Lohnt sich privat finanzierte Raketenentwicklung?

Wenn alles gut geht, dann ist, wenn dieser Artikel online ist, die Elektron schon zum ersten Mal geflogen. Selbst wenn sie bei diesem ersten Testflug keinen Orbit erreichen sollte, so hat die Firma schon einen Rekord sicher. Es ist der erste Start einer vollständig finanzierten Trägerrakete in den Orbit. Rocket Lab hat bisher 148 Millionen Dollar von Investoren akquiriert und ist die erste Firma, die ganz ohne Finanzspritze vom Staat auskommt. Vorher schaffte das nur die deutsche OTRAG, doch die musste ihren Betrieb einstellen, bevor man einen Test einer Rakete ansetzen konnte, die auch einen Orbit erreicht.

Ich halte es für keinen Zufall, das Rocket Lab die Gelder für eine kleine Trägerrakete zusammenbekommen hat, und greife das Mal auf, ob sich generell eine rein private, also nicht irgendwie quer über staatliche Startaufträge lange vor dem Jungfernflug finanzierte Raketenentwicklung lohnt.

Die Kosten

Relativ eindeutig ist es mit den Kosten der Entwicklung. Wie bei anderen Entwicklungen auch wird sie immer teurer je größer die Rakete ist. Das ist auch kein Wunder und in anderen Branchen so: Die Entwicklung des Airbus 380 war sicher teurer als die der kleineren Modelle. Je größer, desto teurer ist die Entwicklung nicht nur bei Raketen. Zum Glück ist der Zusammenhang nicht linear. Die Vega hat die 15-fache Nutzlast, kostete in der Entwicklung aber nur das 5-fache. Die Ariane 6 wird die 140-fache Nutzlast haben und das 27-fache kosten. Es gibt Fixkosten wie für die Startbasis, Nutzlastintegration, Teststände. Auch diese werden teurer, wenn die Rakete größer wird, aber eben nicht proportional. Für eine Firma lohnt sich daher als Einstieg zuerst eine kleine Trägerrakete. Scheitert man, so hat man nicht so viel Geld in den Sand gesetzt. Ist man erfolgreich, kann man eine größere Rakete entwickeln. In jedem Falle gewinnt man Erfahrungen und Wissen, das einem beim nächsten Träger nützt, indem man Kosten begrenzt oder Fehler vermeidet. Zuletzt kann man Teile der Rakete wiederverwenden. So die erste Stufe als Oberstufe einer größeren Rakete oder die komplette Avionik. So verwundert es nicht das SpaceX mit der Falcon 1 begann und derzeit werden mit der Firefly und LauncherOne zwei weitere Träger in diesem Nutzlastsegment von 100-250 kg entwickelt.

Die Einnahmen

Kein Träger nutzt einem etwas, wenn man keine Kunden gewinnt. Es bietet sich daher an den Träger so auszulegen, das er möglichst viele potenzielle Nutzlasten gewinnen kann. Schon jetzt wird es schwierig. So viele kommerzielle Starts gibt es nicht. Die meisten Starts werden nach wie vor von Regierungen durchgeführt. Bei manchen Modellen sind es 100 % aller Starts. Da ist es von Vorteil, im richtigen Land zu sitzen. So ist Rocketlab zwar eine Firma, die in Neuseeland fertigt und startet. Der Firmensitz ist aber in den USA. Das wundert nicht, denn die US-Regierung vergibt nur Aufträge an US-Unternehmen. Das ist auch woanders so, aber nicht überall. In Europa hält sich die Unterstützung eigener Träger in Grenzen, wie Startaufträge Italiens und Deutschlands an US-Provider zeigen. Indien startet ihre schweren Kommunikationssatelliten auch mit ausländischen Trägern -. primär, aber weil ihre eigene GSLV Mark III dem Zeitplan hinterherhinkt und sie keine andere Wahl haben.

Die meiste Nutzlast, gemessen in Kilogramm pro Jahr, hat man heute bei einem Träger mit 10 bis 20 t LEO Nutzlast. Damit kann man alle kommerziellen GEO-Nutzlasten starten, aber auch zahlreich schwere US-Nutzlasten. In den Segmenten darunter geht die Zahl der weltweiten Starts dann schon von 30 auf unter 10 Nutzlasten pro Jahr zurück. Die USA haben z.B. keine Trägerrakete mehr, die 2 bis 7 t transportiert. Orbital hat ihre Antares, die da rein passt, gar nicht erst zertifizieren lassen.

Unter 2 t gibt es derzeit relativ viele Starts. In diesem Bereich liegen zahlreiche kleine Erdbeobachtungssatelliten aber auch Flotten von Cubesats. Davon profitierten Vega, PSLV und selbst teure Träger wie die Minotaur C. Günstig für die Anbieter ist auch das die russischen Träger auslaufen. Die Dnepr wird keinen Start mehr durchführen und die Rockot hat abnehmende Startzahlen.

Die Konkurrenz

Ideal ist es, wenn man keine Konkurrenz hat oder billiger als die Konkurrenz ist. Doch das ist selten der Fall. Gerade in dem Segment mit den meisten Starts, also dem oben erwähnten Segment von 10 bis 20 t Nutzlast mit etwa 25 bis 30 kommerziellen Starts pro Jahr, plus nationalen Aufträgen gibt es schon viel Konkurrenz. Für kommerzielle Starts sind es Proton, Falcon, Ariane, Atlas, H-IIA. Im unteren Segment kann auch noch die Sojus STK mithalten und mit der GSLV Mark III kommt noch ein Träger hinzu. Dazu gäbe es noch nicht kommerzielle Träger wie die Delta 4. Die Konkurrenz wäre noch größer, wenn Chinas Träger nicht durch Exportverbote weitestgehend ausgeschlossen werden. Trotzdem ergattern sie ab und an auch einen Start, wie gerade eben einen eines Palapa-Kommunikationssatelliten für I7ndonesien. Dazu kommen dann noch nationale Starts, die jedoch schwer kalkulieren sind. In den USA buchen nach wie vor USAF und NRO die Atlas V und Delta 4. Die NASA nur die Atlas. Ausnahmen von der Regel gibt es, doch wenige. Bei der NASA sind es Missionen, die für sie relativ preiswert sind. Die starten dann auch mal auf einer Falcon. Dazu gehören Small Explorers oder multinationale Unternehmen wie JASON. Die zweite Ausnahme sind Aufträge, bei denen der Staat einen Teil der Kontrolle abgibt und nur noch das Ergebnis kauft. Dazu gehören Transporte zur ISS oder Satelliten schlüsselfertig im Orbit, wie der letzte NRO-Start der von Boeing in Auftrag gegeben wurde. Mit mehr dieser Aufträge würde der Markt offener werden und mehr die Startpreise als Zuverlässigkeit oder Rating des Unternehmens zählen.

Warum klappt es bei der Elektron?

Bei ihr kommt alles zusammen. Wir haben einen kleinen Träger (geringe Entwicklungskosten), den man noch dazu relativ teuer anbietet (5,9 Millionen Dollar für maximal 150 kg Nutzlast – eine Vega mit 16-facher Nutzlast kostet nur das sechsfache. Damit ist die Chance groß die Entwicklungskosten bald refinanziert bekommt. Vor allem aber haben wir einen neuen Markt, der von den bisherigen Trägern nicht bedient wird. Seit einigen Jahren floriert der Markt der Cubesats, aber auch kleinen Satelliten bis zu wenigen hundert Kilogramm Masse. Eine PSLV hat dieses Jahr erstmals mehr als 100 dieser Satelliten auf einmal ausgesetzt. Es gibt viel mehr zu startende Nutzlasten als Startgelegenheiten. Das führte schon dazu das SpaceFlight eine komplette Falcon 9 buchte, obwohl sie viel zu groß ist. Mittlerweile hat man sich wieder von SpaceX getrennt, weil die Firma ihren Startplan nicht einhalten kann und bei Rocket Lab einen Start gebucht. Es gibt relativ wenige Satellitenstarts in sonnensynchrone Umlaufbahnen, bei denen man so kleine Nutzlasten mitnehmen kann, so ist die bisher wichtigste Startgelegenheit ein Flug zur ISS. Entweder als Sekundärnutzlast an der Oberstufe, oder – noch paradoxer – ein Cubesat wird als Fracht im Druckmodul zur ISS befördert, dort von den Astronauten umgeladen und mit einem Deployer freigesetzt. Das ist deswegen paradox, weil durch die zusätzlichen Kosten für den Bau des Vehikels und dessen begrenzter Nutzlast die kosten pro Kilogramm so deutlich ansteigen. Für die Betreiber ist die Bahn nicht ideal. Sie lässt keine vollständige Erfassung der Erde zu. Anders als in sonnensynchronen Bahnen gibt es Schattenperioden (Batterie/Abschaltung nötig, höherer thermaler Stress) und durch die Nähe zur Erde verglüht ein Satellit in spätestens zwei Jahren wieder. Kurzum: Die Electron bedient einen expandierenden Markt und so verwundert es nicht, dass die Firma schon einige Startaufträge fest und Optionen für weitere hat und damit rechnet, die Rakete im monatlichen Abstand zu starten.

Klappt es auch woanders?

Das die Electron gute Chance auf einen finanziellen Erfolg hat, wenn es keine technische Probleme gibt, sieht man auch daran, dass es zwei Konkurrenten gibt: Firefly und LauncherOne. Doch dem ist nicht automatisch so. Sealaunch ging bankrott, primär weil die Zenit zu oft versagte. Stratolaunch bastelt seit Jahren am Konzept und hat zumindest den Träger mehrmals ausgetauscht. Die Athena steht nach wenigen Starts in den Neunzigern am Boden und bei der Taurus (nun Minotaur C) haben zwei Fehlstarts und der hohe Preis die Kunden vergrault.

Besonders im erwähnten Segment von 10 bis 20 t Nutzlast, entsprechend 3-7 t in den GTO gibt es zwar die meisten potenziellen Kunden, aber auch die höchsten Investitionskosten und die meiste Konkurrenz. Für dieses Segment will ich eine Abschätzung machen. Ariane 6 und Vega werden 3,8 Milliarden Euro kosten, inklusive neuer Anlagen am Boden. Nimmt man die Vega heraus, so sind es immer noch 3,1 Milliarden Euro. Nehmen wir an, eine private Firma schafft das für die Hälfte, das ist schon eine optimistische Annahme, das sind dann 1,8 Milliarden Dollar. Bei so viel Konkurrenz, darunter sehr zuverlässige Typen und Billiganbieter wird man sicher nicht mehr als 40% des Marktes erreichen. Selbst Arianespace konnte 50% nur halten, als kurzzeitig es kaum US-Starts gab und noch keine russische Konkurrenz. Bei 40 Starts (mit Regierungsnutzlasten) sind das 16 pro Jahr. Würde der Anbieter sich preislich bei Falcon 9 und Ariane 62 einordnen (5 t in GTO, 62 – 74 Millionen Dollar pro Start), sagen wir 70 Millionen Dollar pro Start, wie sähe dann die Rechnung aus?

Nun man müsste zuerst mal die Investoren befriedigen. Wenn die ihre 1,8 Milliarden Dollar nach 10 Jahren mit 2% Zinsen wiedersehen wollen, dann müsste man 180 Millionen Dollar für die Abzahlung und 36 Millionen Dollar für die Zinsen pro Jahr erwirtschaften, macht rund 13,5 Millionen Dollar pro Start. Das sind schon ein Fünftel des Startpreises und eine Belastung, die ein Anbieter nicht hat, wenn seine Trägerrakete vom Staat finanziert wurde oder schon lange im Markt ist, dass er seien Entwicklungskosten wieder hereinbekommen hat. Ein solcher Anbieter könnte dann die Startkosten senken, um den neuen Wettbewerber zu verdrängen und das senkt in jedem Falle die Einnahmen. Vor allem ist es aber illusorisch zu glauben, dass man von Anfang an kommerziellen Erfolg hat. SpaceX wurde 2002 gegründet, hatte 2006 den ersten Start. Erste Aufträge für die Falcon 9 gab es erst 2011 und erst 2013/4 waren es sehr viele Aufträge. Mit zwei Totalverlusten in den letzten beiden Jahren ist diese Boomphase schon wieder vorbei. Das heißt, selbst wenn alles reibungslos geht, dann dauert es Jahre, bis die Firma die angestrebte Startrate erreicht. Das bedeutet auch: Vorher hat sie Fixkosten aber nur wenige Einnahmen. Sie müsste also viel mehr als die 25% des Startpreises als Gewinn erlösen, um nur die Investitionskosten wieder zu amortisieren. Regierungen sind noch konservativer, zumindest wenn sie den Träger nicht mitentwickelt haben, wie auch SpaceX zeigt, die bisher gerade mal drei NASA-Aufträge gewonnen haben, die nicht mit dem CRS-Kontrakt zusammenhängen. Ein Anbieter sollte also eher für die ersten Jahre nur mit kommerziellen Nutzlasten rechnen, was den Markt um 30-40% verkleinert.

Ich halte es für keinen Zufall, das Blue Origin, die Zweiten die nun eine Trägerrakete in diesem Bereich entwickeln, von Jeff Benzos Privatschatulle (Amazongründer) abhängen. Ich glaube kaum das man sonst genügend Investoren gefunden hätte. Das zeigt sich auch bei Kistler. Die Firma versuchte Ende der Neunziger eine eigene Trägerrakete zu entwickeln. Das Konzept war auf Kostenreduktion getrimmt so z.B. durch Verwendung der NK-33/43 Triebwerke die es schon gab und Wiederverwendung der Rakete. Trotzdem musste die Firma Konkurs anmelden, als durch die Dot-Com Blase der Finanzmarkt vorsichtiger wurde und Fonds absprangen.

Eigentlich wäre in dem Markt eine Bereinigung überfällig. Es gibt weltweit zu viele Träger. Zwei in jeder Nutzlastklasse (wenn man die in Zweierpotenzen abstuft) würden reichen – zum einen als Redundanz zum anderen um den Bereich besser abzudecken und drei Weltraumbahnhöfe für hohe Bahnneigungen, äquatoriale Bahnen und mittlere Bahnneigungen würden auch ausreichen. Das ist wegen der nationalen Eigenheiten illusorisch. Aber woanders haben wir das schon. Es gab bis 1980 auch mehr Hersteller von Verkehrsflugzeugen. Dann stellten McDonnell-Douglas und Lockheed den Bau ein und Tupolew folgte mit dem Ende des Kalten Krieges. Heute werden alle großen Verkehrsflugzeuge (auch für Russland) von Airbus und Boeing gefertigt und keiner redet mehr von einem nationalen Flugzeug, außer vielleicht China. Es wäre auch bei militärischen Starts möglich. Dazu müsste nur mit der Nutzlast auch das Personal von der richtigen Nation sein, kein Problem, wenn man die Spaceports und Träger multinational betrieben würde, aber wahrscheinlich ein Gedanke der Militärs und Politiker nicht in den Sinn kommt.

So aber denke ich nicht das es langfristig so viele Nutzlasten gibt das alle neuen Träger und die alten überleben werden. Denn es wird viel entwickelt. Orbital entwickelt eine neue Trägerfamilie, ULA die Vulcan, SpaceX die Falcon Heavy, Russland die Angara Familie, China die lange Marsch 5,6,7 und nun auch noch eine reihe von neuen Feststoffträgern für kleine Nutzlasten, Blue Origin die New Glenn. Europa die Ariane 6 und Vega C. Dann gibt es noch Firefly Alpha, Interorbitals Neptun, Launcher One, Epsilon, Super-Strypie und SS-520 um nur mal die zu nennen, die ich ohne Nachschlagen aus dem Kopf aufsagen kann. 1966 starteten die USA mit nur fünf Typen mehr Nutzlasten als heute. 1982 schaffte Russland den absoluten Rekord eines Landes – 108 Starts mit nur vier Typen: Kosmos (25), Sojus (61), Proton (10) und Zyklon (12). Letztes Jahr gab es 85 Starts weltweit mit 16 Trägern. Muss man mehr sagen?