Autor: Elendsoft

Schon in der Anfangszeit der Raumfahrt wurden immer wieder neue Raketen durch Kombination existierender Stufen gebaut. Das reicht von Scout bis Connestoga, dazu kommen Oberstufen, die auf mehreren Raketentypen flogen, wie Agena und Centaur. Eine mit der damaligen Technik durchaus mögliche Rakete wäre eine Saturn 5 mit einer Centaur (die Version für die Titan 3E) als zusätzliche Stufe. Für Mondmissionen wäre das nicht verwendbar, aber für Flüge zum Jupiter hätte das die mögliche Nutzlast stark erhöht. Da die Raketen schon fertig und bezahlt waren, wäre es sinnvoller gewesen damit richtig schwere Raumsonden zu starten, statt sie ins Museum zu stellen. Continue reading „Raketen die es geben könnte – Teil 1“ →

Bei der Atlas V ist mir aufgefallen, daß die zweite Stufe im Vergleich zur ersten recht leicht ist. Die erste Stufe wiegt rund 13,5 mal soviel. Das hat mich auf die Idee gebracht, dazwischen eine weitere Stufe einzufügen. Optimal wäre eine Stufe mit einem Startgewicht um die 80 Tonnen. Leider gibt es in dieser Größe kaum etwas, das noch produziert wird.

Variante 1: Eine Feststoff-Stufe von der Athena 2. Die kommt zwar vom gleichen Hersteller, ist aber deutlich kleiner als das Optimum. Der vergleichsweise niedrige spezifischer Impuls lässt keine all zu große Nutzlaststeigerung erwarten.

Variante 2: Die zweite Stufe der Zenit. Für diesen Zweck etwas groß geraten, aber bessere Werte als die Feststoff-Stufe. Damit wäre eine größere Nutzlaststeigerung möglich, allerdings dürfte diese Variante schon aus politischen Gründen vom Tisch sein.

Variante 3: Eine Neukonstruktion auf der Basis der Centaur-Technologie. Ich habe eine Startmasse von 80 Tonnen angenommen, 4 Triebwwerke und das Masseverhältnis von der Centaur. Diese Stufe wäre deutlich leistungsfähiger als die anderen Varianten. Als Name schlage ich Centaur 4 vor. (Version mit 4 Triebwerken)

Vergleichen wir mal:

Rakete: Atlas V (Original, ohne zusätzliche Stufe)

Boosterzahl	Startmasse [t]	Nutzlast GTO [t]
2	428	6,485
3	475	7,25
4	523	8,24
5	570	8,7

Stufe	Vollmasse [t]	Leermasse [t]	Spez.Impuls (Vakuum)[m/s]
Booster	46,559	5,735	2696
1	305,535	21,336	3312
2	22,586	1,914	4422

Rakete: Atlas V Athena

Boosterzahl	Startmasse [t]	Nutzlast GTO [t]
2	482	7,4
3	530	8,8
4	577	9,7
5	625	10,8

Stufe	Vollmasse [t]	Leermasse [t]	Spez.Impuls (Vakuum) [m/s]
Booster	46,559	5,735	2696
1	305,535	21,336	3312
2	53,02	4,211	2805
3	22,586	1,914	4422

Rakete: Atlas V Zenit

Boosterzahl	Startmasse [t]	Nutzlast GTO [t]
2	521	8,9
3	569	10,2
4	617	11,6
5	664	12,3

Stufe	Vollmasse [t]	Leermasse [t]	Spez.Impuls (Vakuum) [m/s]
Booster	46,559	5,735	2696
1	305,535	21,336	3312
2	90,757	9,017	3433
3	22,586	1,914	4422

Rakete: Atlas V Centaur 4

Boosterzahl	Startmasse [t]	Nutzlast GTO [t]
2	514	12,3
3	562	14,2
4	610	15,9
5	658	17,2

Stufe	Vollmasse [t]	Leermasse [t]	Spez.Impuls (Vakuum) [m/s]
Booster	46,559	5,735	2696
1	305,535	21,336	3312
2	80	6,779	4422
3	22,586	1,914	4422

Die Atlas V Athena lohnt sich kaum, der Nutzlastgewinn ist nur wenig größer als mit einem zusätzlichen Booster. Bei der Atlas V Zenit lohnt es sich schon etwas mehr. Die größte Leistungssteigerung bringt aber die  Atlas V Centaur 4. Bei allen Boostervarianten lässt sich so die Nutzlast ungefähr verdoppeln. Das ist mehr als mit der Atlas V HLV erreicht wird – bei deutlich geringerer Startmasse. Eine zusätzliche Stufe bringt eben mehr als größere Booster. Besonders wenn sie auch noch mit hochenergetischem Treibstoff arbeitet.

Hier mal wieder ein Beitrag für die Rubrik „wir können es besser“. Vergleicht man bei GTO-Missionen mit der Falcon 9 das Gewicht der zweiten Stufe mit der Nutzlast, fällt ein recht großes Mißverhältnis auf. Die Stufe wiegt fast 20 mal soviel wie die Nutzlast, und selbst die Leermasse ist größer als die Nutzlast. Bei einer Wiederverwendung der ersten Stufe und Musks Ankündigung, die Treibstoffmenge der Oberstufe um 10% zu erhöhen, werden diese Werte noch schlechter. Vergleichen wir mal mit anderen Raketen, die ähnliche Nutzlasten in den GTO bringen:

• Zenit – 3 Stufen, gleicher Treibstoff wie die Falcon.
  Atlas 5 und Delta 4 – 2 Stufen, aber Wasserstoff als Brennstoff in der Oberstufe.

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