Home Site Map Sonstige Aufsätze Weblog und Gequassel counter

Web Log Teil 323: 7.5.2013 - 11.5.2013

7.5.2013: Europäische Trägerraketenentwicklung

Zeit für einen neuen Artikel, der ein Thema mal allgemein beleuchtet. Wer es genauer will: es gibt auch zwei Bücher mit über 600 Seiten zu dem Thema von mir.

Die europäische Trägerraketenentwicklung musste nach dem Zweiten Weltkrieg weitgehend bei Null anfangen. Alle Spezialisten waren von den USA und der UdSSR gecatcht worden. Den Anfang machte Frankreich, wo im August 1961 die Entscheidung fiel, eine eigene Trägerrakete zu entwickeln. Triebkraft war vor allem die mögliche militärische Nutzung. Frankreich hatte den Aufbau einer eigenen nuklear bestückten Waffengattung beschlossen, und dafür benötigte man auch Raketen. Die zweite Stufe wurde so entwickelt, dass sie militärisch genutzt werden konnte. Frankreich ging das Vorhaben sehr systematisch an. Der Trägerrakete Diamant gingen vier Erprobungstypen, Topaze, Rubis, Emeraude und Saphire, die sogenannte Edelsteinserie voraus, die eine oder zwei Stufen hatten um die Stufen oder das Steuersystem zu testen. Mit dem Start von Asterix (sic!) dem ersten französischen Satelliten am 26.11.1965 wurde Frankreich zur dritten Nation die einen eigenen Satelliten startete. Die Diamant wurde dann noch zweimal leicht in der Leistung gesteigert, lief aber aus, als man die Ariane beschlossen hatte.

Ganz anders verlief die Entwicklung in England. England hatte die bessere Ausgangsbasis: England hatte die Blue Streak entwickelt, eine Mittelstreckenrakete auf Basis der US-Atlas Technologie. Man hätte sie leicht zu einem Träger umrüsten können. Doch das war zu teuer. In England wechselte die Zuständigkeit für die Trägerraketen von Regierung zu Regierung und landete (das ist kein Witz) beim Schifffahrtsministerium. Offizielle Begründung: es handelt sich um Space-Ships. Erst 1963 gab es einen Alternativvorschlag zur Blue Streak. Doch diese war mit knapp 11 Millionen Pfund Entwicklungskosten zu teuer. Erst im September 1964 fand man einen Weg: Aus der Höhenforschungsrakete Black Knight wurde die Black Arrow. Dafür wurde die Black Knight für die zweite Stufe im Schub halbiert, verwandte nur zwei anstatt vier Triebwerke und in der ersten Stufe waren es dann doppelt so viele. Ein neu entwickelter Feststoffantrieb war eigentlich das leistungsfähigste an der Rakete, da die exotische Mischung Kerosin/Wasserstoffperoxid eine sehr schlechte Energieausbeute hatte.

Noch während der Entwicklung der Rakete wurde ihre Einstellung beschlossen. Nach zwei suborbitalen Testflügen scheiterte der erste orbitale Start. Es gelang noch Geld für einen zweiten Start zu bewilligen, doch das war's dann auch. Glücklicherweise klappte dieser. Bedingt durch die zögerliche Haltung dauerte die Entwicklung nicht nur doppelt so lange wie Frankreich für seine Diamant brauchte (sechs Jahre), sondern sie war auch erheblich teurer als geplant. England beschloss den Ausstieg aus der Trägerraketenentwicklung und ist auch bei allen folgenden Programmen (Ariane) nicht dabei. Das gilt auch für große andere Teile des Raumfahrtprogrammes. Innerhalb der ESA ist England vor allem beteiligt, wenn es um Anwendungssatelliten geht.

Ein sehr trauriges Kapitel ist der erste europäische, nicht nationale Versuch eine Trägerrakete zu schaffen. Anfangs sah es ganz gut aus. England suchte nach einer Verwendung für die Blue Streak, die Triebwerke basierend auf den Atlas Booster Triebwerken und auch eine ähnliche Technologie verwendete. Sie war für ein nationales Programm zu leistungsfähig. Schnell fand man in Frankreich einen Partner für die zweite Stufe und Deutschland wollte die Dritte entwickeln, nachdem man in Bonn zuerst den Lizenznachbau von Thor-Delta erwog und Eugen Sänger ganz gegen Raketen war, weil sie völlig veraltet seien und man doch gleich an einen Raumgleiter gehen sollte....

Das Grundproblem der neu geschaffenen ELDO war, das sie im wesentlichen ein zahnloser Tiger war. Formal zuständig für die Entwicklung war sie einerseits Spielball der sich ändernden politischen Interessen und zum anderen, das in Wirklichkeit die einzelnen Firmen vor sich hin werkelten. Technisch wurde das Letztere zum Verhängnis. Man glaubt es kaum: Jede Nation entwickelte ihre eigene Stufe, man baute dann das Ganze zusammen und hoffte es würde funktionieren. Benutzerhandbücher waren jeweils in der nationalen Sprache, Beschriftungen ebenso und auch bei den Sprachen gab es Verständigungsprobleme. So gibt es für die Fehlschläge durchaus auch andere Erklärungen. Bei F7 und F8 wurde nach Zündung der dritten Stufe ihr Selbstzerstörungssystem ausgelöst. Offiziell wegen einer elektrischen Entladung durch ionisierte Partikel. Inoffiziell wegen unterschiedlicher Signalbelegung der Stecker auf französischer und deutscher Seite und bei F9 löste sich die Nutzlastverkleidung nicht ab und die Nutzlast war so angeblich zu schwer. Aber es gab auch einen Abfall der Leistung der Drittstufe und dies dürfte wesentlicher gewesen sein, da die Nutzlast 300 kg leichter war (selbst mit Nutzlasthülle) als die offizielle Nutzlast für diesen Orbit. Als die Europa II beim ersten Start auch fehlschlug (auch hier Erdungsfehler die zu einer elektrischen Aufladung und Ausfall des Bordrechners führten) stellte man das Programm ein.

Die Europa war auch charakterisiert, dass sich die Interessen der beteiligten Länder verschoben. Von England ging anfangs die Initiative aus. Ab 1966 zog sich England immer weiter zurück sowohl finanziell wie auch in Verantwortung. Offenbar meinte man dort es wurde reichen, wenn die restlichen Länder die Blue Streak kaufen und man müsste selbst nichts mehr investieren. Genau die gegenteilige Meinung hatte Frankreich. Dort betrachtete man die Europa I nur als erstes Entwicklungsmuster, dass durch ein leistungsfähigeres (ohne englische Stufe) abgelöst werden sollte. Erst als einige Jahre später klar war, das England nicht mehr von der Partie sein würde, konnte Frankreich seine Vorstellungen durchsetzen. Es begannen die Entwicklungsarbeiten an der Europa III mit nur zwei Stufen aus Frankreich und Deutschland.

Der Fehlstart der leicht verbesserten Europa II von Kourou aus, führte dazu, dass nun auch Frankreich und Deutschland aus dem Programm aussteigen wollten. Allerdings wollte Deutschland auch nicht nochmals viel Geld in die Europa II investieren und so wurde 1972 die Europa-Entwicklung eingestellt. Die Europa-Entwicklung war teuer, teurer als die nachfolgende Ariane, aber kein einziger Satellit wurde gestartet.

Frankreich präsentierte, nachdem als Folge sowohl ELDO  wie auch ESRO aufgelöst wurden, einen neuen Vorschlag. Er basierte auf der Europa III, sollte jedoch entscheidend billiger sein. Anstatt einer sehr leistungsfähigen zweiten Stufe mit einem 196 kN LOX/LH2 Triebwerk mit dem Expander Cycle (also so was wie heute als Vinci entwickelt wird), sollte sie eine viel kleinere Stufe mit einem viel weniger leistungsfähigen Triebwerk einsetzen. Den Einbruch in der Performance sollte eine zusätzliche zweite Stufe auffangen, die nur eines anstatt vier Triebwerke der ersten Stufe einsetzte. Damit war das Projekt substanziell billiger und Deutschland konnte gewonnen werden. Die anderen europäischen Länder beteiligten sich auch, doch Frankreich würde über 60% der Investitionen tragen.

Ariane 1 war in vielen Aspekten sehr konventionell, doch sie entstand aus dem Wunsch heraus unabhängig von US-Trägern zu sein, da diese den Start zweier nationaler Kommunikationssatelliten nur durchführen wollten, wenn diese nur Versuchsprogramme durchführen würden. Ariane 1 hatte daher nicht durch Zufall in etwa die gleiche Nutzlast wie die zu Entwicklungsbeginn verfügbare Atlas Centaur D. Damit gab es erstmals eine Alternative zu den US-Trägern und Arianespace als erste Firma, die Raketen startete, bekam bald Aufträge aus Drittländern. (heute würde man vor Firma ja noch „private“ setzen, weil das ja was so besonderes ist....) Ariane 2 nutzte Performancereserven aus und schloss so in der Nutzlast zur Aktuellen Atlas Centaur G auf und Ariane 3 mit zwei zusätzlichen Feststoffboostern hatte die Fähigkeit zwei Satelliten der Delta 3925 Klasse gleichzeitig zu starten, was den kommerziellen Durchbruch brachte. Schon vorher war die Entwicklung einer noch leistungsfähigeren Version der Ariane 4 beschlossen. Durch Boostern mit den Erststufentriebwerken und eine verlängerte Erststufe wurde bei sonst kaum veränderter Konzeption die Nutzlast nochmals fast verdoppelt. Arianespace erreichte bald einen Nutzlastanteil von über 50% bei den kommerziellen Starts. Bis zu 12-mal pro Jahr hob die Rakete ab, öfter als der direkte Konkurrenz Atlas.

Schon vor dem Erstflug der Ariane 4 wurde die Entwicklung einer komplett neuen Rakete, der Ariane 5 beschlossen. Sie war eng verknüpft mit dem zeitgleich beschlossenen Raumgleiter Hermes. Diese Verknüpfung sollte sich noch nachteilig auswirken. Zum einen hätte man ohne Hermes sicher nicht die Ariane 5 bewilligt bekommen, deren Entwicklung vier bis fünfmal teurer als die der Ariane 1 sein sollte. Zum anderen wurde die Rakete auf ihn optimiert. Während einiger Jahre der Optimierung folgte die Rakete sogar dem immer schwerer werdenden Hermes. Die Stufen wurden immer größer. Allerdings gab es zwei verhängnisvolle Fehler, die bei der Optimierung auf Hermes begangen wurden. Das eine war, das man für Hermes in einem LEO Orbit keine Oberstufe brauchte. Man konstruierte für GTO-Transporte nur eine kleine Oberstufe mit lagerfähigen Treibstoffen, die man in die VEB einhängen konnte - das war eine praktische Möglichkeit, man verzichtet so aber auf ein Drittel der Nutzlast die eine kryogene Oberstufe gebracht hätte. Diese war projektiert, aber um Kosten zu sparen, wurde sie nicht entwickelt. Das zweite war, dass man zwar die Stufen vergrößerte, nicht jedoch den Schub des Erststufentriebwerks steigerte, das sodass dieses zu wenig Schub hatte, wenn man die Rakete erweitern wollte.

Die Entwicklung der Ariane 5 wurde teurer als geplant, auch wegen des gescheiterten Erstflugs. Deutlich teurer wurde aufgrund der Versäumnisse auch der Ausbau. Es musste wegen des niedrigen Schubs ein neues Triebwerk her. Nur mit einem Upgrade, wie man anfangs dachte, war es nicht getan. Die neue kryogene Oberstufe wurde 2002 genehmigt, aber schon 2003 gestoppt um Gelder freizubekommen, nachdem auch der Erstflug der Evolution Variante scheiterte. Bei den beiden folgenden ESA Konzilen hat man versäumt die Entwicklung wieder aufzunehmen und erst 2012 konnte man sich einigen, weiter zu entwickeln. Zehn Jahre hat man dadurch verloren.

Inzwischen will die ESA ja eine neue Trägerrakete, die Ariane 6. Offiziell, weil es günstiger wäre, Einzelstarts durchzuführen, inoffiziell vor allem, weil es für die ESA teurer ist, die keine GTO-Nutzlasten hat und so immer für Einzelstarts eine Ariane 5 buchen muss. Doch deswegen eine neue Rakete zu bauen, ist wie wenn man für einige Fahrten pro Jahr sich ein Auto anschafft. Man mag pro Fahrt Geld sparen, doch das Auto selbst ist nicht gerade preisgünstig...

Der jüngste Träger, die Vega, ist eine Rakete, bei der erstmals die Antriebskraft von Italien ausging und es ist der Erste an dem Deutschland nicht beteiligt ist, weil man sich bei der DLR drauf verlassen hat, das russische Raketen immer verfügbar und preiswert sein sollten. Erst als das nicht mehr gegeben war, hat man sich besonnen, doch zu spät, wie die DLR in eigenen Stufen feststellte, könnten deutsche Firmen wohl kaum was am Vega Konzept ändern, um sie billiger oder leistungsfähiger zu machen. Die Vega hat gerade ihren zweiten Flug absolviert, nun erstmals mit einem Doppelstart in unterschiedliche Umlaufbahnen. Sie ist nicht so preiswert wie erhofft, doch 50% billiger als die etablierte US Konkurrenz und sie erreicht auch die Umlaufbahn ohne taumelnde dritte Stufe oder Triebwerksausfall wie die Billigkonkurrenz. Wichtig ist eine hohe Startrate, eine Forderung vor allem an Deutschland die ja am liebsten in Russland starten lassen.

  1ß.5.2013: Was ist mir eine Stunde Freizeit wert

Heute kam auf Planet Wissen eine Sendung über die Zeit, verschiedene Aspekte von der Zeiteinteilung über Zeitmessung bis hin zur Beschleunigung des Lebens und Burn-out. Die Inspiration zu meinem heutigen Thema bekam ich von einem Einspieler, der vorrechnete, wie sich in den letzten 50 Jahren durch Produktionssteigerung Konsumgüter und Essen billiger wurden. Ich frage mich nur, wenn alles viel billiger geworden ist, warum arbeiten wir nicht dann alle nur 20 Stunden in der Woche und warum gibt es so viele, die alleine von ihrer Arbeit nicht leben können? Also irgendwas muss sehr viel teurer geworden sein. Aber die Rechnung „1960 arbeitete man noch 70 Stunden für einen Anzug, 2013, nur noch 15 Stunden“ führte mich dazu mal zu überlegen, wie viel Geld geben wir für Freizeitaktivitäten aus. Das Ergebnis mag überraschend sein.

Also ich fange mal an mit dem, was ich so unternehme, das ist nicht so viel. Ich gehe regelmäßig schwimmen, zwei bis dreimal die Woche. Das kostet 4 Euro pro Eintritt, ich schwimme immer um die Zwei Stunden, macht also 2 Euro/Stunde.

Dann ist das Berieselmedium Fernsehen. Da ist es schwer dazu quantifizieren. Ich schaue ja mehr und mehr am Computer, wenn man die Zeit nimmt, die ich wirklich vor em Fernseher verbringe, dann ist das gar nicht so viel. Ich schätze 2-3 Stunden pro Tag. Nehmen wir mal 3 Stunden. Die kosten sind 18 Euro pro Monat für den Kabelanschluss und 18 Euro GEZ. Dann müsste man den Fernseher auch noch umlegen. Meiner hat 278 Euro gekostet, nehmen wir 5 Jahre Nutzungsdauer so sind das 5 ct/Stunde und der Strom macht bei 120 Watt/h weitere 3 ct. Zusammen also etwas über 50 ct/Stunde. Wer den ganzen Tag vor der Glotze hockt und einen Röhrenfernseher über Jahrzehnte betreibt, kommt natürlich auf ganz andere Werte.

Wer einen Beamer hat mit den teuren Lampen: Auch wenn die 250 Euro kosten und nur 3000 Stunden halten, so machen sie das Vergnügen nur um 8 ct teuer, plus natürlich der Beamer.

Kino ist wesentlich teurer, ich muss zugeben ich bin kein Kinogänger, das letzte Mal ist schon etliche Jahre her und kostete 7 Euro für 2 Stunden, dass sind dann 3,5 Euro/Stunde.

Billiger ist das Ausleihen von DVD, das kostete zwischen 1 und 2,6 Euro pro DVD/Tag. Macht bei 2 Stunden Spielzeit dann 0,5 bis 1,3 Euro pro DVD plus die Kosten für den DVD-Spieler und Strom, die natürlich stark vom Konsum abhängen.

Dann lese ich viel. Bücher sind aber enorm schwer in Zeit zu quantifizieren. Ich habe mal geschaut was ich auf der Rückreise in dreieinhalb Stunden gelesen habe und das waren 22 Seiten/Stunde.. Ein 220 Seiten Buch für 20 Euro wäre dann also eine 2 Euro/Stunde Vergnügen. Allerdings war das leicht zu lesen, mit vielen Bildern und Tabellen, die ich überflogen habe. Wenn ich bei mir selbst korrekturlese ist, das Tempo allerdings langsamer und liegt eher bei 6-8 Seiten pro Stunde und wenn ich dran denke, dass ich gut drei Monate brauchte um das Standardlehrbuch für Lebensmittelchemie der Belitz/Grosch. Der kostet neu 85 Euro, wenn ich 4 Stunden pro Tag fürs Lesen ansetze, sind das 0,7 Euro/Stunde - Platz zwei in den Kosten, obwohl Bücher ja als "teuer" gelten, aber wenn man es auf die Zeit umlegt und die Tatsache, dass man sie ja auch mehrmals lesen kann. Wie bei den Beamerlampen schätzt man etwas recht teuer ein, wenn man eine einmalige Ausgabe hat, seltener wenn man eine regelmäßige hat, wie eben für Gebühren, DSL- oder Kabelanschluss.

Bei Urlaub kann ich nicht so viel mitreden, weil ich in dem Sinne keinen mache. Ich gehe zweimal im Jahr in unser Ferienhaus und werde dort meist zwischen 250 und 350 Euro los, allerdings weniger für mich als für das Nachkaufen von fehlenden oder zerstörten Dingen. Aber wenn ich mal so auf die Auslagen des lokalen Reisebüros schaue, kann man wohl für 700 Euro eine Woche Urlaub machen. Dann gibt man dort sicher auch noch was vor Ort aus - sagen wir mal zusammen 1000 Euro. Wenn man das Schlafen mal ausnimmt und 16 Stunden reines "Vergnügen" über 7 Tage, dann ist man knapp 10 Euro/Stunde, bislang also das teuerste Vergnügen.

Na ja es geht sicher noch teurer. Jahrmärkte sind z.B. erheblich teurer, vor allem wenn man die Zeit pro Attraktion im Vergleich zum Eintrittspreis nimmt (wie lange dauert eine Achterbahnfahrt und was kostet sie). Mit am billigsten dürfte bei mir der Computer sein, wobei das natürlich nicht nur Vergnügen ist. Da ich immer Hardware nachkaufe, rechne ich mal 400m Euro dafür pro Jahr, dann kommen noch 30 Euro pro Monat für den DSL-Anschluss und die gleichen Stromkosten wie beim Fernseher. Die Zeit ist schwer abzuschätzen, aber sicher minimal 4 Stunden pro Tag. Ich komme dann auf 55 ct/Stunde. Es wäre interessant bei einem Computerspiel mal zu berechnen wie teuer es pro Stunde ist. Wenn etwas abgeschlossen ist wie „Grotesque Tactics“, das ich kürzlich spielte und das man in Zehn Stunden durch hat ist man leicht 2 Euro pro Stunde los. Andererseits habe ich ein Spiel, dass ich seit einem Jahrzehnt immer wieder spiele und das dürfte schon längst unter 1 Ct/Stunde liegen.

Was ist die teuerste Beschäftigung? Spontan fällt mir da ein Weltraumflug ein. Charles Simonyi zahlte für seinen zweiten Flug 35 Millionen Dollar und er dauerte 13 Tage. Bei 16 Stunden reines Vergnügen (Schlaf nicht mitgerechnet) pro Tag sind das 168.000 Dollar pro Stunde. Ein Suborbitaler Hopser mit SpaceShip Two ist noch teuerer, denn er dauert viel kürzer. Als Spaceship one den Ansari X-Price gewann, dauert die Phase vom Ausklinken bis zur Landung gerade mal 30 Minuten. Die reine Zeit der Schwerelosigkeit wahrscheinlich nur 5-10 Minuten und das kostet dann 200.000 Dollar.

Teuer sind auch Flüge mit russischen Kampfjets. 45 Minuten auf einer Mig 29 sind für 14.000 Euro zu haben - billiger als SpaceShip Two und ich denke mit mehr Nervenkitzel.

Was kostet eigentlich eine Stunde Freizeitfliegen, wenn man ein eigenes Flugzeug hat? Zumindest Autofahren ist nicht billig. Alleine das Benzin dürfte bei 8 Litern/Stunde schon bei 12 Euro/Stunde liegen, ich denke beim flotten Fahren und mit der Abschreibung des nicht gerade preiswerten Fahrzeugs und den Nebenkosten ist das ein exklusives Vergnügen.

Mein Aufruf an euch: Tragt mal zusammen, was eure Freizeitaktivitäten kosten. Vielleicht bekommen wir auch die Teuerste und Billigste heraus (von einer die umsonst ist wie Sonnenbaden mal abgesehen).

11.5.2013: Sinnvolle Vega Erweiterungen

Es ist in Europa (aber auch anderswo) Tradition, dass man sich schon vor dem Jungfernflug eines Trägers Gedanken über die Leistungssteigerung macht. Das war so bei der Europa, der Ariane 1 und Ariane 5 und natürlich gibt es auch Pläne bei der Vega.

Zuerst die offiziellen Pläne der ASI, die ja zu 65% das Programm finanziert. Das Naheliegende ist es, die Stufen zu verlängern. Eine P100 (mit 100 t Treibstoff) anstatt der P80 und eine Z40 anstatt der Z23 verspricht die Nutzlast auf 2.000 kg anzuheben, also um 33%, bei einer um 28% höheren Startmasse. Das ist bei einer schon durchoptimierten Rakete ist das kein Wunder.

Weitergehende Überlegungen wollen die letzte Stufe und das AVUM durch eine mit flüssigen Treibstoffen ersetzen. In Italien dachte man an eine LOX/Methan Stufe.

In Deutschland bekam man ja etwas Torschlusspanik. Hieß es doch früher, "Warum sollen wir bei der Vega mitmachen, gibt es doch preiswerte russische Raketen zuhauf?", nun stellt sich plötzlich raus, dass sie nicht mehr preiswert sind und auch nicht mehr zuhauf, weil sie das Ende der Lagerdauer erreichen. Da gab man zwei Studien in den Auftrag VENUS und VENUS II. Das grundsätzliche Problem war aber, das Astrium Bremen wohl nicht eine Stufe konstruieren kann, die im Leergewicht so niedrig liegt, damit sie die Nutzlast anheben würde. Ergebnis von VENUS I: eine Stufe mit lagerfähigen Treibstoffen, konstruiert von Astrium Bremen senkt die Nutzlast der Vega ab, eine Stufe mit kryogenen Treibstoffen steigert sie leicht, aber ergibt einige Probleme hinsichtlich Stufenlänge und Unterbringung der Triebwerkdüse im Stufenadapter. Danach ging es nicht mehr um die Steigerung der Nutzlast und bei Venus II wurde nur noch eine sehr kleine Stufe untersucht die bei optimiertem Design (praktisch keine zylindrische Tankwand, Einhängen der Kugeltanks im Stufenadapter die Nutzlast um 160 bis 300 kg steigert. Nur um vom ukrainischen Triebwerk unabhängig zu sein, ist das eine teure Lösung, da kann man auch gleich die Triebwerkszahl, die man über die Einsatzdauer braucht, auf Vorrat kaufen. Bisher war jede europäische Rakete maximal 20 Jahre im Einsatz, man redet von drei Vega Starts durchschnittlich pro Jahr als gewünschter Startrate, da kann man 60 der Triebwerke kaufen und gut ist.

So, nach den offiziellen Plänen zu meinen Ideen für eine preiswerte Nutzlaststeigerung. Eine wurde schon von der ASI angedacht: Die zweite Stufe Z23 als Booster anflanschen. Der Hauptvorteil ist, dass man nichts entwickeln muss. Es sind zwei oder vier Booster denkbar. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Zefiro 23 Antriebe 25 Sekunden kürzer als die erste Stufe brennen. Die Spitzenbeschleunigung wird so nicht beeinflusst, sie sinkt sogar, da die Nutzlast höher ist und sie bei der dritten Stufe auftritt.

Eine zweite Möglichkeit ist es natürlich, auch die P80 Stufe als Booster zu verwenden. Bei einem Booster (asymmetrischer Schub, doch auch bei anderen Trägern wie der Atlas 501 oder dem STS üblich) resultiert eine sehr unangenehme Beschleunigungsspitze beim Brennschluss der ersten Stufe. Diese Lösung ist daher nicht so sinnvoll. Bei zwei Boostern ist der Schub der beiden Booster so hoch, dass man sie vor dem zentralen P80 zünden kann. Das reduziert die Beschleunigung und durch eine weitere Stufe werden auch höhere Orbits direkt ohne AVUM Zündung errreicht.

Eine weitere Möglichkeit ist der Zefiro 16 Antrieb. Für alle die nicht so ganz vertraut sind mit der Entwicklungsgeschichte der Vega sind: es war ursprünglich eine kleinere Version geplant und für die wurde von 1998 bis 1999 dreimal schon die damalige zweite Stufe Zefiro 16 erprobt. Mehr als diese drei Zündungen weist die Zefiro 23 auch nicht auf. Fügt man den Zefiro 16 zwischen Z23 und Z9A ein, so steigert dies die Nutzlast bei gleichzeitiger Reduktion der Spitzenbelastung. Als weiterer Vorteil (in den Tabellen nicht berücksichtigt) wären die Gravitationsverluste durch verkürzte Freiflugphasen erniedrigt.

Rakete: Vega

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
136106 1500 490 8488 1767
Stufe Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 95796 7431 2746
2 25791 1845 2839
3 11485 915 2903
4 1044 494 3095

Rakete: Vega + 2 P80

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
330865 4667 490 8488 1767
Stufe Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 191592 14862 2746
2 95796 7431 2746
3 25791 1845 2839
4 11485 915 2903
5 1044 494 3095

Rakete: Vega + 2 X Z23

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
188398 2210 490 8488 1767
Stufe Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 147378 11121 2746
2 25791 1845 2839
3 11485 915 2903
4 1044 494 3095

Rakete: Vega + 2 X Z23 + Zefiro 16

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
206267 2769 490 8488 1767
Stufe Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 147378 11121 2746
2 25791 1845 2839
3 17310 1310 2839
4 11485 915 2903
5 1044 494 3095

Rakete: Vega + 4 x Z23

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
240619 2849 490 8488 1767
Stufe Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 198960 14811 2746
2 25791 1845 2839
3 11485 915 2903
4 1044 494 3095

Rakete: Vega + 4 x Z23 + Zefiro 16

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
258589 3509 490 8488 1767
Stufe Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 198960 14811 2746
2 25791 1845 2839
3 17310 1310 2839
4 11485 915 2903
5 1044 494 3095

Rakete: Vega + P80

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
233123 2721 490 8488 1767
Stufe Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 191592 14862 2746
2 25791 1845 2839
3 11485 915 2903
4 1044 494 3095

Rakete: Vega + Zefiro 16

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
153883 1967 490 8488 1767
Stufe Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 95796 7431 2746
2 25791 1845 2839
3 17310 1310 2839
4 11485 915 2903
5 1044 494 3095

Wie man an der Tabelle sieht, decken diese Kombinationen einen breiten Nutzlastbereich oberhalb der Vega (1500 kg in den Referenzorbit) ab. (1967 bis 4667 kg, also bis zur dreifachen Nutzlast).

Was sind die Nachteile? Nun die Zefiro 16 Varianten müssten die gesamte Qualifikation durchlaufen, das ist aber immer noch billiger als eine neue Stufe. Immerhin offeriert diese kleine Stufe schon 30% mehr Nutzlast. Die Z23 Booster Varianten haben den Nachteil, dass sie je zwei bzw. vier neue zweite Stufen erfordern, setzt man diese zu 25% der Fertigungskosten an, so erhöhen sie den Startpreis um 50 bzw. 100 %. Im ersten Fall korreliert dies noch mit der höheren Nutzlast, bei vier Boostern nicht mehr. Natürlich könnte der Preis pro Stufe durch höhere Stückzahl sinken, zumal die Vega ja sowieso an der Grenze ist, wo der Startpreis durch zu wenige Starts rapide ansteigt.

Bei den P80 Varianten ist nur die mit zwei P80 als erste Stufe interessant. Sie verdreifacht die Nutzlast, was aber sicher nicht mit den Fertigungskosten korreliert, das heißt, diese Variante wäre sicher interessant.

Die Frage ist natürlich, ob man es braucht. Bei den kleinen Trägern ist die Vega schon heute am oberen Limit. die Nutzlast von 1500 kg bezieht sich ja auf eine sonnensynchrone 700 km hohe Bahn. In einen LEO-Orbit sind es dann 2.400 kg. Das ist mehr als jeder der existierenden kleinen US-Träger. Die Minotaur 6 könnte etwas höher liegen, aber ob dieses Konzept jemals umgesetzt wird, ist fraglich. Auch bei den russischen Trägern ist nur die Dnepr höher, wobei dies aber nur für niedrige Orbits gilt. Als zweistufiger Träger nimmt die Nutzlast für sonnensynchrone Orbits stark ab und liegt beim Vega Referenzorbit bei nur 1.750 kg, also nur wenig oberhalb der Vega. In derselben Region liegt auch die indische PSLV. Bei noch höheren Umlaufbahnen liegen die Nutzlasten dann unter der der Vega.

So gesehen würde eine weiterentwickelte Vega eine hohe Nutzlast aufweisen, die noch kein derzeitiger Träger hat, was nicht ratsam ist, da potenzielle Kunden ihre Satelliten sicher so auslegen, dass es zwei Träger gibt die ihn starten können. Der jetzt beschlossene Satellit Biomass der ESA wird z.b. von der Vega und Rockot gestartet werden können. Natürlich könnte man wie beim zweiten Flug demonstriert ohne Probleme Doppelstarts durchführen. Das Aussetzen von Satelliten in unterschiedliche Orbits ist ja eine der besonderen Fähigkeiten der Vega. Doch gibt es nicht so viele Starts in diesem Segment und bei der Ariane 6 benutzt man ja genau das gegenteilige Argument man will mehr Einzelstarts um eine höhere Startrate und mehr Flexibilität zu bekommen.

Meine Meinung: Wir brauchen erst mal keine Erweiterung der Vega und wenn, dann wären wohl die Z23 Booster die einfachste und sinnvollste Lösung.


Sitemap Kontakt Neues Impressum / Datenschutz Hier werben / Your advertisment here Buchshop Bücher vom Autor Top 99