Mein Alternativvorschlag zur Ariane 6 – Teil 3

So und im letzten Teil geht es um eine Zusammenfassung des Artikels und eine Diskussion, warum die ESA ein anderes Konzept verfolgt. Teil 1 und  Teil 2 solltet ihr vorher durchgelesen haben. den ganzen Artikel findet ihr auch hier.

Das System ist einfach: es ist modular, es ist flexibel und es deckt einen Nutzlastbereich ab, für den die ESA derzeit drei Träger (Vega, Sojus und Ariane 5) einsetzt. Dabei liegt die Nutzlast in den GTO sogar noch höher als bei der prognostizierten Ariane 5 ME. Sie würde mit 14 t in etwa die Nutzlast erreichen welche die ESA als Maximalausbau der Ariane 5 nach weiteren Maßnahmen (neues Haupttriebwerk mit 1500-1800 kN Schub, Feststoffbooster mit CFK-Hülsen) angibt.

Konstruktiv kann man sich gegen das Ausfallen von Triebwerken absichern. Dann muss das Triebwerk nicht einmal eine besonders hohe Zuverlässigkeit erreichen. Mit der projektierten Zuverlässigkeit des Vulcain 1 wäre die De Fakto muss man bei der Fertigung nur die Tanks aus mehreren Segmenten zusammenbauen und die Anzahl der Triebwerke im Schubrahmen variieren.  Der Preis ist eine etwas höhere Leermasse, Das ist bei der ersten Stufe mit LOX/Kerosin wegen der sowieso leichtgewichtigeren Tanks unkritisch. Bei der Oberstufe schlägt das Mehrgewicht vor allem bei der I-Stufe zu, die nun für eine viel zu hohe Maximalnutzlast ausgelegt sein muss. Das kostet bei den kleinen Versionen Nutzlast, weshalb sich diese nur für LEO Missionen eignen. (die kleinste Version transportiert z.B. nur 370 kg in GTO). Auf der anderen Seite sind die Stufen noch leichter als die ESC-B, da diese für viel stärkere Belastungen durch die Vibrationen der Feststoffbooster ausgelegt sein muss.

Bedingt durch hohe Stückzahl sollten die Produktionskosten überschaubar bleiben, auch wenn natürlich ein kleines Triebwerk teurer in der Fertigung als ein großes ist. Demgegenüber stehen Einsparungen, weil die Starts viel preiswerter als mit der Vega sind und die für die Sojus bezahlten Beträge landen wieder in Europa anstatt in Russland.

Warum taucht dieses Konzept bei den ESA-Vorschlägen nicht auf?

Nun, nach Ansicht des Autors hat nach Ariane 1, die ja ein reiner CNES Vorschlag war, sich eines in Europa/ESA eingebürgert: Bei jeder Neu- oder Weiterentwicklung muss sich Europa was neues im technologischen Bereich aneignen:

• Ariane 5: Bau großer Triebwerke mit LOX/LH2 im Nebenstromverfahren, Bau großer Booster
• Ariane 5 ME: Entwicklung eines Triebwerks mit Expander-Cycle Verfahren
• Vega: Bau großer Feststoffantriebe mit CFK-Werkstoffen

So tauchen bei Vorschlägen für die Ariane 6 auch weitere Neuentwicklungen für Europa auf, wie ein Haupttriebwerk nach dem Staged-Combustion Verfahren, entweder mit LOX/LH2 oder mit LOX/CH4. Dagegen wäre das Ersttriebwerk eines in einer überschaubaren Technologie mit vergleichsweise niedrigen Werten für Schub, Brennkammerdruck und Effizienz. Leider konzentriert sich die ESA vor allem auf Antriebstechnologien. So werden Technologien für leichtgewichtige Strukturen wie Innendruckstabilisation oder neue Lithium-Aluminiumlegierungenm wie sie in den USA schon eingesetzt werdenm für die Ariane 5-ME nicht erwogen, obwohl dies etwa 1 t mehr Nutzlast bringt.

Das man primär nicht daran denkt Raumfahrt kostengünstig zu betreiben, sondern dauernd neu entwickeln will, zeigte sich auch beim ATV: Als der Betrieb der ISS verlängert wurde gab es die Option aus schon vorhandenen Teilen noch zwei ATV zu bauen oder zu zahlen. Die ESA wollte stattdessen einen neuen Transporter, bekam aber nicht die Unterstützung von dem Mitgliedstaaten. So bezahlen wir ab 2017 für den ISS-Betrieb.

Das zweite was aus ESA-Sicht gegen den Vorschlag spricht ist, dass es inoffiziell das Kriterium von nur einem Triebwerk pro Stufe gibt. Ob dies primär wegen der Zuverlässigkeit ist (weniger Ausfallwahrscheinlich) oder wegen der Produktionskosten (ein schubstarkes ist billiger in der Herstellung als zwei oder mehrere kleine) ist offen, aber mit diesem Paradigma ist es sehr schwer den Nutzlastbereich denn die ESA heute benötigt (für kleine Satelliten im erdnahen Orbit, Galileo-Satelliten in den Sonnensynchronen Orbit und kommerzielle GTO-Transporte mit nur einem Träger abzuwickeln.