Die Euroflotte

Der heutige Aufsatz ist (fast) nichts neues. Ich will in einem kleinen Aufsatz mal zusammenfassen welche Möglichkeiten wir heute haben ohne große Investitionen die vom CSG gestarteten Raketen an neue Nutzlasten anzupassen. Mit einer Ausnahme geht das nur in Richtung größere Nutzlasten. Es rächt sich eben, das das modulare System der Ariane 4 fehlt, daher würste ich das in geweisser Weise nach.

Fangen wir mit der Vega an. Es gibt hier zwei einfache Erweiterungsmöglichkeiten. Die erste ist es die zweite Stufe Zefiro 23 als Booster hinzunimmt. Da die Brennzeit kürzer als die der ersten Stufe ist verändert dies nicht die Spitzenbeschleunigung.. Entsprechende Überlegungen gab es schon. Das hebt die Nutzlast in den Referenzorbit von 1500 auf 2200 kg bei zwei und auf 3000 kg bei vier Boostern. Die zweite Möglichkeit die es gibt ist es die Qualifikation der Zefiro 16 Stufe nachzuholen. 1998/99 hatte diese schon zwei Zündungen absolviert, als man noch die Vega etwas kleiner plante und stellte das 2002 ein, als die heutige Zefiro 23 aus der Zefiro 16 entstand. Man könnte sie zwischen der Z23 und Z9 einführen oder die Z23 ersetzen. Das gibt zwei Möglichkeiten die für 1400 und 2000 kg Nutzlast stehen. Kombiniert mit den Boostern kann man so die Nutzlast auf 2700 bzw. 3500 kg Nutzlast steigern. So erhält man folgende Konfigurationen:

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
136106 1500 490 8560 1695
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 95796 7431 2746
2 1 25791 1845 2839
3 1 11485 915 2903
4 1 1044 494 3095

 

Rakete: Vega + 2 X Z23

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
188398 2210 490 8560 1695
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 147378 11121 2746
2 1 25791 1845 2839
3 1 11485 915 2903
4 1 1044 494 3095

 

Rakete: Vega + 2 X Z23 + Zefiro 16

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
206371 2873 490 8488 1695
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 147378 11121 2746
2 1 25791 1845 2839
3 1 17310 1310 2839
4 1 11485 915 2903
5 1 1044 494 3095

 

Rakete: Vega + 4 x Z23

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
240619 2849 490 8560 1695
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 198960 14811 2746
2 1 25791 1845 2839
3 1 11485 915 2903
4 1 1044 494 3095

 

Rakete: Vega + 4 x Z23 + Zefiro 16

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
258588 3508 490 8560 1695
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 198960 14811 2746
2 1 25791 1845 2839
3 1 17310 1310 2839
4 1 11485 915 2903
5 1 1044 494 3095

 

Rakete: Vega + Zefiro 16

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
153883 1967 490 8560 1695
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 95796 7431 2746
2 1 25791 1845 2839
3 1 17310 1310 2839
4 1 11485 915 2903
5 1 1044 494 3095

 

Rakete: Vega / Zefiro 16

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
141852 1421 490 8560 1684
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 95796 7431 2746
2 1 25791 1845 2839
3 1 17310 1310 2839
4 1 1044 494 3095

Die Rakete ist nun skalierbar zwischen 1400 und 3500 kg Nutzlast.

Kommen wir zur Sojus. Bei der Sojus gibt es ebenfalls zwei Möglichkeiten. Zum einen der Start ohne Booster wie bei der Sojus 1. Das NK-33 wird zwar nicht mehr produziert, aber man überlegt es schon durch das RD-191 der Angara zu ersetzen, das etwas schubstärker ist. Das zweite ist das Ersetzen der Fregat durch die europäische H10 Stufe der Ariane 4. Der Durchmesser der Sojus ist fast derselbe wie bei der Ariane 4, sodass man die Stufe nur wieder bauen müsste. Bei der Sojus 1 kann man Block L ersetzen, ansonsten die Fregat. Es gibt dann noch die Variation auch bei der Sokus 2 Block I zu ersetzen. Bei der Sojus 1 steigt so die Nutzlast auf über 3600 kg, was äquivalent einer der mittleren Vega Konfigurationen ist. Bei der Sojus 2 sind alle Kombinationen mit der H10 (egal ob nur Fregat oder auch die zweite Stufe ersetzt wird) besser als die Ausgangsversion. Mit der H10 sind bis zu 5200 kg möglich womit die Sojus in den Bereich mittelgroßer Nutzlasten vorstößt.

Rakete: Sojus 1

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
163355 3000 4500 7802 2408
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 127700 8100 3247
2 1 28155 2775 3520

 

Rakete: Sojus 1 / H10

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
149275 3665 4500 7802 2408
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 127700 8100 3247
2 1 13410 1810 4365

 

Rakete: Sojus 1 Volga

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
160695 1400 1700 8663 2646
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 127700 8100 3247
2 1 28155 2775 3520
3 1 1740 840 3011

 

Rakete: Sojus 2a

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
313703 2640 1740 10228 2024
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 177648 15136 3129
2 1 99725 6545 3129
3 1 25650 2860 3188
4 1 6300 950 3207

 

Rakete: Sojus 2a

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
313703 2640 1740 10228 2024
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 177648 15136 3129
2 1 99725 6545 3129
3 1 25650 2860 3188
4 1 6300 950 3207

 

Rakete: Sojus 2a + H10

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
322499 4776 1740 10228 2024
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 177648 15136 3129
2 1 99725 6545 3129
3 1 25200 2255 3188
4 1 13410 1810 4365

 

Rakete: Sojus 2a / H10

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
296507 3984 1740 10228 2024
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 177648 15136 3129
2 1 99725 6545 3129
3 1 13410 1810 4365

 

Rakete: Sojus 2b

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
316878 3240 1740 10228 2089
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 177668 15136 3130
2 1 99725 6545 3130
3 1 28205 2705 3520
4 1 6300 950 3207

 

Rakete: Sojus 2b + H10

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
325564 5266 1740 10228 2090
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 177668 15136 3130
2 1 99725 6545 3130
3 1 27755 2255 3520
4 1 13410 1810 4365

 

Rakete: Sojus 2b / H10

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
296425 3882 1740 10228 2090
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 177668 15136 3130
2 1 99725 6545 3130
3 1 13410 1810 4365

Bei der Ariane gäbe es die Möglichkeit die kommende ECS-B Oberstufe zu optimieren, die es ja noch nicht gibt, doch ich nehme mal an sie kommt in der geplanten überschweren Version. Hier sehe ich zwei Erweiterungsmöglichkeiten, Die naheliegende ist es zwei Vega Erststufen als Booster zu verwenden. Sie machen die Rakete rund 190 t schwerer. Da Ariane aber mit einem hohen Schubüberschuss startet  würde sie auch ohne die gezündeten P85 abheben. Sie werden dann wie bei der Ariane 3 wenige Sekunden nach dem Start gezündet. Das hat einen Riesenvorteil: Die Startanlage muss nicht modifiziert werden, da die abgase nicht auf den Boden treffen. Die Rakete muss aber angepasst werden. Wie bei der Atlas 2AS muss man an der oberen Befestigung der P85 ein Band um die Rakete ziehen welche den Schub auf die Hülle verteilt. Ich habe dafür mal 1000 kg bei der Leermasse der EPC zugeschlagen. Die beiden P80 erhöhen die GTO Nutzlast auf 14,7 t. Damit hat man eine Option für den Transport zweier schwerer Satelliten. Es würde sogar für drei mittlere Satelliten reichen wenn man sie Speltra wieder einführen würde. Dann ständen 13,5 t für die Nutzlast zur Verfügung, so viel wie drei 4,5 t Satelliten wiegen. Allerdings wird man diese wohl nicht gleichzeitig angeliefert bekommen. eher wird es eine Option für den Transport von Galileo sein – man könnte 10-11 Stück auf einmal starten z.B. je fünf oben und unten, sofern der Platz ausreicht. Ich habe auch eine Variante mit 4 P80 aufgeführt, von denen aber zwei dann beim Start gezündet werden. Das macht Umbauten bei der startplattform nötig. Alternativ müsste man die Geometrie der EAP ändern, sodass sie beim Start mehr Schub liefern. Das wurde ja schon gemacht beim Übergang Ariane 5G zu Ariane 5E allerdings nur bei einem Segment. Man müsste für eine Mindestbeschleunigung den Schub von 11700 auf 13100 kN steigern. Denkbar (hier nicht berücksichtigt) wäre auch ein Betrieb der P85 nach den EAP.

Die zweite Möglichkeit wäre ein größerer Umbau der EPC. Mit einem zweiten Vulcain 2 Triebwerk und einem angepassten Schubrahmen hätte die Stufe genügend Schub um bei der Abtrennung ein  1,16 g  Level zu erreichen. Das müsste die heute hohen Gravitationsverluste von 2400 m/s (Ariane 5 hatte nur 1500 m/s) reduzieren. Nimmt man eine Reduktion auf den Mittelwert zwischen der Ariane 4 und heutigen 5 an, so wird selbst bei einer um 3 t höheren Trockenmasse (1,9 t Vulcain 2, 1,1 t schubrahmen und Subsysteme) die Nutzlast um 1,1 t steigern. Nimmt man die angegebene Nutzlaststeigerungen bei Vulcain 3 Versionen mit weniger Schub als Basis so müsste es sogar noch mehr sein. Da allerdings das Vulcain 2 die teuerste Einzelkomponente ist, wird dies wahrscheinlich nicht ökonomisch sein, aber vielleicht eine Llsung wenn man zwei schwere Satelliten kombinieren kann und sonst Einzelstart durchführen müsste.

Rakete: Ariane 5 ECB

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
794515 12000 2465 10228 2372
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 557000 75000 2692
2 1 188850 14100 4256
3 1 34200 6000 4560

 

Rakete: Ariane 5 ECB + 2 x P80

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
989398 14751 2475 10228 2246
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 748372 89662 2705
2 1 189600 15100 4256
3 1 34200 6000 4560

 

Rakete: Ariane 5 ECB + 4 x P80

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
1182036 16112 1970 10228 2372
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 940204 104678 2720
2 1 189550 15355 4256
3 1 34200 6000 4560

 

Rakete: Ariane 5 ECB 2 Vulcain

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
799421 13156 2465 10228 1980
Stufe Anzahl Name Vollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1 1 557000 75000 2692
2 1 192600 17100 4256
3 1 34200 6000 4560

In der summe hat man drei Raketen mit Nutzlasten von 1400 bis 3500 kg in SSO, 2640 bis 5200 kg in GTO und 12 – 13,5 t in GTO. Es gibt nach wie vor die Lücken, sie sind aber geringer geworden.

2 thoughts on “Die Euroflotte

  1. Ich schrieb ja die ESC-B kommt so wie sie ist. Meiner Ansicht nach wäre es wenn man die werte anderer Stufen sich ansieht alleine da möglich 2 t Masse einzusparen. Dann müsste man gar nichts erweitern und käme auch auf 14 t Nuzzlast. Klar wäre eine vergrößerte Oberstufe denkbar die dann aber wahrscheinlich zwei Triebwerke bräuchte das Optimum liegt bei etwa 50 t Masse.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Diese Website verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahre mehr darüber, wie deine Kommentardaten verarbeitet werden.