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Black Arrow

Die Black Arrow war eine ungewöhnliche Rakete. Großbritannien nutzte sie zum Start des ersten Satelliten Prospero. Nachdem dieser gelang, wurde die Entwicklung eingestellt. Die Black Arrow bestand aus eine Feststoffoberstufe als dritter Stufe, die drallstabilisiert wurde und zwei flüssigen Stufen als erste und zweite Stufe.

Die erste und zweite Stufe verwendeten "Gamma" Triebwerke, in der ersten Stufe 8, in der zweiten 2. Als Treibstoff diente die ungewöhnliche Kombination von 85 % Wasserstoffperoxid mit Kerosin. Diese Kombination hat einen niedrigeren spezifischen Impuls als Sauerstoff / Kerosin, da im Oxydator ein Molekül Wasser enthalten ist, der Sauerstoffanteil also nur 47 Prozent beträgt. man benötigt also mehr Oxidator und die Verbrennungstemperatur ist durch das Wasser niedriger. Dies erklärt auch die geringe Nutzlast von nur 73 kg. Selbst die mit festen Treibstoffen angetriebene Scout Trägerrakete erreicht bei etwa gleicher Startmasse die doppelte Nutzlast. Den höchsten spezifischen Impuls wies daher auch ausgerechnet die dritte Oberstufe, die nach einer ballistischen Phase im Scheitelpunkt der Bahn gezündet wurde. Sie wurde vor der Zündung mit einem Dralltisch auf eine Rotation von 200 U/min  Die Steuerung war recht einfach ausgelegt und verbrannte den Treibstoff in den ersten beiden Stufen komplett. So war in der Praxis wegen der notwendigen Reserven nur elliptische Bahnen möglich. Der Satellit Prospero gelangte so auch auf eine 557 x 1582 km Bahn.

Die erste Stufe war abgeleitet von der Höhenforschungsrakete Black Knight, die England auch als Zweitstufe für die Europa Rakete vorschlug, bevor Frankreich die Coralie favorisierte. Sie sollte diese ersetzen können und war daher so kompakt (nur 5.8 m lang ohne Stufenadapter) entworfen und daher sieht man auch die Triebwerke nicht beim Start, denn diese sind von dem Stufenadapter verborgen. Die Black Arrow war nie gedacht als Satellitenträger sondern mehr als Prestigeobjekt. Sie sollte zeigen, dass auch England fähig war einen Satelliten mit einer eigenen Trägerrakete zu starten. Seit 1961 wurde eine britische Trägerrakete propagiert, alle Vorschläge basierten auf der Adaption bestehender Technologie wie existierende Höhenforschungsraketen oder militärischen Raketen. Bis 1966 hatte kein Vorschlag eine Chance. Die Situation änderte sich als Frankreich 1965 die dritte Nation wurde, die einen Satelliten mit einer eigenen Rakete startete. Nun wollte England Nummer 4 werden, wollte aber für die gesamte Entwicklung nicht mehr als 9 Millionen Pfund ausgeben. Das lies nur eine geringe Adaption bestehender Technik zu und eine langsame Produktionsrate von einem Träger pro Jahr. Nach zwei suborbitalen Flügen (der erste scheiterte wegen eines gebrochenen Drahtes, der zum Pendeln eines Triebwerkspaares führte) fand 1970 der erste Orbitaltest statt. Er scheiterte, weil das Druckgas für das Wasserstoffperoxid in der zweiten Stufe verloren ging und die stufe 30 Sekunden zu früh abschaltete. Schon 3 Monate vor dem letzten Start beschloss die britische Regierung die Einstellung der Black Arrow, erlaubte aber den noch ausstehenden Start, der dann am 28.10.1971 glückte. Durch die langsame Entwicklung hatten inzwischen Japan und China England überholt und so wurde die Nation nicht die vierte Weltraumnation, sondern die sechste. England ist bis heute die einzige Nation die jemals eine eigene Trägerrakete erfolgreich entwickelt hat und danach beschloss das eigene Trägerprogramm wieder einzustellen.

Die letzte produzierte Black Arrow wurde nie gestartet und ist heute im Science Museum in London zu besichtigen.

Black Arrow

Black Arrow

Erststart 29.6.1969, letzter Start 28.10.1971
4 Starts, davon 2 Fehlstarts,
Zuverlässigkeit 50 %
2 orbitale, 2 suborbitale Starts
Nutzlast 102 kg in eine 500 km hohe polare Bahn

Stufe 1: Black Knight 1
Vollmasse: 14,102 kg
Leermasse: 1,068 kg
1 Triebwerk Gamma 8 mit 8 Brennkammern
257.3 kN Vakuum und 224.4 kN Bodenschub.
Brenndauer 142 sec.
Länge: 6.9 m
Durchmesser: 2.0 m
Treibstoff:  85 % Wasserstoffperoxid / Kerosin
Spezifischer Impuls: 2128 m/s (Meereshöhe),
2462 m/s (Vakuum)

Stufe 2: Black Knight 2
Vollmasse: 3439 kg
Leermasse: 481 kg
1 Triebwerke Gamma 2 mit 2 Brennkammern
Schub: 63.9 kN (Vakuum)
Brenndauer: 116 sec
Länge: 2.9 m
Durchmesser: 1.37 m
Treibstoff: 85 %Wasserstoffperoxid / Kerosin
Spezifischer Impuls: 2599 m/s (Vakuum)

Stufe 3: Waxwing
Vollmasse: 350 kg
Leermasse: 35 kg
1 Triebwerk mit 29.4 kN Schub
Länge: 1.2 m
Durchmesser: 0.72 m
Treibstoff: fest
spezifischer Impuls: 2727 m/s (Vakuum)

Nutzlastverkleidung:
Länge 3.60 m
Durchmesser: 1.40 m
Gewicht: 68 kg

Erfolg Datum Nutzlast Typ Träger Nr.
- 02.09.1970 X-2 Black Arrow R-2
x 28.10.1971 Prospero Black Arrow R-3

© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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