Das Ende einer Ära

In der letzten Zeit liest man etwas mehr über Ariane und Arianespace, sonst ist die Firma ja eher auf Understatement bedacht und auch die Diskussionen über träger laufen hinter verschlossenen Türen. Was für die Ariane 6 angeführt wird sind die geringere Startkosten. Nach diesem Interview kostet ein Start eines Satelliten auf der Ariane 5 100 Millionen Euro. Doch da die Größe nicht angegeben wird bleiben fragen offen, insbesondere, weil im weiteren Artikel dann auf SpaceX und Ariane 6 verweisen wird – nun hat aber die Falcon 9 eine GTO-Nutzlast von 3,5 t und die Ariane 6 soll 6,5 t erreichen. So macht das keinen Sinn. Wenn man die Umsätze von Arianespace durch die Starts teilt kommt man in einem reinen Ariane 5 Startjahr auf rund 160-170 Millionen Euro pro Start.

Dann gibt es die Auseinandersetzungen um die Ariane 6. Zum einen die über die fehlende Finanzierung und die Rolle Deutschlands. Dann gibt es noch das Interview von dem neuen Arianespace Chef Israel.

Aber ich will mal weiter ausholen: warum war Arianespace erfolgreich und warum ist das heute nicht mehr so?

Schon nach den Testflügen bekam Arianespace Aufträge aus den USA und anderen Ländern. Das lag damals noch primär an den günstigeren Preisen und dem geographischen Vorteil. Ariane 1-3 brauchten aber noch vergleichsweise lange für die Startvorbereitung. Mit Ariane 4 kam der eigentliche Durchbruch. Zum einen war das System flexibel an die Nutzlast anpassbar, zum anderen so nutzlaststark, dass man auch zwei schwere Satelliten zusammen starten konnte. Das System aus wenigen  Basiselementen war vergleichsweise billig und die neue Startrampe ELA-2 trennte Startvorbereitung und Montage der Rakete, mit der folge konnte man schneller starten und öfters. Dazu kam als Push der Ausfall des Space Shuttles und die Privatisierung der kommerziellen Starts in den USA erforderte auch Zeit in der Ariane 4 sich als Standard etablieren konnte und den Großteil des Marktes erobern konnte. Von der US-Konkurrenz erwies sich die Titan als zu teuer, die Delta II als zu leistungsschwach und die Atlas hatte zwei leicht unterschiedliche Größen zu bieten und damit nicht die Flexibilität der Ariane 4.

Noch vor dem Jungfernflug der Ariane 4 beschloss man die Entwicklung der Ariane 5. Allerdings und das war ein entscheidender Fehler zuerst einmal als Träger für Hermes und Columbus d.h. für erdnahe Umlaufbahnen. eine leistungsfähige Oberstufe musste man erst noch nachträglich entwickeln und weil Hermes immer schwerer wurde hatte die Rakete ein zu leistungsschwaches Haupttriebwerk, das ebenfalls im Schub gesteigert werden musste. Vor allem fehlte aber die Flexibilität der Ariane 4.

Heute ist es so, dass Ariane 5 von der ESA subventioniert wird. Die Gründe warum die Rakete zu teuer ist, liegen allerdings nicht primär am Träger. Er ist zwar etwas teurer als geplant, aber der Hauptgrund ist, dass sich die Konkurrenzsituation geändert hat. Ariane 4 und Ariane 5 können bestehen in einem Wettbewerbung unter gleichen Bedingungen, wie er mit den US-Anbietern vorlag. doch die Konkurrenz ist heute ILS und Sealaunch, beides Firmen die einmal Joint Ventures waren mittlerweile aber vorwiegend in russischem Besitz sind. Raketen werden sehr lohnintensiv produziert. Bei Tanks, eigentlich recht einfachen Bauteilen, die man auch woanders fertigt beträgt der Lohnkostenanteil schon 80% woanders liegt er bei 20%, bei komplexeren Teilen wie den Triebwerken ist es noch mehr. Der Grund ist das die Fertigung von wenigen Stück pro Jahr zu gering ist um dafür eigene Maschinen für die Automatisierung zu entwickeln und vor allem die Qualitätskontrolle sehr zeitaufwendig ist. Solange man daher Wettbewerber mit ähnlichen Arbeitslöhnen hat entscheidet das Design, Zuverlässigkeit oder andere Services wie Flexibilität. Man wird aber nie mit einem Konkurrenten mithalten können, bei dem die Arbeitslöhne ein Bruchteil der europäischen sind und das ist bei Russland und China gegeben, nicht umsonst fertigen heute die meisten Firmen in China. Seit Einführung des Euros kommt noch der Wechselkurs hinzu. Vorher musste man in Franc zahlen, einer relativ weichen Währung, doch der Euro hat seit er eingeführt wurde von einem Wechselkurs 1:1 zum Dollar auf 1,37 zuleget, mithin die Rakete für internationale Kunden um 37% verteuert. Wäre Ariane 5 prinzipiell zu teuer so hätten sicher die US-Anbieter mehr Starts bekommen oder die H-IIA, doch dem ist nicht so. Auch diese haben durch die Lohnstruktur teurere Raketen als die Russen oder Chinesen. Dies ist ja nichts neues. Derzeit ist das RD-180 in der Diskussion wegen der Krise mit Russland. Ein RD-180 kostet weniger als ein RL-10, das in der Oberstufe eingesetzt wird, obwohl es den dreissigfachen Schub hat. Die Neuaufnahme der Produktion in den USA wird auf 1 Milliarde Dollar geschätzt – da wundert es nicht, dass Lockheed Martin es in Russland kauft,

Daran wird auch Ariane 6 nichts ändern, selbst wenn sie billiger wird. Eine Triebfeder für diese ist auch dass es weniger Satelliten als noch vor 20 Jahren gibt, wodurch es schwerer wird diese zeitnahe zu kombinieren. Der eine oder andere wird sich wundern warum ich nichts über SpaceX schreibe. Nun SpaceX ist noch nicht die große Konkurrenz. Sie können mit der nur zweistufigen Rakete nur kleine Nutzlasten in einen Ariane 5  kompatiblen GTO transportieren. Wie Musk selbst zugibt maximal 3,5 t anstatt 4,85 t. Dazu kommt die Preiserhöhung auf 70 Millionen Dollar pro Start. Rechnet man dann das pro Kilogramm so ist man beim selben Preis wie Ariane 5. Die Firma ist derzeit nur eine Alternative bei kleinen Satelliten also nur einem kleinen Marktsegment, eher eine Gefahr für die Sojus STK. Mag sein, das sich das mal ändert, aber derzeit hinkt die Firma ihrem Launchmanifest hinterher, musste die Falcon heavy ins nächste Jahr verschieben und der große Run ist auch ausgeblieben. 4 Starts gab es gerade mal letztes Jahr, Arianespace konnte ihren Anteil halten. Vielmehr ging dies auf Kosten von ILS, die genauso viele Starts verloren. Da die Firma offensichtlich im US-Markt stärker präsent sein will muss sich auch noch zeigen, das sie GTO-Starts zeitnah abwickeln kann, bisher ist dies nicht der Fall. Die US-Regierung lässt es sich gut bezahlen, dass sie die Nutzlast unter ihren Bedingungen zu dem von ihr gewünschten Zeitpunkt im Orbit hat. So gut, das ULA es komplett aufgegeben hat, ihre Träger woanders zu vermarkten und bei den Preisen die da gezahlt werden ist das für SpaceX sicher interessanter als mit Arianespace zu konkurrieren.

Doch was kann man daraus an Lehren ziehen? Schon jetzt ist bei der Ariane 6 absehbar dass es wieder auf faule Kompromisse herauskommt. Deutschland will eine Ariane 6 mit derselben Architektur wie die Ariane 5 – das wird garantiert teurer in Entwicklung und Betrieb. Aber es zeigt auch die Grenzen des geographical returns. Man muss für jedes beteiligte Land etwas finden was es fertigen kann, unabhängig ob es die wirtschaftlich und technisch beste Lösung ist. Man kann nicht das Konzept nehmen das am preiswertesten ist, wenn nur zwei Länder in Europa die Technologie beherrschen die man braucht. Entweder man verabschiedet sich von dem Konzept und stellt der Industrie frei die Rakete zu entwickeln die sie für konkurrenzfähig erachten und bezahlt dann eine fixe Summe für die Entwicklung (das die Industrie sie selbst finanziert wird es wohl in Europa nicht geben). Oder man bringt die Länder auf einen gleichen Stand, z,B. indem man ein Triebwerk gemeinsam in Frankreich und Deutschland entwickelt oder Booster in Italien und Schweden. Doch dann wäre ich eher für eine Ariane 5 „2.0“. Man könnte die Architektur der ESC-B überlegen, die zu schwer ist. Air Liquide könnte Astrium Bremen beibringen  leichtgewichtige Cryotanks zu konstruieren. SNECMA und Astrium Lampoldshausen könnten ein preiswerteres und schubstärkeres Vulcain 3, das schon lange gefordert wird gemeinsam entwickeln. Fiat Avio und MT Aerospace könnten zusammen leichtgewichtige Alternativen zu den EAP zu bauen die man auch so auslegen könnte das es mehr als eine Version der Ariane 5 gibt.

Kurzfristig halte ich den Ansatz den Lockheed nun verfolgt um die Atlas erneut zu platzieren für erfolgsversprechend: ein kostenloser Neustart. Angesichts nun 59 erfolgreichen Starts in Folge ist das Risiko überschaubar, es reduziert die kosten für ie Kunden aber um 12%. Versicherungsprämien honorieren leider Langzeiterfolge nicht, dort zählen nur eine kleine Menge an Starts in den letzten Jahren, so wird ILS, wenn sie bis Jahresende, also eineinhalb Jahre lang keinen Fehlstart haben schon wieder die die Prämien von Arianespace erreicht haben. Das könnte abgesichert werden durch die ESA und ist effektiver als die Subventionen.

Ansonsten gibt es natürlich noch die Entscheidung nicht zu subventionieren und nichts neues zu entwickeln. Man wird dann nur wenige Starts durchführen, eventuell gar keine mehr sondern nur noch europäische Starts (also 1-3 Flüge pro Jahr), aber selbst wenn dann die Träger doppelt so viel kosten wie heute, würde man erst nach 25 Jahren (ohne Verzinsung) die gleichen Kosten haben die für Ariane 5 ME und Ariane 6 anfallen.

4 thoughts on “Das Ende einer Ära

  1. In dem Artikel wird die Flexibilität der Ariane 4 erwähnt. Es wird grundsätzlich als etwas Positives dargestellt, wenn durch das Anbringen einer mehr oder weniger großen Anzahl an Boostern eine ganze Raketenfamilie geschaffen wird. Doch ist das wirklich sinnvoll?
    Bekanntermaßen sind kleinere Raketen im Verhältnis teuerer als große. Das ist wohl ähnlich wie bei Supermarktpackungen. Eine Ariane 44l bestand aus insgesamt 7 einzelnen Stufen. Man kann sich hier die Frage stellen, ob es zweckmäßig ist, bei den geringen Stückzahlen, in denen Raketen gefertigt werden, für jede Nutzlastgröße ein passendes Modell anbieten zu wollen. Die Alternative ist eine Rakete wie die Ariane 5 – ein Standardmodell, das gegebenenfalls mehrere Lasten gemeinsam transportiert. Aber Letzteres will man mit der Ariane 6 ja aufgeben.
    Interessant an dem Artikel finde ich die Feststellung, dass ein russisches RD-180 Triebwerk billiger ist als das amerikanische RL-10 der Oberstufe. (Was kosten diese Triebwerke denn überhaupt?) Sollte das der Atlas 5 damit nicht einen deutlichen Preisvorteil gegenüber anderen westlichen Raketen geben? Anscheinend ist dem jedoch nicht so.

  2. Wenn Du im Supermarkt eine Viererpackung Schnitzel kaufst, dann kannst du die anderen drei später essen. Wenn Du bei einem Start nur 70% der Nutzlast ausnutzt so bezahlst Du dagegen den Start voll.

    So kann man Booster weglassen und die Rakete so etwas billiger machen, sie wird nie im Preis skalieren, also halbe Nutzlast = halber Preis, aber man kann wenigstens etwas sparen.

    Bei Einzelstarts ist das fast noch wichtiger als bei den Zweierstarts von Arianen 5, da kann man dann durch die Kombination von Nutzlasten noch was ausgleichen.

    Ariane 4 bestand aus 5 verschiedenen Stufen, die aber nur drei verschiedene Triebwerke einsetzten. Erste Stufe, Flüssigbooster und zweite Stfue setzten im Prinzip die gleiche Technologie ein, unterschieden sich nur in der Größe der Tanks und einigen Kleinigkeiten.

    Laut Forenposts in nasapceflight.com (mit der nötigen kritischen Distanz zu Forenposts) kostet ein RD-180 rund 10-12 Millionen Dollar, ein RL-10 rund 38 Millionen Dollar.

  3. Die Fragestellung, die ich aufwerfen möchte, ist die, ob es denn sinnvoller ist

    a) wie bei der Ariane 4 zu verfahren und mit Boostern verschiedener Art und Anzahl eine ganze Modellpalette aufzustellen oder
    b) wie bei der Ariane 5 mit nur einem Modell alles zu bedienen.

    Letztere Variante hat den Nachteil, dass man eine Rakete hat, die für gewisse Nutzlasten überdimensioniert und damit auch zu teuer ist. Variante a) bietet hier zwar die Möglichkeit, durch das Weglassen von Boostern Kosten einzusparen, dafür ist allerdings der Grundpreis wohl höher, da eine Mehrzahl kleinerer Einheiten verwendet wird. Im Endeffekt kommt es wohl darauf an, welche Modelle bei Variante a) am häufigsten verwendet werden. Bei der Ariane 4 wurde zum Schluss in der Regel nur noch das stärkste Modell Ariane 44l verwendet. Hier wäre wohl eine Version b) Rakete günstiger gekommen.
    Und wenn schon Version a), stellt sich die Frage, wie breit die Modellpalette denn sein sollte.
    Das Beispiel der Atlas V zeigt, dass hier bis zu 5 Booster mit (um eine runde Zahl zu haben) 40 t Masse verwendet werden. Jeder Booster kostet, wie ich mich zu erinnern glaube, ca. 10 Mill. $. 5 Booster kosten somit 50 Mill $. Auch schon eine Menge Holz! Was nun, wenn man nur 2 Booster zu je 100 t Startgewicht verwenden würde? Diese dürften vermutlich billiger sein, wobei die Frage ist, wie hoch die Einsparung tatsächlich ausfällt. Würden die beiden großen Booster zusammen 45 Mill. $ kosten, wäre der Einspareffekt nur beim größten Modell zu erzielen. Würden die großen Booster nur 35 Mill. $ kosten, sähe die Sache günstiger aus. Falls es auch in diesem Fall technisch möglich wäre, die Rakete auch nur mit einem großen Booster zu fliegen, wäre unter Umständen auch hier Variante mit weniger Modellen günstiger.
    Es ist vielleicht eine Frage, die sich nicht grundsätzlich beantworten lässt. Aber es wäre sicherlich interessant, die Problemstellung weiter auszuführen.

  4. Hallo Peter,

    Die Kostenabschätzung einer Rakete ist für Laien schwer und nur bedingt an technsichen daten festzumachen. Vielmehr speilen auch andere Dinge eine Rolle wie Wechselkurse, Arbeitslöhne und Stückzahlen.

    Die Philosophie hinter Ariane 4 war: wir haben ein Modell im Baukastenprinzip, das wir an die Nutzlast anpassen können. Wir starten relativ häufig und kommen so augf eine hohe Stückzahl.

    Bei Araine 5 war die Philosophie die: wir reduzieren die Zahl der Teile und vor allem der Triebwerke mit flüssigen treibstoffen und machen die Rakete so billiger. Wir wollen Doppelstarts durchführen und steigern daher im Laufe der Zeit, dafür ist die startrate geringer.

    Bei Ariane 6 steht nun die startrate im Vordergrund und wieder die hohe Stückzahl bei (im vergleich zur Ariane 4) nochmals weniger Komponenten.

    Mir leuchtet die Motiviation hinter der Ariane 6 ein, da wir heute viel weniger Starts haben als noch in den Neunzigern. Auch das Konzept finde ich nicht so schlecht, man könnte es nur mit der Flexibilität von Ariane 4 verbinden indem man eben 2,3 oder 4 Booster als erste Stufe nimmt anstatt immer fix drei Stück.

    Zur Atlas V – die Booster sind das billigste an der Rakete und sie steigern die Nutzlast enorm von 3,8 auf 8,9 t gto bei der Atlas 500 Serie. Dafür sind die Mehrkosten von 11 Millionen pro Stück ein Klacks, denn ohne booster kostet eine atlas auch schon 187 Millionen.

    Das galt auch schon bei Ariane 4 – das größte Modell war das pro Kilogramm billigste und wurde auch am häufigsten eingesetzt. Wenn ich aber die Nutzlast nicht brauche, dann habe ich immer noch die Möglichkeit Kosten zu sparen indem ich Booster weglasse.

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