Bye-Bye Discovery
Nun findet also der letzte Flug der Discovery statt, Es gibt noch zwei weitere Starts der Atlantis und Endeavour im April und Juni, doch dann sind nach 30 Jahren die Shuttles museumsreif. Zeit auf die Flüge zurückzublicken. Nun es gibt sicher viele Sichten. Man könnte die Flugmeilen, die beförderten Astronauten oder die Tage im All zählen – und die NASA hat dies ja auch getan. Ich habe einen anderen Blickwinkel: Ich nehme die Shuttles bei ihrem Versprechen: Sie sollten den Transport in den Orbit verbilligen und alle nicht wiederverwendbaren Trägerraketen überflüssig machen.
Damit dies gerecht ist habe ich nur die Operationskosten also keine Entwicklungskosten oder Upgrades durch die Anzahl der Flüge geteilt und die Zahl inflationskorrigiert auf das Jahr 2000 bezogen. Das ist das Ergebnis:
- In der Vor-Challenger Jahre war das günstigste Jahr 1985 mit 9 Flügen (eine Startrate die trotz nur drei über das ganze Jahr verfügbarer Shuttles nie wieder erreicht wurde) und Kosten von 210 Millionen Dollar pro Flug
- In der Post Challenger Ära gab es ab Mitte der neunziger Jahre die Auswirkung dass durch Upgrades die Flugkosten sanken. Die preiswertesten Jahre waren 1997 mit 8 und 2001 mit 6 Flügen und Kosten von jeweils 320 Millionen Dollar.
- Nach dem Verlust der Columbia stiegen die jährlichen Kosten um ein Drittel an, während die Flugrate absank. Das günstigste Jahr war hier 2009 mit 5 Flügen und Kosten von 489 Millionen Dollar pro Flug.
Das kann man nun zu den bekannten Preisen von Trägerraketen (ebenfalls um das Jahr 2000) in Verbindung setzen:
- Delta 2: 65 Millionen Dollar, 5.600 kg in LEO
- Delta 3: 85 Millionen Dollar, 8.300 kg in LEO
- Delta IV: 138 Millionen Dollar, 8.000 kg in LEO
- Atlas IIIA: 105 Millionen Dollar, 8.600 kg
- Titan IVB: 411 Millionen Dollar, 21.600 kg
- Shuttle: 320 Millionen Dollar, 24.500 kg
Wer vergleicht, wird bei der Kilogramm Nutzlast pro Dollar Rechnung sehen, dass der Shuttle gar nicht mal so schlecht abschneidet. Nur: voll ausgelastet war der Space Shuttle nie. Die schwerste Nutzlast wog rund 21 t, die letzten Flüge zur ISS werden unter 18 t liegen, weil durch die Bahn dies die Maximalnutzlast ist und als er noch Satelliten transportierte, waren es maximal drei der Delta 39xx Klasse. Das entsprach einer Nutzlast von 3 mal 3,2 t und Einkünften von 3 x 35 Millionen Dollar (wenn man den Delta Startpreis zugrunde legt). Nur kostete schon 1985 ein Start 146 Millionen Dollar.
Für den Transport in den GTO Orbit ist der Shuttle nur geeignet, wenn es eine leistungsfähige Oberstufe gibt. Die Centaur-G wurde jedoch nach Challenger gestrichen. Mit festen Oberstufen oder lagerfähigen Treibstoffen beträgt sie maximal 8 t in den GTO, was von einer Ariane 5 bei niedrigeren Kosten übertroffen wird.
Als Ersatz für einen unbemannten Träger ist daher der Shuttle nicht geeignet. Er erreicht nicht den wichtigsten GTO-Orbit direkt und erst heute gibt es so schwere Nutzlasten, dass seine Nutzlastkapazität auch voll ausgenutzt werden kann.
Aber, das wird Kenner der Materie nicht verwundern. Denn dafür wurde das Space Shuttle nicht konstruiert. Das eigentliche Dilemma des Shuttles ist, das er den größten Teil seiner Dienstzeit für etwas eingesetzt wurde, wofür er nie konzipiert wurde. Er soollte nicht Satelliten transportieren oder ein Spacelab. Er war geplant um eine Raumstation für 12 Personen aufzubauen und dann auch zu versorgen. Das tat er aber erst in den letzten 10 Jahren und nur ein Drittel aller Missionen entfielen auf diesen Zweck. Vorher fanden die meisten Flüge entweder mit einem Spacelab oder Spacehab Labor statt oder eben die Satellitentransporte. Die Kurzzeitmissionen waren teuer – 7 bis 14 Tage Schwerelosigkeit pro Flug. Deutschland stellte seine Pläne für eine D3 Mission aufgrund der Kosten ein, die ESA nutzte auch ihr Spacelab fast gar nicht aufgrund dieser Tatsache.
Das verrückte ist nun, dass er gerade jetzt eingestellt wird, wenn er finanziell attraktiv ist. Ich nehme mal hier die offiziellen Daten eines Shuttle Versorgungsfluges:
- Mit einem MPLM kann er bis zu 9.100 kg Fracht transportieren
- Zusätzlich können bis zu sieben Personen ins All fliegen. Bisher sind davon maximal 5 die neue Besatzung für die ISS, es spräche aber nichts dagegen wie bei den Russen die komplette Besatzung zu rotieren, also sieben Personen.
Was kostet das wenn die NASA es nun zukauft?
Ein Sitz auf einer russischen Sojus kostet 51 Millionen Dollar. Das sind also schon mal 255 oder 357 Millionen Dollar nur für den Passagiertransport
OSC bekommt 1,9 Milliarden Dollar für 20 t Fracht, SpaceX 1,6 Milliarden Dollar. Selbst wenn man die günstigere Alternative nimmt, entsprechen 9,1 t Frachtkosten von 728 Millionen Dollar.
Kauft die Erde diese Dienstleistungen ein, so entspricht ein Shuttle Flug also einem Wert von 978 bis 1.085 Millionen Dollar. Dabei ist noch nicht mal berücksichtigt, dass dabei die Maximalnutzlast des Shuttles nicht ausgenutzt wird, es könnte z.B. noch eine etwa 3 t schwere Palette mitgeführt werden und es ist möglich Güter zur Erde zurückzubringen, das bisher nur bei der Dragon angekündigt, aber noch nicht erfolgreich demonstriert wurde.
Doch selbst nach der Steigerung der Kosten durch den Verlust der Columbia fallen bei einer Flugrate von 4 Flügen pro Jahr (drei Monate Aufenthalt pro Besatzung) kostet ein Start der Shuttles die NASA nur rund 620 Millionen Dollar. Das bedeutet es wird nicht billiger sondern teurer. Es wird wahrscheinlich sogar noch teurer wenn die Besatzung über kommerzielle Services gestartet werden – selbst wenn diese es günstiger als die Russen schaffen (woran ich zweifele) wird die NASA die Entwicklungskosten finanzieren müssen.
So was bringt nur die NASA fertig. Jahrzehntelang ein System finanzieren, dass bei den damals gegebenen Umständen falsch eingesetzt wurde und nur viel Geld kostete und dann, wenn es endlich billiger als eine Alternative ist, dann wird es ausgemustert und die teurere Alternative gewählt. Ja manchmal ist die NASA fast genauso dumm wie unsere Politiker.
Hervorragende Analyse!! Ich bin mir allerdings nicht sicher, ob man die Kostenprobleme mit den US-Nachfolgesystemen wirklich einzig der NASA anlasten darf. Eher denke ich, dass es sich um eine unglückliche Kombination aus NASA-Vorschlägen und (Sicherheits-) Anforderungen vom Weissen Haus handelt. Zudem natürlich der bekannte Schlingerkurs zwischen republikanischer und demokratischer Regierung (noch schlimmer gar: Lame Duck).
Letztlich hast Du genau das im allerletzten Satz zum Ausdruck gebracht.
Das eigentliche Problem hast du zwar angesprochen, aber nicht wirklich benannt: Die Sicherheit. Und das ist leider ein konzeptionelles Problem, das man schon 1975 hätte lösen müssen.
Die Post-Challenger und Post-Columbia Ära wäre wohl in den nächsten 10-20 Jahren noch durch eine Post-Discovery oder Post-Atlantis Ära begleitet worden. Wo der nächste fatale Fehler lauert, weiß man beim Shuttle leider nicht – aber man weiß, dass fast jeder unentdeckte größere Fehler fatal ist.
Am sinnvollsten wäre da dann wohl ein komplett neuer Space Shuttle. Aber man will ja zum Mond … ähh, Mars … ähh, irgendeinen Asteroiden … oder so ….
Ach ja das Risiko.
Einfach hinnehmen. Kein Raumfahrzeug ist vollkommen. Bei Nachbaukosten von 3 Milliarden Dollar pro Orbiter und einem Risiko eines Totalverlustes von 1:60 macht dies die Missionen rund 50 Millionen Dollar oder um etwa 8% teurer….
Ich würde dir vollkommen zustimmen, wenn dabei nicht die Crew unvermeidlich über die Klinge sprünge.
Wie wäre es mit einem Shuttle II, bei dem die Nase durch eine Wiedereintrittskapsel mit Fluchtturm ersetzt wird (herrlich hässlich), aber im Regelfall das Shuttle am Stück landet. Das zusätzliche Gewicht könnte man durch kleinere Flügel und eine insgesamt modernere Konstruktion mehr als wieder herein holen.
Selbst wenn wir eine Zuverlässigkeit des Rettungssystems von nur 90% unterstellen (soweit ich weiß kam ein solches nur einmal mit Menschen zum Einsatz), käme man ausgehend von der bisherigen Erfahrung auf ein empirisches LOC von 1:600.
Aber wenn man einmal damit anfängt ein neues Shuttle zu bauen, dann kann man auch gleich alle Diskussionen der 70er Jahre von vorn aufrollen.
So einfach ist es ja nicht. Die Columbia ging ja nicht beim Start sondern Wiedereintritt verloren.
Ein Shuttle II wäre wohl noch um einiges teurer als alle anderen neuen Systeme. Wenn dann wäre ich für folgende Lösung:
– Shuttle startet mit 5 Segmentboostern ( 9,1 t Nutzlast, schon von der NASA als Upgrade erwogen)
– Die Besatzung ist beim Start und Wiedereintritt nicht im Shuttle sondern einer kleinen Rettungskapsel im Nutzlastraum mit Fluchtturm. Bei einer Havarie wird der Nutzlastraum aufgesprengt und die Kapsel rausgeschossen
– Keine Veränderung des Shuttle Systems und wenn die Kapsel weniger als 9 t wiegt auch keine Nutzlasteinbuße.
Naja, die Columbia ging beim Wiedereintritt verloren, weil sich durch die Beschädigung die Strukturteile in den Flügeln aufgelöst haben und die daraufhin auftretenden Scherkräfte den Rest der Raumfähre zerlegt haben. Eine abtrennbare Kapsel hätte von diesen Scherkräften nicht viel mitbekommen und sich selbstständig stabilisiert.
Die Idee einer, ähm, „Kommandokapsel“ im Frachtraum (wenigstens der Name sollte den Schein wahren) ist nicht schlecht – schränkt aber den Platz für die Fracht ein. (Und ein zuverlässiges Ausschießen nach oder während der Explosion eines SRB wäre wohl auch schwierig.)
Nur explodieren SRB nicht ….
Der gewählte Treibsatz verlöscht von selbst wenn der Druck abfällt.
Die bekannten Bilder von „explodierenden“ Boostern sind welche bei denen das Selbstzerstörungssystem die gesamte Rakete inklusive Booster sprengte und da sieht man vor allem die explodierende Zentralstufe nicht den Booster.
Hmm, stimmt. Wieder etwas gelernt.