Wiederverwendung in der Zwickmühle

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LFBB (c) DLR-SARTAm Beispiel der Ariane 5 möchte ich heute mal zeigen wo das grundsätzliche Problem der Wiederverwendung liegt. Dabei will ich mich bewusst nur auf die erste Stufe konzentrieren. Zuerst einmal, warum nur die unterste Stufe? Es gibt mehrere Gründe dafür, technische und finanzielle. Fangen wir mit den Finanziellen an. Bei gleicher Technologie in den Stufen werden diese um so preiswerter, je kleiner sie werden. Der Zusammenhang ist zwar nicht linear, aber in der Regel ist die Oberstufe preiswerter als die Grundstufe (und bei drei Stufen gilt das gleiche). Die Ersparnis wird also immer kleiner.

Technisch ist die Sache sogar noch eindeutiger. Die Nutzlast nimmt bei Wiederverwendung stark ab. Gerät die Stufe in einen Orbit, so benötigt sie Treibstoff um sich selbst zu deorbitieren. Vor allem steigt die thermische Beanspruchung stark ab. Die Stufe benötigt einen Hitzeschutzschild, der bei den großen Tanks für Wasserstoff recht schwer wird und die Nutzlast dann stark reduziert (jedes Kilo das die Stufe mehr wiegt, reduziert die Nutzlast im gleichen Maße).

Bei der ersten Stufe ist die Sache viel einfacher: Sie nimmt den größten Teil der Rakete ein, also bei gleicher Technologie auch den größten Teil der Produktionskosten und die Abtrennung erfolgt bei niedriger Geschwindigkeit, woraus eine niedrige thermische Belastung resultiert. So ist kein oder nur ein geringer Thermalschutz notwendig ist. Ein erhöhtes Trockengewicht schlägt nur gering auf die Nutzlast durch (Typischerweise sinkt diese um 1 kg bei 10-15 kg höherer Trockenmasse). Continue reading „Wiederverwendung in der Zwickmühle“