Galileo – Das hätte nicht sein müssen

Wie bereits in den Nachrichten vermeldet sind die beiden letzten Galileosatelliten in einem falschen Orbit ausgesetzt worden, er ist elliptisch mit einem deutlich zu niedrigen Perigäum (weniger als 14.000 km) und einem 2.000 km zu hohen Apogäum und die Inklination ist auch um 6 Grad zu niedrig. Spekuliert wird nun ob die Satelliten die Bahn mit ihrem eigenen Treibstoff ausgleichen können – ich denke eher nicht.

Was mich verwundert ist, warum man die Satelliten nicht mit einem Apogäumsmotor ausstattet. Dann hätten sie selbst den Orbit anheben können. Wenn sowieso schon Treibstoff für Korrekturen an Bord ist, dann bietet es sich an das System auch für den Antrieb zu nutzen. Sicher es kostet dann mehr, aber der Nutzen dürfte größer sein. Denn die Situation ist derzeit diese:

Die Sojus startet zwei Galileosatelliten (jeder 730 kg schwer) mit Adaptern beträgt die Nutzlast 1600 kg. Das geht in zwei Schritten: zuerst in einem elliptischen Orbit mit einem Perigäum von 200 bis 300 km und einem Apogäum in 23.700 km Höhe. Das wird dann durch eine zweite Zündung zirkularisiert. Der Geschwindigkeitsbedarf ist in etwa genauso hoch wie beim Transfer in den GEO – die etwas geringere Geschwindigkeit um den niedrigeren Orbit zu erreichen wird durch die höhere Bahnneigung von 55 Grad wieder ausgeglichen.

Ab 2015 sollen Ariane 5 ES jeweils 4 Satelliten starten. Die Kosten sind fast gleich: 70 Millionen Euro pro Sojus Start oder 500 Millionen Euro für drei Ariane 5 Starts.

Das grundsätzliche Problem: es gelangen in den Endorbit nicht nur die Satelliten sondern auch die Oberstufen mit Adaptern. Das sind bei einer Sojus 1090 kg mehr Masse (verglichen mit 1460 kg Masse der Satelliten und bei der Ariane 5 sind es 2450 kg + Adapter (wahrscheinlich 2730 kg) verglichen mit 2920 kg für die Satelliten. Das ist also ineffektiv. Zwar wiegen Treibstofftanks, Druckgase und Triebwerk auch etwas aber typisch ein Viertel bis Fünftel der Treibstoffmenge bei kleinen Satelliten. Mit einem Apogäumsantrieb würde die Startmasse von 730 auf 1350 kg steigen, diese müssten aber auf eine Bahn gebracht werden deren Geschwindigkeitsbedarf mit der einer GTO vergleichbar ist. In diesen transportiert eine Sojus 2-1B aber 3060 kg und eine Ariane 5 ECA über 10 t. Bei der Sojus macht es keinen Unterschied. Es reicht nicht für einen dritten Satelliten, aber bei der Ariane 5 kann man schon in der ES-Variante fünf anstatt vier Satelliten transportieren und noch besser, man kann die ECA Oberstufe einsetzen. Die geht beim derzeitigen Profil nicht, weil sie nicht wiederzündbar ist.  Die Ariane 5 ECA könnte sieben anstatt vier Satelliten transportieren – das würde echt Geld sparen, da wäre sogar noch Masse übrig für eine Doppelstartstruktur, denn nebeneinander bekommt man sie nicht unter.

Man hätte Geld gespart, Mit vier Starts einer Ariane und ein Sojus Starts wäre die Konstellation im Orbit – Kosten rund 730 anstatt 1060 Millionen Euro – nicht viel bei dem so teuren Galileo Projekt allerdings etwas was billiger wird. Weiterhin hätte es das CSG entlastete wenn 5 anstatt 12 Starts anstehen. Und so was wie heute wäre wohl vermeiden worden, denn die Bahnen werden schrittweise angehoben und vorher der Satellit jeweils von der Bodenkontrolle ausgerichtet. Selbst wenn ein Manöver schief geht dann kann man es weil es nur eine Teilgeschwindigkeitsänderung ist eher korrigieren und es betrifft nur einen anstatt zwei Satelliten.

Auch sonst scheint es Probleme zu geben. Man hat nach einem Verlust an Leistung im Mai bei den schon im Orbit befindlichen vier Satelliten nun die Leistung um 1,5 db reduziert. Es gibt also neben finanziellen (rund 50% teurer als geplant). daran sind übrigens nicht die Satelliten schuld – jeder kostet rund 40 Millionen Euro und ist damit billiger als der Start – ein guter Beweis, das Satelliten auch „preiswert“ sein können, zumindest wenn man 22 identische baut.

2 thoughts on “Galileo – Das hätte nicht sein müssen

  1. Wenn der Apogäumsmotor die Satelliten um jeweils 10 Mio. € verteuert, dann spart man am Ende dennoch kein Geld, weil die für die Raketen eingesparte Summe geht dann wieder für die Satelliten drauf. Man ändert nur, wer das Geld verdient. Und man verzögert das Projekt weiter, weil den Apogäumsmotor einzubauen die Satelliten-Entwicklung verzögert. Und in der Zeit kostet der ganze andere Galileo-Apparat weiter Geld, und deswegen wäre es wahrscheinlich teurer gewesen, von vornherein auf Apogäumsmotoren zu setzen.

    Klar, jetzt hat der schneller aussehende Plan die Verzögerung eingebracht, weil die Raketen halt doch nicht so zuverlässig waren, wie man anfangs dachte. Mal schauen, was beim Galileo-Lobby-Gewurschtel am Ende rauskommt. Wäre wahrscheinlich nicht verkehrt, die Ariane 5 ES noch mehr Starts übernehmen zu lassen.

    Das allerbeste wäre natürlich eine leichtgewichtige, wiederzündbare, zuverlässige und bezahlbare Oberstufe für die Ariane 5, aber das ist hier schon zig mal geschrieben worden.

  2. Ursache des Galileo-Fehlstarts war übrigens eine eingefrorene Treibstoffleitung, weil Leitungen für (als Druckgas durch Entspannung kaltes) Helium und Hydrazin „thermisch verbunden“ waren. Also so ziemlich genau derselbe Grund, warum bei SpaceX die (testweise) Wiederzündung der ersten Falcon 9 der Version 1.1 schief ging. Dort waren Sauerstoff- und Treibstoffleitung nicht gegeneinander isoliert.

    Schön, dass alle dieselben Fehler machen …

    Wobei sich natürlich auch die Frage stellen lässt, warum die Intertialplattform der Fregat-Oberstufe einen so eingeschränkten Betriebsbereich hat, dass der vorübergehende Ausfall zweier kleiner Thruster bereits dazu führt, dass sie Unsinn aufintegriert und die Orientierung verliert.

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