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Für das von Präsident Bush im Januar angekündigten „Constellation Programm“ werden zwei Trägerraketen entwickelt. Die für Mannschaftstransporte vorgesehene Ares I und die für den Frachttransport vorgesehene Ares V. Beide Entwürfe haben sich gravierend seit 2005 gewandelt.
Für die Ares I war ursprünglich ein normaler (4 Segment) Space Shuttle SRB-Booster als erste Stufe vorgesehen. Die zweite Stufe sollte ein einzelnes SSME antreiben, ebenfalls vom Space Shuttle entnommen. Die zweite Stufe sollte rund 180 t wiegen, die Ares I beim Start 810 t bei einer Nutzlast von 25 t für einen niedrigen Erdorbit.
Diese Pläne vom November 2005 wurden in der Folge mehrfach revidiert, das SSME war zu teuer. Stattdessen griff die NASA auf das J-2S zurück – entwickelt noch während des Apollo-Programms für zukünftige Saturn V-Oberstufen mit höherer Leistung. Das J-2S ist wie das J-2 in den Saturn IB „man rated“, genügt also höchsten Zuverlässigkeitsanforderungen. Verglichen mit dem J-2 hat es einige Vorteile. Es kann auch im Niedrigschubbereich angelassen werden, hat weniger Teile und kann mit einem variablen Mischungsverhältnis von Wasserstoff/Sauerstoff arbeiten. Weiterhin ist der spezifische Impuls höher als beim originalen J-2. Die NASA wird das J-2S überholen und mit neuen Turbopumpen ausstatten. Dieses nun J-2X genannte Triebwerk soll die zweite Stufe der Ares I und V antreiben. Da diese Stufe aber wegen des geringeren Schubs (verglichen mit dem SSME) kleiner sein muss, ist ein 5-Segment SRB für die erste Stufe notwendig.
Die gleichen Änderungen gab es auch bei der Ares V. Zuerst war hier die Rede von zwei 5-Segment SRB an einer Zentralstufe mit 5 SSME und einer Oberstufe mit zwei J-2S. Auch hier wurde das SSME gegen ein preiswerteres Triebwerk ausgetauscht. Nun treiben sechs RS-68, bekannt von der Delta IV, die erste Stufe an. Die zweite Stufe hat nur noch ein J-2S-Triebwerk. Dafür werden nun 5,5 Segment Booster die Zentralstufe unterstützen, die im Durchmesser von 8,18 auf 10,00 m vergrößert wurde.
Dieser Artikel beschreibt die Ares V in ihrer (sich laufend ändernden) Konfiguration. Die Geschichte, wie diese sich immer weider ändert und die Konzeption von Ares I+V kritisiert wird, finden sie in folgendem Artikel.
Das
zweite Element ist das Heavy-Lift System Ares V. Es ist nicht „man rated“
und dient dazu, Fracht zu befördern. Die Ares V befindet sich noch in der
frühen Entwicklungsphase und wird ihren Erstflug nicht vor 2018
absolvieren. Die erste bemannte Landung auf dem Mond ist für 2020 vorgesehen. Derzeit
laufen noch Definitionsstudien, die Konfiguration kann sich noch ändern.
Der Ares V soll 188 t in einen 200 km hohen Erdorbit bringen und 71 t zum
Mond. Die Ares V besteht aus 2 Stufen und zwei Boostern zur
Startunterstützung. Die Booster sind verlängerte Shuttle-SRB mit 5,5 statt 4 Segmenten. Sie werden nach dem Start geborgen.
Die Zentralstufe setzt fünf RS-68B-Triebwerke ein. Das sind Abkömmlinge des RS-68, das die Delta IV antreibt. Es hat einen hohen Bodenschub, aber nur einen mäßigen spezifischen Impuls für ein Triebwerk mit der Kombination LOX/LH2. Das RS-68B hat einen etwa 2 % höheren Schub und 4 % höheren spezifischen Impuls als das RS-68. Die ablativ gekühlte Düse ist für längere Betriebszeiten ausgelegt und Helium spült die Leitungen vor dem Start frei, um Wasserstoff auszutreiben. Hauptargument für das Triebwerk war sein günstiger Herstellungspreis von 20 Millionen Dollar, vergleichen mit einem SSME, das rund 50-60 Millionen Dollar kostet. Die Zentralstufe hat 10,06 m Durchmesser und verwendet Tanks aus Aluminium-Lithiumlegierungen. Ein 14 m langer Stufenadapter verbindet sie mit der zweiten Stufe.
Die zweite Stufe verwendet ein einzelnes J-2X-Triebwerk. 327 Sekunden nach dem Start soll die zweite Stufe zünden. Sie brennt zuerst 445 Sekunden lang und erreicht einen Erdorbit. Dort wird das Orion Raumschiff angekoppelt, das separat mit einer Ares I gestartet wird. Danach wird sie erneut gezündet, um in einen Mondorbit einzuschwenken. Im Januar 2008 wurde bekannt, dass es Bedenken wegen der Vibrationen beim Start gibt. Vibrationen gehören zu allen Raketen und man versucht sie durch geeignete technische Maßnahmen zu reduzieren. Bei Feststoffraketen werden diese Vibrationen über das gesamte Gehäuse übertragen und sind viel stärker. Da die beiden Booster der HLV 25 % mehr Schub entwickeln als die SRB des Space Shuttles, sind die Vibrationen entsprechend stärker. Die NASA stuft das Risiko als hoch ein, ist aber optimistisch, das Problem bis zum Erstflug zu lösen, beim Space Shuttle gelang dies schließlich auch. Bis zum Dezember 2008 hatte die NASA 13,6 Milliarden Dollar für Entwicklungsarbeiten an beiden Trägern vergeben. Die Gesamtkosten des Constellation Programms werden auf 124-230 Milliarden Dollar geschätzt. Bislang ist die Definitionsphase noch nicht abgeschlossen und noch keine Entwicklungsaufträge wurden vergeben. So wird auch erwogen, den Binder der Booster durch HTPB zu ersetzen.
Nachdem die Augustinekomission das Constellation Programm als chronisch unterfinanziert befand und die Ziele als nicht erreichbar in dem vorgegebenen Zeitraum erachtete, stellte der neue Präsident Barack Obama das Programm 2010 ein. Gleichzeitig wird ein neues Programm aus der Traufe gehoben, das Technologien für zukünftige Schwerlastraketen enthält, aber keinen Bau einer solchen. Im Juni 2011 wurde Constellation offiziell eingestellt. Die NASA unterschrieb zahlreiche Terminierungsverträge. Die Ares V wird wahrscheinlich nicht gebaut werden.
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Typenblatt Ares V |
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Einsatzzeitraum: |
2018-? |
||
|
|
5.5 Segment SRB |
Core Stage |
EDS |
|---|---|---|---|
|
Länge: |
59,00 m |
71,30 m |
23,20 m |
|
Durchmesser: |
3,71 m |
10,06 m |
10,06 m |
|
Startgewicht: |
2 × 791.500 kg |
1.761.200 kg |
278.500 kg |
|
Trockengewicht: |
2 × 101.100 kg |
173.900 kg |
24.200 kg |
|
Schub Meereshöhe: |
- |
6 × 2.949 kN |
|
|
Schub Vakuum: |
16.860 kN |
6 × .3378 kN |
1 × 1.300 kN |
|
Triebwerke: |
2 × SRM |
6 × RS-68B |
1 × J-2X |
|
spezifischer Impuls |
2.638 m/s |
3.724 m/s |
- |
|
spezifischer Impuls |
2.638 m/s |
4.062 m/s |
4.393 m/s |
|
Brenndauer: |
126 s |
329 s |
772 s |
|
Treibstoff: |
PBAA/Ammoniumperchlorat |
LOX/LH2 |
LOX/LH2 |
Links
NASA Ares Website
Von mir gibt es mehrere Bücher zum Thema Trägerraketen. Mein bisher
umfassendstes Werk ist ein zweibändiges Lexikon über Trägerraketen mit jeweils
rund 400 Seiten Umfang. Eine sehr gute, kompakte Übersicht über die Trägerraketen Russlands,
Europas, Chinas, Japan Indiens und verschiedener Nationen (Brasilien, Israel,
Australien, Nordkorea, Südkorea, Iran) ist das Raketenlexikon: Band 2: Internationale Trägerraketen
Speziell mit der Geschichte der Trägerraketenentwicklung in Europa beschäftigt sich das zweibändige Wert Europäische Trägerraketen 1+2. Band 1 behandelt die nationalen Trägerprogramme (Black Arrow und Diamant) , die glücklose Europa-Rakete und die Ariane 1-4. Band 2 die beiden aktuellen Projekte Ariane 5 und Vega. Beide Bücher sind voll mit technischen Daten, Details zur Entwicklungsgeschichte und zu den Trägern.
Mehr über diese Bücher und weitere des Autors zum Themenkreis Raumfahrt, finden sie auf der Website Raumfahrtbucher.de.
© der Bilder: NASA MFSC
© des Textes von Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in
Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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