Wann ist ein Raumfahrtprojekt für mich interessant?

Die Postings von „Jewgeni-7“ bringen mich zu meinem heutigen Thema. Ich bekomme ja immer wieder die Anfrage. „Bernd was hältst du von Firma xx oder Konzept yy“. und die meisten sind erstaunt wenn ich die Firma und das Konzept nicht kenne. Auf meinem Horizont kommt erst etwas wenn es umgesetzt wird und das hat seinen Grund.

Wer einmal tiefer in den Archiven von Weltraumbehörden stöbert wird bald sehen, dass es enorm viele Studien, Vorschläge oder Projekte gab. Zum einen haben sie ihre Ursache darin das Weltraumagenturen auch in das wissenschaftliche System eingebunden sind, auch wenn primär sie keine Wissenschaft betreiben. Doch wer nicht publiziert, der geht unter. So werden neben Ergebnissen und Zusammenfassungen natürlich auch Ideen in Fachzeitschriften, Kongressen etc. publiziert. Ob diese umsetzbar sind oder nicht oder ob sie jemals angegangen werden ist ein anderes Blatt.

Eine Stufe höher sind interne Studien, die entweder von Firmen selbst gemacht werden, weil sie hoffen ihre Hardware weiter verkaufen zu können (Beispiele: Pläne für vergrößerte Gemini Kapseln, Umbau von Skylab 2 zu einem von Space Shuttle angeflogenen Labor, Upgrades von Trägerraketen) oder von der Raumfahrtagentur in Auftrag gegeben wurden. Eine Studie ist ein billiger Weg etwas zu prüfen. Es muss aber nicht heißen, dass man es auch umsetzt. So hat die DLR erst intern die Möglichkeit von Upgrades der Vega untersuchen lassen und dann zwei Studien an EADS vergeben (zwei, weil das Ergebnis nach der ersten war, das die Nutzlast absinken würde). Die erste hat 500.000 Euro gekostet. Nicht wenig Geld, aber immer noch viel billiger als eine Oberstufenentwicklung.

Die letzte Kategorie ist die wo tatsächlich was gebaut oder getestet wird, aber niemals umgesetzt. Das ist für Laien oft schwer vermittelbar, dass es enorme Unterschiede zwischen Prototypen und Serienfertigung gibt. Ein Prototyp kann Jahre von einem Serienexemplar entfernt sein und die Mittel bis dahin sind erheblich höher als die die man braucht den Prototypen herzustellen. Ein aktuelles Beispiel ist die ESC-B Oberstufe. Sie sollte ursprünglich bis 2006 entwickelt werden, doch 2003 wurden alle Mittel in einen Ariane 5 Rettungsplan investiert. Was man seitdem auf Sparflamme weiterentwickelt hat ist das Vinci Triebwerk. Ich bin nicht voll auf dem laufendenden, aber schon 2008 hatte das Triebwerk über 3500 Testsekunden akkumuliert, aber eben noch nicht in der endgültigen Version und selbst wenn man die hat, schließen sich noch Dutzende Tests an um zum einen alle Situationen durchzuprobieren und zum anderen statisch sicher zu sein. Wenn man ein Triebwerk 10-mal testet, dann kann man nicht die Zuverlässigkeit genauer als eine Dezimalstelle angeben, denn selbst wenn kein Fehler auftritt, so könnte er doch beim nächsten Test auftreten und dann wäre die Zuverlässigkeit 91%.

Diese Tests sind teuer und dauern. Nehmen wir als Beispiel das Vulcain 1. Das Ariane 5 Programm wurde im Dezember 1987 endgültig beschlossen. Der erste komplette Triebwerkstest erfolgte schon am 5.7.1990, also zweieinhalb Jahre später. Der Jungfernflug erfolgte aber erst sechs Jahre später. Bis dahin hatten 13 Exemplare 278 Tests absolviert und 87.000 s Testzeit (entsprechend 143 Missionen) akkumuliert. Das ist das teuerste, nicht die Triebwerksentwicklung. Man kann das natürlich sich sparen, das ist das Konzept von SpaceX und über andere Maßnahmen dann die niedrige Zuverlässigkeit abfangen.

Beliebt sind auch Tests mit Triebwerken mit veränderten Bedingungen. So hat man das RL10 mit der Mixtur LOX/Methan und Fluor/Wasserstoff getestet oder man hat eine Schubreduzierung erprobt oder extreme Mischungsverhältnisse wie LOX/LH2 >8 (also Sauerstoffüberschuss). Das Triebwerke dies kurzzeitig oder über einen vollen Zyklus aushalten heißt aber noch lange nicht, das sie dafür geeignet sind.

In diese Kategorie entfallen viele Dinge. Die USA haben experimentell Triebwerke mit Kernreaktoren erprobt. Russland exotische Treibstoffmischungen wie Fluor/Ammoniak. Das ist relativ einfach möglich. im Prinzip ist ein Triebwerk nur eine Verbrennungsmaschine. Sofern man die Kühlung gewährleistet und die Treibstoffe oder Verbrennungsprodukte nicht die Materialen angreifen kann man jeden Treibstoff verbrennen. Nur ob es optimal ist, ist eine andere Sache. So müssen um ein Beispiel zu nehmen, bei flüssigem Wasserstoff die Turbopumpen ein vielfaches des Volumens wie bei Kerosin fördern. Weiterhin verdampft er bald und die Kühlung der Brennkammer muss daher angepasst werden. Doch wenn man sich mit niedrigen Brennkammerdrücken und geringem Treibstoffdurchsatz beschränkt, kann man auch mit einem für andere Treibstoff ausgelegten Triebwerk diese Kombination verbrennen. Das hat Aerojet schon mit den LR87 demonstriert die zuerst LOX/Kerosin, dann NTO/Aerozin und experimentell auch LOX/LH2 verbrannten.

Bei den kommerziellen Firmen sieht die Situation nochmals anders aus. Das gilt nicht nur für Newcomer, sondern auch für etablierte Firmen wie Lockheed oder Boeing. Hier gibt es nur noch Öffentlichkeitsarbeit, das bedeutet alle Details über Trägersysteme, selbst solche „Basics“ wie Stufenmassen oder Abmessungen werden nicht mehr veröffentlicht. stattdessen gibt es Interviews oder allgemeine Informationen oder eben schöngefärbte Presseartikel. Andere schreiben diese ab oder erzählen diese nach, doch sehe ich dies nicht als meine Aufgabe und ich will mich so auch nicht instrumentalisieren lassen.

Nachdem ich bei SpaceX 2005/2006 darauf reingefallen bin und über die Firma damals sehr positiv schrieb, bis sich herausstellte das sie zum einen die für technisch interessierte wichtigen Angaben schuldig bleiben, zum anderen Negatives verschweigen oder kleinreden. Bei privaten Firmen habe ich den Grundsatz, zumal jeder eine Firma gründen kann, „wenn das ganze vor dem Start steht, dann beschäftige ich mich damit, vorher nicht“. Das sortiert zum einen die 90% aus, die nicht soweit kommen, zum anderen spart das viel Zeit, denn je weniger eine Firma publiziert, desto aufwendiger ist die Recherche. Wenn ich alleine mal dran denke wie viel Zeit SpaceX mich schon gekostet hat, da hätte ich wenn es die Saturn V gewesen wäre ein ganzes Buch schreiben können – da muss man nicht nach Informationen suchen, sondern viel lesen und entscheiden was man weglässt. Das ist eine wesentlich komfortablere Sitation.

Leider treffen nicht alle diese Unterscheidung in welchem Stadium ein Projekt ist. Michel Van meint zum Beispiel ich lasse in meinen Büchern immer was weg, weil ich mich nicht mit jeder Studie über Trägerraketen oder Skylab-Erweiterungen beschäftige. Jewgeni-7 scheint auch diese Unterscheidung nicht zu treffen, dabei sollte ihm auffallen, das er 2012 noch Methan als den Treibstoff der Zukunft für Russland anpreist und nun (ein Jahr später) ist es Acetam, eine Mischung von Ethin und Ammoniak. Wahrscheinlich wurden Studien gemacht welche Treibstoffkombinationen es als Alternative zu LOX/Kerosin gibt, die man mit den bisherigen Triebwerken ohne größere Änderungen verbrennen kann. Ob man dies umsetzt ist eine andere Sache.