Es ginge zuverlässig und preiswert: Die ISS Versorgung

Eines der Ergebnisse der Griffin Administration war nicht nur die Außerdienststellung der Space Shuttles, sondern auch, dass die NASA „vergaß“ sich zeitnah um Ersatz zu kümmern. Während der Beschluss für die Ausmusterung schon im Jahre 2004 fiel, wurden erste Aufträge für Experimentalvehikel erst 2006 vergeben und Transportaufträge erst 2008. Dabei war eigentlich klar, dass nach dem Ausmustern der Space Shuttles eine Lücke klafft: ESA, Russland und JAXA müssen nur soviel zur Versorgung der Station leisten wie vertraglich vereinbart. Die Hauptmenge müssen die USA transportieren.

Nun gibt es zwar die Versorgungsflüge zur ISS von OSC und SpaceX. Aber sie kommen recht spät und reichen nicht aus. Es gibt zwischen 2011 und 2014 eine Transportlücke in jedem Jahr. Sie beträgt zwischen 3 und 12 t nach Arianespace Angaben.

Nun gab es auch andere COTS Bewerber. Nicht nur neue Raumfahrtfirmen, sondern auch die etablierten Boeing und Lockheed-Martin. Boeing wollte das ATV mit der Delta IV starten und Lockheed Martin das HTV und ATV.

Meine Meinung nach wäre das eine sinnvolle Alternative gewesen:

  • Ein Space Shuttle kann bis zu 9 t zur Station transportieren, vier Flüge pro Jahr waren geplant. Es gibt also eine beträchtliche Versorgungslücke.
  • Sowohl Dragon wie Cygnus transportieren nur rund 2 t Nutzlast. Man benötigt also sehr viele Flüge, während das HTV und ATV in der 6-8 t Nutzlastklasse liegen
  • ATV und HTV sind wie Delta IV und Atlas V schon verfügbar. Es gäbe also nicht das Problem einer zeitlichen Lücke durch Entwicklung und Erprobung

Es ist auch preiswerter. Das zeigt folgende Tabelle mit den Kosten pro Flug und Kilogramm Fracht. Bei den Flügen von OSC und SpaceX habe ich zwei Einträge. Der eine basiert auf den vertraglichen Anforderungen (20 t Nutzlast für 8 bzw. 12 Flüge) und der zweite mit der Maximalnutzlast. Genauso beim ATV: Einmal mit der Normnutzlast für die Ariane und einmal mit der Maximalnutzlast für die Delta IV Heavy (berechnet aus der Nutzlast der Delta IV Heavy und der Angegebenen Maximalnutzlasten für Treibstoff und Fracht. Bei SpaceX wurden Kosten von Kapsel und Trägerrakete durch Differenzberechnung aus den veröffentlichten Falcon 9 Startkosten berechnet.

Nutzlast Kosten Vehikel Kosten Start Kosten Gesamt Kosten pro Kilogramm Fracht
Space Shuttle 9.100 kg 600 Mill $ 600 Mill $ 65.900 $
Delta IV Heavy + ATV 7.667 kg 317 Mill $ 254 Mill $ 571 Mill $ 74.500 $
Delta IV Heavy + ATV (max) 9.500 kg 317 Mill. $ 254 Mill. $ 571 Mill $ 60.200 $
Atlas V 531 + HTV 6.000 kg 200 Mill $ 189 Mill. $ 389 Mill $ 64.800 $
Atlas V 551 + ATV 7.400 kg 317 Mill $ 190 Mill $ 407 Mill $ 55.000 $
Falcon 9 + Dragon (Normnutzlast) 1.700 kg 44 Mill $ 89 Mill $ 133 Mill $ 78.300 $
Falcon 9 + Dragon (Maximalnutzlast) 2.500 kg 50 Mill $ 89 Mill $ 139 Mill $ 55.600 $
Taurus II + Cygnus (Normnutzlast) 2.500 kg 238 Mill $ 95.000 $
Taurus II + Cygnus (Maximalnutzlast) 2.700 kg 238 Mill $ 88.200 $

Die Tabelle weist einiges interessante aus. Zum einen sind sowohl ATV wie HTV in allen Kombinationen preiswerter als die Cygnus Kapsel von OSC und die Dragon ist auch nur preiswerter, wenn sie mit Maximalnutzlast fliegt – was zumindest in dem abgeschlossenen Kontrakt nicht vorgesehen ist.

Es gäbe wahrscheinlich noch weitere Möglichkeiten der Kostensenkung. Die Fertigungskosten von ATV und HTV sind die von den Exemplaren die fliegen, also einem Flug pro Jahr bzw. beim ATV alle 1-2 Jahre. Es wären aber dann etwa drei Starts pro Jahr nötig. Das würde die Fertigung verbilligen. Darüber hinaus haben Lockheed und Boeing die Möglichkeit Teile wie Solarzellen und Triebwerke durch amerikanische Hersteller zu ersetzen und so ebenfalls die Kosten zu senken während JAXA und ESA natürlich darauf achten die Aufträge innerhalb des Landes / Kontinents zu vergeben.

Vor allem: Beide Transporter sind Flugerprobt. Bis sie 2010 benötigt werden, werden ATV und HTV jeweils zwei Missionen absolviert haben. Das sollte bei einem so kritischen Punkt wie die Versorgung der ISs wohl Vorrang haben.

Natürlich gibt es noch den Punkt, dass es keine US Gefährte sind. Aber das stört beim Transport der Astronauten mit der Sojus ja auch nicht und auch die Cygnus ist weitgehend aus Bauteilen aus aller Welt zusammengestellt: Annäherungssystem vom HTV/Mitsubishi, Frachtkontainer vom MPLM/Thales-Alenia, Solarzellen von Dutch Aerospace, Triebwerke vom HTV/Mitsubishi. Übrig bleibt noch die Elektronik des Busses. Die stammt tatsächlich von OSC. Wichtig scheint nur zu sein, dass der Auftragnehmer US Unternehmer ist – daher hatte der Vorschlag von Arianespace mit ATV Flügen die Versorgungsflüge zu schließen (siehe Link) auch keine Chance. Ariane 5/ATV liegt übrigens bei 66.000 $/kg. (Vor allem wegen dem hohen Eurokurs).

So stellt sich für mich die Frage, warum bei der Vergabe der Transportkontrakte Lockheed Martin und Boeing leer ausgehen. Sicher gibt es die politische Vorgabe Konkurrenz zu fördern. Aber auch die Versorgung der ISS muss sichergestellt sein. So wäre meiner Meinung nach ein weiterer Kontrakt an eine der beiden großen Firmen wichtig gewesen um diese zu gewährleisten – um die fehlende Fracht aufzubringen und vor allem in den ersten beiden Jahren, wenn OSC und SpaceX noch ihre Vehikel erproben die Versorgung zu sichern.

12 thoughts on “Es ginge zuverlässig und preiswert: Die ISS Versorgung

  1. Die Frage kann einfach beantwortet werden: ARES-1
    NASA will unbedingt Diese Rakete für Orion Kapsel
    hatte man Delta und Atlas die Versorgungsflüge machen lassen
    Kämme ARES-1 und ARES-5 in Gefahr reingestellt zu werden
    so die Logik bei NASA

    obwohl…
    Direkt Delta und Atlas genommen in 2004
    hatte 2006 weniger Shuttle Flüge zu ISS was ne menge Geld einspart
    wie die $500 mio für ARES-X
    so 2010 könnte erste bemannte Orion auf Delta/Atlas zu ISS fliegen
    und mit Option für Delta oder Atlas ultra heavy für Mondflüge

  2. Einfach beantwortet? Vielleicht, aber nur schwer verstanden. Was war jetzt genau der Punkt?

    Bemannte Einsätze von Delta und Atlas? Für „Man-rated“ Einsätze sind diese Raketen doch nie entworfen worden.

  3. Beim ATV nur die beiden größeren, die stammen von Aerojet. Die anderen 28 sind von EADS. Beim HTV sind alle Triebewerke von Aerojet, aber das Gesamtsystem mit Steuerung das wohl die Cygnus übernehmen will wird von Mitsubishi gebaut.

  4. Die „beiden größeren“? Wenn damit die am Heck des ATV angebrachten Haupttriebwerke gemeint sind, dann sollte es doch wohl eher vier geben – die jeweils kreuzweise gezündet werden. Bei diesen Triebwerken, beim ATV mit seinen großen Treibstofftanks für Reboost-Manöver verwendet, sollte es sich genauso wie beim HTV um das R-4D von Aerojet handeln. Vom Design her ist dieses Triebwerk schon über 40 Jahre alt.

  5. … und wohl billiger als der von EADS selbst produziert EAM 500.
    http://cs.astrium.eads.net/sp/SpacecraftPropulsion/EAM/European_Apogee_Motor.html

    Das ist aber Wurst. 500 N Triebwerke hat praktisch jeder Raumfahrthersteller im Angebot, genauso wie Solarzellen. Das gehört nun nicht gerade zu den technischen Highlights. Und das das Design 40 Jahre alt ist? Das ist das des RL-10, J-2 und des AJ-10 auch.

    Es sind vier Triebwerke vorhanden. Benutzt werden aber nur jeweils zwei. Die anderen sind zur Redundanz vorhanden. Ich denke so ähnlich wird es auch beim HTV und der Cygnus sein, obwohl ich mich da nicht so reingelesen habe.

  6. Habe ich gesagt, dass das R-4D schlecht sei? Nein, ich habe lediglich darauf hingewiesen, dass das Design schon in Apollo-Zeiten im Einsatz war, damals wohl als Teil des Reaction Control System (RCS). Tja, und heute dienen sie in 2-3 aktuellen Raumfahrzeugen als Haupttriebwerke.

  7. Wenn ich mir die Seite von Astrium ansehe ist das EAM500 noch nicht fertig entwickelt und schon gar nicht geflogen, sonst wüssten sie dort besser über die technischen Daten bescheid.

  8. Fertig entwickelt schon, aber der erste Einsatz an Bord von Alphabus hat sich auf 2012 verschoben. Dort steht
    „The European Apogee Motor is being developed with the European Space Agency – ESA, and is supported by the German National Space Agency – DLR.

    Already, the European Apogee Motor is baselined for the AlphaBus spacecraft, after its qualifying flight on AlphaSat. Thereafter, the motor will be available to world-wide customers in 2008.“

    Es ist aber relativ egal. Die kleinen Beschleunigungen könnten auch mit einem 400 N Triebwerk, das es seit etwa 30 Jahren bei Astrium im Angebot gibt durchgeführt werden. Bei Manövern arbeiten eh nur zwei Haupttriebwerke und bei dem Anhebend er 400 t schweren ISS machen die 400 N mehr bei vier Triebwerken auch nicht viel aus.

  9. Ja, Astrium ist nicht sehr flink im aktualisieren der Seiten. Letzter Eintrag 2005 mit einer Massenangabe von < 5Kg hört sich noch nicht sehr fertig an wa es doch so einfach ist das Teil mal auf die Waage zu legen.

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