Ist eine Einmal-Raumstation billiger?

Die frühen Raumstation, Skylab und Saljut 1-5 waren nur für eine zeitlich begrenzte Nutzung ausgelegt. Skylab wurde 171 Tage lang bewohnt, 8-9 t der Startmasse waren Verbrauchsgüter. Etwa für weitere 60 Tage hätten diese gereicht. Mit Saljut 6 begann die Ära der Raumstationen die regelmäßig mit Vorräten versorgt wurden. Damit stiegen die Aufenthaltszeiten, man konnte nun aber auch immer größere Raumstationen aufbauen. Nach den Saljut kam die Mir mit schon mehreren Modulen und heute ist die ISS im Orbit mit noch mehr Modulen.

Gerade bei der ISS hat sich die Situation allerdings geändert. Die Mir wurde noch zu Sowjetzeiten gebaut. Dank bis zu 100 Starts der Sojus Rakete und entsprechend niedrigen Kosten durch Serienbauweise war ihre Versorgung weitgehend preiswert, zumal dort auch nur 3 Astronauten dauerhaft und  6 temporär waren. Die ISS wiegt viermal mehr als die Mir und hat eine Stammbesatzung von 6 Astronauten (es sollten sogar mal sieben sein). Die Versorgung würde daher teuer werden. Doch das schien kein Problem. Haupttransportmedium wäre das Space Shuttle. Es könnte pro Flug rund 12 t Güter und zudem eine komplette Besatzung transportieren, so viel wie zwei Sojus Kapseln und 5 Progress Transporter zusammen.

Doch bevor die Station fertiggestellt wurde war die Ausmusterung des Shuttles beschlossen. Seitdem gibt die NASA 3 Milliarden Dollar pro Jahr für die Station aus, und das obwohl im letzten Jahr ESA, JAXA und Roskosmos die meisten Güter transportierten. Wie teuer wird es wohl dann erst wenn die Startfrequenz ansteigt? Dieses Jahr startet das letzte ATV. Dann fallen rund 7 t Versorgungsgüter pro Jahr weg. Die müssen nun die Amis in mindestens drei, eher vier Flügen zusätzlich starten.

Jeder Transporter ist ein einfaches Raumfahrzeug, das selbst in Serienfertigung doch so viel wie ein mittelgroßer Satellit kostet. Sein Start braucht eine Trägerrakete und die Operationen müssen auch bezahlt werden. Dabei ist typischerweise nur ein Drittel der Gesamtmasse Fracht. Ein ATV kostet rund 450 Millionen Euro, das für rund 7 t Fracht. So stellt sich die Frage: wäre eine Raumstation die man einmal startet, benutzt und nach Verbrauch der Ressourcen aufgibt billiger? Das ganze hat natürlich noch andere Aspekte. So wurde an Bord von Skylab mit drei Astronauten dreimal so viel geforscht wie auf der ISS mit sechs Astronauten.´(Dafür reservierte Zeit) und das der Tatsache, dass man die Station in zwei Schritten erst mal gewöhnlich machen musste. In 171 Tagen wird an Bord der Skylab 3040 Stunden geforscht. 2011 waren es an Bord der ISS 2013 als Spitzenwert 37,5 Stunden pro Woche, das sind 1950 Stunden im Jahr – Skylab hatte die halbe Besatzung und war nicht mal ein halbes Jahr bemannt. Pro Crewmitglied ist die ISS um den Faktor 7 ineffizienter. Warum? Die langen Aufenthaltsdauern erfordern sehr viel körperliche Übungen für die Reduktion des Abbaus und die Station muss dauernd in Schuss gehalten werden. Das alles fällt weg bei einer Einmal-Station.

Zudem sind heutige Lebenserhaltungssystem effektiver. Skylab, war noch dazu mit sehr ineffektiven Lageregelungssystemen ausgerüstet. Die ISS hat letztes Jahr rund 24-25 t Verbrauchsgüter bekommen. Davon sind etwa 4 t Treibstoff. Pro Besatzungsmitglied ist der Verbrauch auf ein Viertel von Skylab gesunken.

Nun wird es bald die SLS geben. In der ersten Version hat sie mindestens 70 t Nutzlast, wahrscheinlich sogar mehr. Mit einer Oberstufe soll diese auf 105 t steigen und bessere Booster sollen sie auf 130 t anheben, abhängig vom Booster sogar auf 170 t. Nimmt man die 105 t Version an, zieht 5 t für einen höheren Orbit ab (macht keine Orbitanhebung nötig) so bleiben 100 t übrig. Das sind 23 t mehr als bei Skylab. Würde man diese in Vorräten investieren (22 t mehr, Rest Verpackung) so könnte man 6 Personen über eineinhalb Jahre versorgen. Danach wäre die Station Schrott. Die Versorgungsflüge würden dann nur Besatzungen, Materialen für Experimente und leicht verderbliche Güter transportieren. Wäre das billiger als die ISS?

Nun man kann einen Break-Even Point berechnen. Die ISS kostet bis 2017 135 Milliarden Dollar. Sie wird dabei knapp 8 Jahre mit voller Besatzung betrieben. Das entspricht in Nutzungsdauer 6 Einmal Raumstationen die dann rund 22 Milliarden Dollar kosten darf – Skylab kostete inflationskorrigert 16,6 Milliarden Dollar, würde eine solche Einmalstation genauso viel kosten, dann wäre das billiger. Die ISS wird dann billiger weil durch die sehr lange Aufbauzeit die vielen Labore der Aufbau extrem teuer war. Betriebt man sie wie geplant bis 2024, so werden die kosten auf 165 Milliarden steigen, man braucht nun aber schon 10 Einnmalstationen um sie auszugleichen – dann ist man am Break Even Point.

Der Vergleich ist natürlich sehr schwierig, so nutzte das Skylabkonzept eh schon vorhandene Apollo Hardware, baute z.b. eine S-IVB zur Raumstation um, Trägerrakete und Raumfahrzeuge waren auch vorhanden. Auf der anderen Seite gab es noch weitere Träger und ein Skylab B die nicht gestartet aber finanziert wurden und ein Bau einer Raumstation im 18 Monatsrhythmus könnte dank Serienproduktion auch deren Kosten senken. Experimente könnten laufend verbessert werden ohne sich an vorhandene Installationen zu binden. Man wäre flexibler. Nichts müsste so konstruiert werden, dass es 10 Jahre lang funktioniert. Das würde einiges verbilligen. Auch dürfte man viel mehr Zeit für die Forschung haben wie bei Skylab. Das habe in obigem Preisvergleich nicht berücksichtigt. Nimmt man das hinzu, dann wäre die Einmalstation enorm im Vorteil. Ich denke es ist eine Alternative zur ISS und die SLS hatte einen Zweck und die USA endlich wieder eine eigene nationale Raumstation.

Eine studie für ein derartiges Labor gibt es schon. Es geht von einer Aufenthaltsdauer von 500 Tagen und einer Besatzung von 4 aus und hält es für durchführbar. Sieben wären sicher bei dem Volumen von 495 m³ auch möglich. Darüber hinaus könnte man mit den bemannten Zubringern auch Vorräte mitbringen und so die Betriebsdauer verlängern.

3 thoughts on “Ist eine Einmal-Raumstation billiger?

  1. Hab die Studie letzte Woche gelesen, als alle noch heftig über die ISS Zukunft diskutiert haben. (Das ist ja inzwischen abgeflaut, weil scheinbar Rogosin wieder den Mund zu voll genommen hat.) Eine durchausdenkbare Möglichkeit.

    Aktuell halte ich ja es am wahrscheinlichsten, dass Boeing die BA-2100 durchdrücken wird. (Ich sage das deshalb, weil Boeing aktuell der größte Profiteur an der ISS ist.)

  2. Fakt, die ISS mit seiner Struktur hat keine Zukunft. Zukünftige Entwicklungen erfordern neue Lösungen, wie eine offene Struktur. Vor einen Jahr präsentierte TSINMASCH auf einer Konferenz eine 3 Etagen Orbitalstation, selbst die ständige Anwesenheit von Kosmonauten wird ernsthaft in Frage gestellt. Eine Produktion von seltenen Materialien, Monokristallen als auch für Biotechnologie ist auf einer Orbitalstation mit Kosmonauten nicht möglich. Das ist auch Fakt.

    Eine Einmal-Raumstation für begrenzte Aufgaben hat auch natürlich seine Vorteile.

  3. Es gab ja auch schon Vorschläge, Labors und Wohnbereich als zwei unabhängige Stationen zu bauen. Wenn beide in einem Abstand von einigen hundert metern fliegen, könnte die normalerweise unbemannte Laborstation für Reparaturen und Wartung mit einer einfachen Kapsel erreicht werden. Für Transferzeiten von wenigen Minuten braucht die keinen Komfort zu bieten, und ein Hitzeschild ist auch nicht nötig. Die Wohnstation könnte zur Schwerkrafterzeugung rotieren, mit einem aufblasbaren Ring. Für Wohnquartiere / Sportstätten sind keine sperrigen Racks nötig, die sich in aufblasbaren Strukturen nur schlecht installieren lassen.

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