Preiswerte Alternativen zur ESA Politik

Ich habe im vergangenen Aufsatz über einen alternativen Ansatz philosophiert. Wie Michael Van schon angeführt hat gibt es auch andere Konzepte. Mit mehr Vulcain Triebwerken kann man leicht aus der Ariane 5 eine Rakete machen die selbst 35 t zum Mond befördert, wie eine CNES Studie von 1991 schon zeigte. Die DLR hat ein Konzept der Wiederverwendung der EPC untersucht und will diese als geflügelte Booster wieder verwenden. Doch es geht auch anders. Machen wir doch eine Analyse:

Ariane 5 bezieht ihre starke Marktposition durch die Fähigkeit zwei Nutzlasten gleichzeitig zu transportieren. Dies macht den Start günstiger für einen Kunden. Das heißt im Umkehrschluss, dass Ariane 5 maximal die doppelte Nutzlast eines Konkurrenzproduktes anbieten muss. Da Delta und Atlas nicht mehr auf dem freien Markt angeboten werden (weil sie zu teuer sind) und die H-2 keine konkurrenzfähigen Preise offeriert sind noch übrig:

• Proton M/Breeze M: 6300 kg
• Zenit / Block DM: 6000 kg
• Chang Zheng 3B: 5100 kg

Rechnet man 800 kg für eine SPELDA dazu, so bräuchte man eine maximale Nutzlast von 2*6300+800 kg = 13400 kg. In der Praxis ist die Anforderung etwas geringer. Es ist nicht sehr wahrscheinlich, dass gleich zwei sehr große Satelliten auf einmal transporteiert werden. Vor allem Satelliten über 6 t sind noch recht selten. Das hat vielfältige Gründe, vor allem ist es für einen Satellitenhersteller und einen Betreiber sind große Satelliten ein Risiko: Es gibt dann nur noch wenige (im Extremfall nur ein Trägersystem) welche sie transportieren kann und damit begibt man sich in eine Abhängigkeit. Normal dürfte derzeit eher die 5 t Klasse sein und mit 11.5 t Nutzlast wäre die ESC-B ausreichend für einen 6 t und 5 t Satelliten.

Für die derzeitige Situation ist die ESC-B also ausreichend. Doch wie sieht die Zukunft aus? Russland arbeitet an der Angara – aber die Angara ist seit mehr als einem Jahrzehnt geplant. Ihr Erststart wird immer wieder verschoben und es ist noch nicht absehbar. Wenn, dann erhöht sie die Nutzlast mit der (ebenfalls noch nicht verfügbaren und auch für die Proton protrahierten) KVRM Oberstufe bei 6.6 t.

Für die Zenit gibt es keine Upgradepläne. Die größte Version der Langen Marsch 5 soll 10 t in den GTO bringen. Doch auch diese hinkt hinter dem Soll hinterher und ihr Erstflug wurde mehrfach verschoben. Das korrespondiert auch mit der Entwicklung: Es gibt derzeit eine gewisse Stagnation: Die Satelliten werden nur langsam schwerer. Das Groß liegt immer noch im 4-6 Bereich. Es gibt noch genügend Satelliten unter 3 t Gewicht, so dass es sich für Arianespace lohnt die Sojus von Kourou aus starten zu lasen. (Wenn man es genauer nimmt: Es gibt für diese leichten Satelliten nur Ariane 5 und chinesische Träger – Proton und Zenit sind zu teuer bei einem Einzelstart.

So haben die Minister beschlossen die ESC-B Stufe weiter zu verschieben. Zur Erinnerung: Die Stufe wurde 1998 beschlossen und nach einer Vorlaufzeit in der sie definiert wurde, sollte die richtige Entwicklung ab 2002 beginnen, wenn die ESC-A in Dienst gestellt wurde. Die stufe rund um das Vinci Triebwerk sollte rund 400 Millionen Euro kosten, bis 2006 verfügbar sein und die Nutzlast auf 11.5 t steigern bei fast gleichen Produktionskosten. Der Ariane 5 Rettungsplan nach dem Fehlstart der Ariane 5 EC-A verschlang jedoch dieses Geld und 2005, beim nächsten Ministerratstreffen wurde die Entwicklung verschoben und dieser Beschluss wurde im wesentlichen wiederholt. Das Vinci Triebwerk wird schon seit einiger zeit erprobt, noch in einer führen Stufe ohne Expansionsdüse, aber immerhin. In 2011 wird über die Wiederaufnahme beschlossen werden. Der früheste Termin für den Jungfernflug ist 2016, eher 2017.

Okay. Was gibt es an Alternativen? Es wär zum einen mal zu überlegen, ob die Stufe dann noch in der Form gebaut werden sollte. Um diese Zeit steht ja auch dann die Einführung der Booster mit Composite Hülle an. Diese sollen bei 275 t Startmasse (5 t mehr als bisher) nur noch 27 t leer wiegen 8(2 t weniger als bisher). Dies sollte etwa 1 t Nutzlast in GTO bringen. Die Ariane 5 wäre dann bei etwa 12.5 t GTO. Wenn man es schlau macht, dann verlängert man die Brennzeit. 145 Sekunden Brennzeit gibt es schon bei Feststoffantrieben. Die Beschleunigung würde nur leicht beim Start sinken. Die zusätzlichen 20 Sekunden Brennzeit haben jedoch einen Effekt: Das Vulcain 2 verbrennt in dieser Zeit 6.4 t Treibstoff. um diese 6.4 t darf die ESC-B schwerer sein. Eine Simulation ergibt, dass eine so verlängerte ESC-B dann etwa 900 kg mehr transportieren kann. man kommt so auf 13.4 t Nutzlast. Das Vinci müsste etwas schubstärker sein. Doch das wird sowieso erwogen (200 kN Schub anstatt 180) und könnte schon jetzt während der Entwicklung erfolgen. Man käme so auf eine 13.4 t Nutzlast und zwar ohne eine relativ teure Einführung des Vulcain 3 (das würde dann nochmals etwa 1 t mehr bringen, doch dieser Schritt ist wahrscheinlich wegen der Größe des Triebwerks erheblich teurer).

In der Summe hätte man dann wenigstens 2016 eine Ariane 5 mit 13.4anstatt 11.5 t Nutzlast. Wichtig für Deutschland denke ich wäre es hier einmal vorzupreschen und die Verantwortung zu übernehmen. Denn die Produktion der Ariane sichert ja auch hochqualifizierte Arbeitsplätze, die durch die Steuereinnahmen wieder einen Rückfluss der Investitionen sorgen. (Bei der Ariane 1-4 war das Verhältnis 4:!, das wird bei der Ariane 5 geringer sein, aber man wird in jedem Fall die investierten Gelder zurück bekommen). Vor allem bringt es aber auch etwas für die Fähigkeit von deutschen Unternehmen. Die Composite Strukturen werden derzeit von Frankreich und Italien entwickelt. Deutschland hat zwar die Herstellung der Stahlgehäuse perfektioniert, doch diese Technologie ist veraltet. Das Vinci würde Erfahrungen im Bereich des Expander Cycle Kreislaufs bringen. (Deutschland baut hier schon die Brennkammer, doch die wesentlichen Unterschiede gibt es in der Treibstoffförderung und neu ist auch die keramische Düse) Das ist auch für Europa gut, denn so gibt es für zukünftige Erweiterungen oder eine neue Rakete mehr als ein Unternehmen in Europa das die Schlüsseltechnologien beherrscht.

Geld wäre ja da, denn auch der ATV Ausbau wurde nicht so beschlossen wie von der DLR und Industrie gewünscht: Es gibt hier erst mal eine Vorstudie über den Bau selbst wird dann 2011 entschieden. Die Vorstudie macht nur 20 Millionen Euro aus. Eine Entwicklung wäre nach EADS Angaben etwa  800-1000 Millionen kosten (Mehr darüber in dem Buch rechts). Auch bei Exomars konnte man sich nicht so richtig entscheiden: Man hat die Mission auf 950 Millionen gekürzt und hofft, der Rest kommt von Internationalen Partnern (USA, Russland). Nun ja glauben kann man vieles. So gesehen steht die Entwicklung der ESC-B mit gesicherten Mitteln von 115 Millionen recht gut da.