Zurück an die Zeichenbretter!

Nun hat es auch die ESA gemerkt: Die ESC-B Stufe ist zu schwer. Ich habe das im Blog schon mal thematisiert: Die ESC-B ist wie die ESC-A viel zu schwer, sprich hat eine im Vergleich zum  zugeladenen Treibstoff zu hohe Trockenmasse. Während man das bei der ESC-A noch tolerieren konnte (sie war ja mal als Lückenbüßer gedacht, weil die ESC-B Entwicklung einige Jahre dauert. So war 1998 geplant 2001 die ESC-A einzuführen und sie dann 2006 durch die ESC-B zu ersetzen) halte ich es bei der ESC-B für nicht tolerierbar.

Die Trockenmasse muss Astrium so unangenehm sein, dass ich wirklich ziemlich lange im Webs suchen musste bis ich sie fand. Ach ja, auf Anfragen haben sie auch nicht geantwortet. Nun scheint das auch der ESA aufgefallen sein. Nun will man erst mal neu überlegen.

Hallo geht’s noch? Bei Ariane lief schon in den letzten Jahren einiges schief. Zum einen waren die bisherigen Pläne für den Ausbau recht teuer, verglichen mit dem Performancesprung, die sie gebracht haben. Da macht nun auch die ESC-B keine Ausnahme. Nach den Plänen die 2001 beschlossen wurde sollte sie mal 700 Millionen Euro kosten und in 5 Jahren fertig sein. Nun sind es schon 2 Milliarden Euro und von 2017 ist die Rede – die Ariane 5 ME ist ja nichts anderes als eine umettikettierte Ariane 5 ESC-B (keine andere Veränderung ist geplant).

Gut an vielem ist die ESA selbst schuld;: Wenn man für den Rettungsplan die Entwicklungsgelder der ESC-BB nimmt und die Wiederaufnahme der Entwicklung von Ministerrat zu Ministerrat aufschiebt, dann wird es nicht billiger.

Auf der anderen Seite zweifele ich inzwischen doch sehr an der technischen Kompetenz von Astrium LV Bremen, wo die Stufe entstehen soll bzw. den Zulieferern wozu auch MT Aerospace zählt. Leute, eine Stufe die 6.250 kg trocken wiegt bei 25-28 t Treibstoffzuladung je nach Quelle, das ist keine gute Leistung. Meine Meinung: Die ESC-B wird die letzte und endgültige Oberstufe werden, also sollte sie zur Weltspitze aufschließen. Hier mal einige Kerndaten von Oberstufen:

Kenndaten verschiedener Oberstufen

H10

Titan Centaur G1

Delta 3 Zweitstufe

Delta 4 Zweitstufe

ESC-A

Ares I Core 2

ESC-B

Startgewicht:

13.260 kg

23.923 kg

19.078 kg

30.480 kg

18.000 kg

156.000 kg

34.450 kg

Trockengewicht:

1.360 kg

2.775 kg

2.476 kg

3.640 kg

3.300 kg

17.500 kg

6.250 kg

Treibstoff:

11.900 kg

21.148 kg

16.602 kg

26.840 kg

14.700 kg

138.500 kg

28.200 kg

Voll/Leermasseverhältnis

9,75

8,62

7,70

8,37

5,45

8,91

5,51

Triebwerke:

1 x HM-7B

2 x RL-10A-3-3A

1 x RL-10B

1 x RL-10B

1 x HM-7B

1 x J-2X

1 x Vinci

Schub:

1 x 64,8 kN

2 x 83,2 kN

1 x 110 kN

1 x 110 kN

1 x 67 kN

1 x 1.309 kN

1 x 180 kN

Spez. Impuls:

4365 m/s

4402 m/s

4532 m/s

4532 m/s

4374 m/s

4395 m/s

4560 m/s

Es gibt natürlich einen Grund, warum die ESC-B so schwer ist. Neben dem Nichteinsatz von modernen Technologien wie Lithium-Aluminiumlegierungen (2195), CFK-Werksoffen oder Innendruckstabilisierung, ist es die übertragene Vibration der Feststoffbooster: Doch trotz dieses Mankos, dass auch bei Ares I und Titan vorliegt, erreichen diese beiden Stufen recht gute Voll/Leermasseverhältnisse. Das ist also keine Unmöglichkeit. Wenn die ESC-B in etwa die Wert anderer Stufen erreicht, so müsste ihre Leermasse bei etwa 4 t liegen. Also 2,25 t weniger als bisher geplant – was bei einer Oberstufe auch 2,25 t mehr Nutzlast sind. (oder 13,45 anstatt 11,2 t in GTO – eine Steigerung um über 30%, das würde dann auch eine Entwicklung lohnen!).

Also mein rat an die ESA: Schickt Astrium zurück an die Zeichentische, die können es nämlich besser wenn man nicht jedes Design einfach abnimmt. Auch dafür gibt es Vorbilder. Das DLR Institut SART hat verschiedene Oberstufen für die Vega modelliert und kam darauf, dass zwei Kombinationen durchaus mehr Nutzlast versprechen. Dann übergab man das an Astrium für weitere Studien – und was kam raus? Sie raten es: Die Oberstufen von Astrium waren so schwer, dass sie die Nutzlast der Vega nicht erhöht sondern abgesenkt hätten (Rekordwert waren ´9,7% Strukturgewicht!) und damit war das ganze erst mal gestorben. Ohne Aussicht auf einen Auftrag fiel Astrium LV dann doch ein, dass es CFK Werkstoffe gibt und derzeit läuft eine zweite Stufe, die plötzlich erheblich mehr Nutzlast verspricht.

Vielleicht nimmt man auch Ideen von anderen auf: So plante die NASA für die Ares I im Stufenadapter ein Vibrationsdämpfungssystem. Es muss nicht ein so komplexes aktives sein, wie für die Orion, dass ist bei Satelliten nicht nötig, aber vielleicht ein passives: Wenn es die Strukturmasse der Oberstufe entscheidend senkt, kann man da durchaus mit einem höheren Gewicht leben, da pro 100 kg mehr EPC Trockenmasse die Nutzlast für einen GTO Orbit nur um rund 30-40 kg sinkt.

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