg bei kommerziellen Transporten in den Achtzigern, hat man sich daran gewöhnt das man in diesem Markt mitmischt. Wenn das möglich ist, dann ist es okay, wenn es aber nicht möglich ist, dann sollte man nicht anfangen die Firmen zu subventionieren. Indien und Japan haben auch eigene Trägerraketen. Sie nutzen sie für nationale Starts und niemand dort hat diesen Anspruch viele kommerzielle Nutzlasten zu starten. Ariane 6 sollte unser unabhängiger Zugang zum Weltraum sein. Aber wir müssen nicht die Gewinne von multinationalen Konzernen erhöhen, damit diese Kommunikationssatelliten billiger in den Orbit bekommen. Tatsache ist: wenn die Konkurrenz in den USA nichts falsch macht, muss Europa immer schlechter dastehen. In den USA hat ein Hersteller von Trägerraketen immer die NASA, NRO und die USAF als feste Kunden. Alleine die NASA hat ein mehr als dreimal so großes Budget wie die ESA, dazu kommen gebuchte Starts der beiden anderen Regierungsstellen. Alleine dadurch kommt selbst bei zwei LSP eine so große Startzahl zusammen, dass alleine durch Serienfertigung die Raketen billiger hergestellt werden können. Ich muss dazu nicht mal die weiteren Starts durch Konstellationen hinzunehmen, die dann durch die hohe Startzahl auch Bergung finanzielle attraktiv machen. Bei nur wenigen Starts wie sie Ariane 6 hat, lohnt sich das nicht, man kann die Arbeiter ja nicht nach Herstellung einer Erststufe entlassen und in einigen Jahren, wenn ein Ersatz gebaut, wird neue einstellen.

Mein Konzept für die Ariane 6 wäre ein anderes. Für einen Träger nur für europäische Nutzlasten (wozu auch gehört, dass diese die Rakete buchen und nicht US-Träger und man bei Abkommen mit der NASA auch mal die Nutzlasten startet und nicht die NASA) reicht eine Rakete die in der größten Version einen Kommunikationssatelliten transportieren kann, also die halbe Nutzlast einer Ariane 64. Dafür läge die kleinere Version dann in der Region einer Sojus und würde sich für LEO-Missionen eignen. Es gab ja solche Konzepte bei der Planung. Umgesetzt wurden sie aber nicht.

Alternativ hätte man auch mit dem Prometheus eine neue Rakete bauen können. Eine Rakete mit zwei Prometheus und der derzeit für die Vega entwickelten Lyra-Oberstufe würde etwa 4-5 t in einen LEO transportieren und mit weiteren Boostern, ebenfalls mit Prometheus Triebwerken könnte man so die Nutzlast steigern. Das wäre ein ähnliches Konzept wie bei der Ariane 4 bei der ja Booster und Zentralstufe dasselbe Triebwerk einsetzten.

Zum Jungfernflug

Also vor Jungfernflügen ist es ja üblich die Erwartungen herunterzuschrauben. Gerne wird – ohne Beweis – gesagt das die Hälfte der Jungfernflüge scheitern. Zumindest in den letzten Jahrzehnten ist dem nicht so. In Europa gab es bisher sechs Jungfernflüge von Raketen oder ihren weiter entwickelten Versionen: Ariane 1,4, Ariane 5G und 5E, Vega und Vega C. Davon scheiterten die beiden Jungfernflüge der Ariane 5. Das ist ein Drittel der Starts. Neuerdings werden die Erwartungen noch weiter heruntergeschraubt. Nehmen wir das SpaceX-Erfolgskriterium für das Starship, so ist der Flug schon ein voller Erfolg nach 5 Sekunden – die Rakete muss nur den Startturm passieren. Hat Elon Musk so vor dem Jungfernflug des Starships ausgegeben.

Geplant waren Starts für OneWeb. Durch die Verschiebung des Jungfernflugs fielen die weg. Nun werden eine Reihe von Kleinnutzen transportiert. Ich meine, man hätte auch den erst vor wenigen Wochen gestarteten Satelliten EarthCare starten können. Aber bei zwei gescheiterten Jungfernflügen des unmittelbaren Vorgängers Ariane 5, beim ersten gingen auch vier ESA-Satelliten verloren – ist man bei der ESA vorsichtig geworden.

Ich hoffe, dass man die Gelegenheit nutzt, wenigstens ein komplexes Profil durchzuspielen. Für Galileo-Transporte und Doppelstarts bei denen eine Nutzlast eine Raumsonde ist muss die Oberstufe nochmals nach einigen Stunden zünden. Das könnte man bei der Gelegenheit testen.

Meine Befruchtung ist das man wieder bei der Software geschlampt hat. Da gibt es einige Ereignisse, die peinlich sind. Beim Jungfernflug der Ariane 5 gab es einen Überlauf in einem Softwaremodul, die Fehlerdaten wurden als Kursabweichung vom Bordrechner interpretiert und die Rakete zerbrach durch das rapide Schwenken der Triebwerke. Bei der Landung von Schiaparelli lieferte die Inertialplattform wenn der Fallschirm ausgelöst wird, fehlerhafte Werte weil sie kurzzeitig zu stark durchgeschüttelt wird. Auch hier wurde das vom Bordcomputer nicht hinterfragt (nach den Daten hätte Schiaparelli kopfüber unterhalb der Marsoberfläche sein müssen) und der Fallschirm abgeworfen und die Sonde schlug so auf. Zuletzt gab es eine Bahnabweichung bei einem Ariane 5 Start, als zwei Satelliten zum ersten Mal nicht in einen GTO, sondern Sub-GTO landen sollten. Anstatt den anzustreben wurde die Inklination auf über 16 Grad erhöht. Immerhin die Satelliten schafften es noch in den Orbit und so war es zumindest versicherungstechnisch ein Erfolg.

Alles die waren Softwarefehler die man vorher hätte finden können. Drei solche Vorkommnisse bei nicht so vielen europäischen Projekten ist schon peinlich.

Wie geht es weiter? Meiner Ansicht nach sollte man Ariane 6 nicht weiter subventionieren, auch wenn sie dann „nur noch“ konstitutionelle Nutzlasten befördert. Dafür könnten dann auch die nationalen Raumfahrtagenturen mehr Starts buchen. Denn die nutzen auch gerne die US-Konkurrenz. Auf die für niedrigen Peis hohe Startzahl kommt man nur, wenn es gelänge einen Auftrag für eine Konstellation an Land zu ziehen. Mal abgesehen davon, dass ich von diesen nichts halte, ist da das Rennen schon gelaufen. Kuiper setzt vor allem auf die Vulcan, einige Starts wurden an Arianespace vergeben. SpaceX startet natürlich Starlink selbst. Es gibt ein Projekt IRISS oder IRIS² mit 170 Satelliten der EU. Aber das ist seit 2022 nicht vorwärtsgekommen und wir brauchen auch keine eigene Konstellation nur für Europa.

Airbus hat Pläne für eine Ariane Next. Im Wesentlichen will man das Vulcain durch eine auf Wasserstoff umgestelltes Prometheus (zwei Stück) ersetzen. In einem weiteren Schritt könnte man dann die Booster durch welche mit Prometheus Triebwerken ersetzen. Aber mal abgesehen, davon dass dies dann noch mehr in Richtung mehr Nutzlast geht, während man wohl eher einen Träger im Bereich von etwa 4-7 t LEO Nutzlast zur Abrundung der Palette bräuchte, wäre das der Schritt gewesen denn ich bei der Konzeption der Ariane 6 erwartet hätte und ob man Ariane Next konkurrenzfähiger dadurch wird, wage ich zu bezweifeln.

Rakete: Ariane 64

Startmasse [kg]	Nutzlast [kg]	Geschwindigkeit [m/s]	Verluste [m/s]	Nutzlastanteil [Prozent]	Sattelpunkt [km]	Perigäum [km]	Apogäum [km]
846.959	11.500	10.283	2.118	1,36	190,00	250,00	35790,00
Startschub [kN]	Geographische Breite [Grad]	Azimut [Grad]	Verkleidung [kg]	Abwurfzeitpunkt [s]	Startwinkel [Grad]	Konstant für [s]	Starthöhe [m]	Startgeschwindigkeit [m/s]
11.376	6	88	2.500	190	90	5	10	0
Stufe	Anzahl	Vollmasse [kg]	Leermasse [kg]	Spez. Impuls (Vakuum) [m/s]	Schub (Meereshöhe) [kN]	Schub Vakuum [kN]	Brenndauer [s]	Zündung [s]
1	4	156.502	15.000	2.732	2603,9	2848,8	135,70	0,00
2	1	170.351	20.350	4.248	960,0	1390,0	458,42	0,00
3	1	36.600	6.600	4.560	180,0	180,0	760,00	461,00

 

Simulationsvorgaben

Azimut	Geografische Breite	Höhe	Startgeschwindigkeit	Startwinkel	Winkel konstant
88,0 Grad	6,0 Grad	10 m	0 m/s	90 Grad	5,0 s
Abbruch wenn Ziel-Apogäum überschritten, Orbitsim wenn Kreisbahngeschwindigkeit erreicht
	Perigäum	Apogäum	Sattelhöhe
Vorgabe	250 km	35.790 km	190 km
Real	252 km	35.793 km	190 km
Inklination:	Maximalhöhe	Letzte Höhe	Nutzlast	Maximalnutzlast	Dauer
7,2 Grad	367 km	367 km	11.500 kg	11.578 kg	1.219,0 s
Umlenkpunkte	Nr. 1	Nr. 2
Zeitpunkt	111,0 s	800,0 s
Winkel	26,3 Grad	3,1 Grad

Wichtige Aufstiegspunkte

Bezeichnung	Zeitpunkt	Höhe:	Distanz:	v(x):	v(y):	v(z):	v:	Perigäum:	Apogäum:	Beschleunigung:
Start	0,0 s	0,01 km	0,0 km	0 m/s	0 m/s	0 m/s	0 m/s	-6378 km	-6378 km	3,6 m/s
Rollprogramm	5,0 s	0,06 km	0,0 km	0 m/s	19 m/s	0 m/s	19 m/s	-6367 km	0 km	4,0 m/s
Winkelvorgabe	111,0 s	36,01 km	0,4 km	1294 m/s	709 m/s	45 m/s	1476 m/s	-6216 km	64 km	27,0 m/s
Brennschluss 1	135,7 s	56,44 km	1,7 km	2266 m/s	941 m/s	79 m/s	2455 m/s	-5971 km	114 km	44,4 m/s
Verkleidung	210,6 s	115,02 km	17,8 km	2827 m/s	487 m/s	99 m/s	2870 m/s	-6378 km	-6378 km	-0,3 m/s
Zündung 3	461,0 s	193,98 km	398,0 km	5731 m/s	-791 m/s	200 m/s	5789 m/s	-3290 km	233 km	-9,2 m/s
Winkelvorgabe	800,0 s	234,26 km	2716,6 km	6117 m/s	-3463 m/s	214 m/s	7032 m/s	-813 km	330 km	-3,9 m/s
Orbitsim	861,7 s	242,42 km	3428,0 km	6150 m/s	-3921 m/s	215 m/s	7297 m/s	-267 km	591 km	-3,5 m/s
Sim End	1219,0 s	367,11 km	9986,0 km	5687 m/s	-7965 m/s	91 m/s	9787 m/s	252 km	35793 km	1,1 m/s