{"id":12651,"date":"2017-07-16T16:31:04","date_gmt":"2017-07-16T14:31:04","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=12651"},"modified":"2017-07-16T16:34:40","modified_gmt":"2017-07-16T14:34:40","slug":"eine-neue-industrie-trotz-hoher-startkosten","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2017\/07\/16\/eine-neue-industrie-trotz-hoher-startkosten\/","title":{"rendered":"Eine neue Industrie trotz hoher  Startkosten"},"content":{"rendered":"<p>Seit Jahrzehnten wird es gebetsm&uuml;hlenartig proklamiert: Wenn erst mal die Startkosten sinken, dann beginnt eine neue &Auml;ra der Raumfahrt. Dann geht man &uuml;ber von der Weltraumforschung zur Weltraumnutzung. Was vorgeschlagen wird, ist zeitgeistabh&auml;ngig. In den Siebzigern waren es gro&szlig;e Kommunikationsplattformen, Energie aus dem Weltraum oder die Atomm&uuml;llentsorgung und Fabrikation im Weltraum. Heute ist es wieder Kommunikation, diesmal mit Flotten kleiner Satelliten und durch Erfahrung klug geworden, prognostiziert man einfach v&ouml;llig neue Industriebereiche, die durch kleinere Startpreise m&ouml;glich w&auml;ren.<\/p>\n<p>Ich stand dem schon immer kritisch gegen&uuml;ber. Aus dem einfachen Grund, das selbst bei kommerziellen Satelliten wie Kommunikationssatelliten die Herstellungskosten weitaus h&ouml;her sind als die Startkosten. Dabei ist deren Herstellung schon durch den hohen Bedarf und die Konkurrenz der verschiedenen Firmen optimiert. Sie basieren auf wenigen Bussen, die dann individuell abgewandelt werden. Trotzdem sind solche Satelliten heute noch eine Investition im mehrfachen Millionenbereich. Einige Angaben:<\/p>\n<ul>\n<li>Bulgariasat 1: <a href=\"https:\/\/spaceflightnow.com\/2017\/06\/22\/head-of-bulgariasat-says-satellite-project-would-be-impossible-without-spacex\/\"> Gesamtinvestitionen<\/a> 235 Mill. $, davon &lt; 61 Millionen f&uuml;r den Start<\/li>\n<li>Visat 2: <a href=\"http:\/\/www.govtech.com\/network\/ViaSats-New-Satellite-Launch-Futhers-Reach-of-High-Speed-Internet.html\"> Satellit 625 Millionen<\/a>, dazu 100 Mill. $ f&uuml;r den Start<\/li>\n<li>Intelsat EPIC Generation: <a href=\"https:\/\/spaceflightnow.com\/2017\/07\/06\/spacex-delivers-for-intelsat-on-heavyweight-falcon-9-mission\/\"> 300 bis 425 Millionen<\/a>, dazu 60-100 Mill. f&uuml;r den Start<\/li>\n<\/ul>\n<p>Man muss nicht mal einzelne Projekte bem&uuml;hen, 2016 betrug der <a href=\"http:\/\/www.sia.org\/wp-content\/uploads\/2017\/07\/SIA-SSIR-2017_full-1.pdf\"> Gesamtumsatz<\/a> aller Satellitenhersteller 13,9 Milliarden Dollar, Launch Services dagegen 5,5 Milliarden Dollar. Ein Satellit ist im Mittel zwei bis dreimal teurer als ein Start, allerdings mit starken Schwankungen, wie auch der Report zeigt: 51% der 2016 gestarteten Satelliten hatten als Hauptfunktion die Erdbeobachtung, sie machten aber nur 12% der Ums&auml;tze aus. Die milit&auml;rische Aufkl&auml;rung machte nur 10% aller Starts aus, doch 44 % des Umsatzes.<!--more--><\/p>\n<h3>Historische Bestrebungen die Startkosten zu senken<\/h3>\n<p>Das ist nun nicht so neu. Schon fr&uuml;her war es so, dass die Nutzlast teurer als der Start war. Das einfachste Mittel ist es mehr als einen Satellit zu bauen. Die Entwicklungskosten waren schon immer h&ouml;her als die Baukosten und diese kann man so auf mehrere Satelliten umlegen. Bei NASA-Planetensonden galt lange Zeit das bei einer \u201emittelaufwendigen\u201c Raumsonde ein zweites Exemplar 30 bis 40% des Ersten kostet. Die Schwankungsbreite war gro&szlig;. Es konnten bei einfachen Sonde auch nur 60-70% sein, beim <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/viking.shtml\">Viking Lander<\/a>, der extrem herausfordernd f&uuml;r seine Zeit war, betrugen die Kisten des zweiten Exemplars nur 15%. Fr&uuml;her wurden viele Satelliten in Serien gebaut. So die Aufkl&auml;rungssatelliten des <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/kh-1.shtml\"> Keyhole Programmes<\/a>, die Mondprogramme <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/ranger.shtml\">Ranger<\/a>, <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/surveyor.shtml\">Surveyor<\/a> und <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/lunar-orbiter.shtml\">Lunar Orbiter<\/a> und selbst Raumsonden im Doppelpack \u2013 auch um sich gegen Fehlstarts oder Ausf&auml;lle abzusichern. Kommunikationssatelliten werden heute noch in kleinen Serien bestellt, allerdings anders als fr&uuml;her oft mit Variationen in der Kommunikationsnutzlast.<\/p>\n<p>Diese Regel gilt noch heute: Die Galileosatelliten von OHB kosten <a href=\"http:\/\/www.focus.de\/wissen\/weltraum\/raumfahrt\/tid-23937\/raumfahrt-das-satellitennavigationssystem-galileo_aid_676194.html\"> 566 Millionen Euro<\/a> \u2013 bei 14 Satelliten also nur 41 Millionen pro Satellit. Bei Wettersatelliten betreibt man dies heute noch Metop wurde in drei Exemplaren gebaut, ebenso die Meteosatsatelliten, die inzwischen in die dritte Generation gehen. Da solche Satelliten Lebensdauern von einem Jahrzehnt haben, lagert man sie dann einfach ein, weil es g&uuml;nstiger ist, drei Satelliten nacheinander zu bauen als nach 5 Jahren einen Zweiten und nach 10 Jahren einen Dritten. Dazu sp&auml;ter noch mehr.<\/p>\n<p>Die USA testeten in den Achtzigern, als sie noch von geringen Startpreisen durch das Space Shuttle ausgingen, zwei andere Systeme. Das eine war die Wartung im Weltraum. Anstatt neue Satelliten zu bauen, wollte man alte Satelliten reparieren, sogar instrumentell aufr&uuml;sten. Es gab aber nur wenige Umsetzungen. Der Satellit <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/sonnenobservatorien.shtml\">SolarMax<\/a> wurde im Orbit repariert, das <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/hst.shtml\">Hubble Weltraumteleskop<\/a> regelm&auml;&szlig;ig gewartet und Instrumente ausgetauscht. Schlussendlich erwies sich die Reparatur im Weltraum als teurer, als ein neuer Start. Man muss zu ihrer Verteidigung aber auch sagen, dass urspr&uuml;ngliche System vorsah den Satelliten zu bergen und auf dem Erdboden nicht nur zu &uuml;berholen, sondern auch mit neuen Instrumenten auszur&uuml;sten und dann erneut zu starten. Doch da die Startkosten dann doppelt so hoch gewesen w&auml;ren, kam man davon ab.<\/p>\n<p>Die zweite Option waren einfache Tr&auml;ger, die man mit Experimenten ausstatten, im Orbit aussetzen und sp&auml;ter bergen wollte. Zuerst kam der amerikanische <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Long_Duration_Exposure_Facility\">LDEF<\/a>, ein 9,7 t schwerer Kasten, in dem 86 meist passive Experimente untergebracht waren (einige hatten einen Bandrekorder f&uuml;r Daten, aber es gab keine Funkverbindung). LDEF war ein Tr&auml;ger f&uuml;r Technologieexperimente wie z.B., wie sich Oberfl&auml;chen im Weltraum ver&auml;ndern oder f&uuml;r Grundlagenforschung, wie z.B. sich Strahlung auf Bakterien und Samen auswirkt. Eureca war das europ&auml;ische Gegenst&uuml;ck, anders als LDEF mit aktiver Stromversorgung und Kommunikationsverbindung. Auch Eureca wurde wieder eingefangen und geborgen. Beide Projekte waren f&uuml;r mehrere Fl&uuml;ge ausgelegt, kamen aber nur einmal ins All. An der Situation hat sich seit 30 Jahren nichts ge&auml;ndert. Weder gab es das revolution&auml;re Tr&auml;gersystem, das die Startkosten drastisch verbilligte, noch eine neue Anwendung f&uuml;r Satelliten. Trotzdem boomt der kommerzielle Startsektor. Um die Jahrtausendwende wurden kommerzielle Erdbeobachtungssatelliten gestartet, erdnahe Kommunikationsnetze durch Iridium und Globalstar aufgebaut. Trotz der durch den Internetboom rapide zugenommen Vernetzung der Erde werden nach wie vor viel Kommunikationssatelliten in den GEO gestartet, inzwischen erg&auml;nzt durch Systeme im MEO f&uuml;r Schiffe und Flugzeuge.<\/p>\n<h3>Preiswerte Satelliten ohne geringere Startkosten<\/h3>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignleft\" style=\"float: left;\" src=\"\/img\/sojus-73-satelliten.jpg\" alt=\"\" width=\"879\" height=\"485\" \/>Nun pl&ouml;tzlich kommt eine Wende. Obwohl sich weder an den Startkosten was ge&auml;ndert hat noch es neue Technologien gibt, sind die Kosten f&uuml;r zumindest kleine Satelliten stark gesunken. Am Freitag startete eine Sojus mit 73 Satelliten, die meisten, 48 f&uuml;r Planetlabs, die nun schon 190 Satelliten im Orbit haben. Planetlabs hat insgesamt 183 Millionen Dollar akquiriert, was nicht nur f&uuml;r den Bau der eigenen Satelliten reichte, sondern auch um Rapideye zu &uuml;bernehmen, die selbst 155 Millionen Dollar in ihr 5-Satellitenprojekt gesteckt haben. Planetlabs ist eine Ausnahme, weil sie enorm viele Cubesats einsetzen, doch etwas gr&ouml;&szlig;ere Satelliten boomen auch. Bei dem Start sind auch Satelliten von Astro Digital dabei, die 165 Millionen Dollar <a href=\"http:\/\/spacenews.com\/astro-digital-raises-funds-to-develop-its-earth-imaging-satellite-system\/\"> gesammelt<\/a> haben und damit 10 6U-Cubesats und 20 gr&ouml;&szlig;ere Satelliten im Gewicht von 20-100 kg bauen wollen. Auch hier kommt man auf nur wenige Millionen Dollar pro Satellit. York Space Systems bietet seine S-Class Plattform kommerziell an: Der 65 kg schwere Satellit kostet je nach gew&auml;hlter Zusatzoption <a href=\"https:\/\/www.yorkspacesystems.com\/?page_id=30\">0,675 bis 1,6 Millionen Dollar<\/a> und kann bis zu 85 kg Nutzlast aufnehmen.<\/p>\n<p>Gut einstellige Millionenbetr&auml;ge klingen immer noch teuer, gemessen an den Kosten gr&ouml;&szlig;erer Satelliten sind diese jedoch billig. Die Kosten eines Satelliten h&auml;ngen zwar von der Gr&ouml;&szlig;e ab, aber nicht linear. Zwar sind die Materialen teuer aber, sie spielen bei den Startkosten keine Rolle. Wenn kohlefaserverst&auml;rkte Kunststoffe 12 $\/kg kosten so machen sie nur einen kleinen Teil der Kosten aus. Gemessen den Kosten pro Kilogramm k&ouml;nnte man die Satelliten aus reinem Gold fertigen und der Kilogrammpreis w&auml;re immer noch kleiner als heute. Bordcomputer sind immer gleich teuer, egal wie gro&szlig; der Satellit ist. Ein Board mit dem BAE 750 RAD Prozessor das weltraumqualifiziert ist kostet 200.000 $ und ein soclhes braucht jeder Satellit.<\/p>\n<p>Eines ist auff&auml;llig: auch wenn bei diesem Start einige &ouml;ffentlich gef&ouml;rderte Satelliten mit dabei waren, wie z.B. der \u201eFlying Laptop\u201c meiner Heimatuni Stuttgart (die leider zwar ein 400 MB gro&szlig;es ZIP-Archiv als Presskit zur Verf&uuml;gung stellt, die echten Informationen aber auf zwei Seiten beschr&auml;nkt, der Rest sind hochaufl&ouml;sende Bilder und Videos). Die meisten Satelliten sind aber von Unternehmen finanziert, nahezu alle sind Startups wie Astro Digital oder PlanetLabs. Das mag ein Schl&uuml;ssel sein. Raumfahrtagenturen vergr&ouml;&szlig;ern die Kosten, indem sie zum einen viel B&uuml;rokratie erzeugen, zum andern selten einfach etwas von der Stange kaufen und meist Speziall&ouml;sungen haben wollen. Auch sind wie schon geschrieben die meisten Satelliten Bestandteile einer Serie. Ich vermute aber der Hauptunterschied ist eine effizientere Herangehensweise beim Design und Bau, aber auch den Anforderungen. Die Satelliten von Astro Digital sind z. B. nur auf 2 Jahre Betriebszeit ausgelegt, &uuml;blich sind sonst mindestens 5-7 Jahre.<\/p>\n<p>Wenn man an Serienbauweise denkt, dann fallen einem aber vor allem die Konstellationen ein. Die einzige Firma, die finanziell abgesichert ist und von der es auch Fortschritte und abgeschlossene Vertr&auml;ge zu vermelden gibt, ist OneWeb. OneWeb wird in der ersten Phase 648 Satelliten starten. Daf&uuml;r hat die Firma 3,5 Milliarden Dollar akquiriert die ausreichen 900 Satelliten (inklusive Ersatzsatelliten) zu bauen. Jeder kostet also nur noch 4 Millionen Dollar \u2013 wobei alleine der Start &uuml;ber <a href=\"http:\/\/spacenews.com\/launch-options-were-key-to-arianespaces-oneweb-win\/\"> 1,5 Millairde Dollar kostet<\/a> \u2013 bei 21 Starts mit der Sojus plus 5 Optionen und 3 Ariane 6 Starts. Inzwischen will die Firma <a href=\"http:\/\/spacenews.com\/oneweb-weighing-2000-more-satellites\/\">1972 weitere Satelliten<\/a> bauen.<\/p>\n<p>Andere Konstellationen gibt es noch nicht \u2013 zumindest nicht als konkrete Projekte. Bei der internationalen Organisation FAA, die Frequenzb&auml;nder vergibt, sind allerdings sehr viele Antr&auml;ge eingegangen. Bei vielen wird es sich aber um reine Reservierungen handeln, denn wenn ein Frequenzband erst mal vergeben ist, kann es kein anderer mehr nutzen.<\/p>\n<p>Kurzum: es gibt heute eine F&uuml;lle von Satelliten, die nicht nur Cubesatgr&ouml;&szlig;e haben, sondern mit etwa 50 bis 100 kg Masse auch gro&szlig; genug sind eine angemessene Instrumentalnutzlast zu tragen. Und sie sind um einiges billiger als gr&ouml;&szlig;ere Satelliten. Inzwischen hat dieser Trend auch die Raumfahrtagenturen erreicht. Die DLR hat im letzten Juni den Feuer&uuml;berwachungssatelliten <a href=\"http:\/\/www.dlr.de\/dlr\/desktopdefault.aspx\/tabid-10891\/1596_read-17992\/#\/gallery\/23115\"> BIROS<\/a> gestartet. Sein Preis ist nicht bekannt, da auch Eigenmittel genutzt wurden, aber die BMFT-F&ouml;rderung betrug 5 Millionen Euro und man kann davon ausgehen, dass diese Forderung ein signifikanter Teil der Projektkosten ist. Es bleibt zu hoffen das sich dies weiter fortsetzt.<\/p>\n<p>Woran es immer noch mangelt, sind Startgelegenheiten. Die Sojus hat zwar 73 Satelliten gestartet, doch 48 waren Dove Satelliten mit jeweils 4,7 kg Masse. Zudem w&uuml;rde ein Fehlstart dann auch gleich 73 Satelliten verloren gehen lassen. Ich habe ja schon geschrieben &uuml;ber die neuen Tr&auml;ger, die sich speziell an Cubesats wenden. Satelliten von 100 kg aufw&auml;rts k&ouml;nnen derzeit nur bei gr&ouml;&szlig;eren Tr&auml;gern mitfliegen. Da g&auml;be es die Vega, Rockot, Minotaur C, PSLV und Epsilon mit Nutzlasten von 0,9 bis 2,4 t in den LEO oder 0,65 bis 1,5 t in den SSO. Ein Run auf diese Tr&auml;ger ist bisher ausgeblieben, mit Ausnahme der <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/pslv.shtml\">PSLV<\/a>. Woran liegt es? Zu teuer, zu unflexibel? Nun wir haben gesehen, dass aus dem Stand eine neue Industrie entstand. Ich bin &uuml;berzeugt, dass wenn diese Nachfrage anh&auml;lt, man auch bald die entsprechenden Tr&auml;ger entwickeln wird. Derzeit werden ja <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/electron.shtml\">Electron<\/a> und Launcher One entwickelt. Die reichen aber nicht f&uuml;r die gr&ouml;&szlig;eren Satelliten aus. Die finanzkr&auml;ftigen Milliard&auml;re haben diesen Markt bislang ignoriert. Elon Musk hat die Falcon 1e die f&uuml;r diese Satelliten geeignet war. eingestellt, Benzo strebt nach Suborbitaltourismus und gro&szlig;en Tr&auml;gern. Paul Allen strebt mit der Stratolaunch auch eine gr&ouml;&szlig;eren Rakete an, wobei man &uuml;ber die Rakete nur wenig wei&szlig;, Stratolaunch konzentriert sich auf das Flugzeug und &uuml;berl&auml;sst die Entwicklung der Rakete ATK.<\/p>\n<p>Doch die Entwicklungskosten der Falcon 1 sollen nur 90 Millionen Dollar betragen haben \u2013 weniger als Astro Digital oder Planetlabs f&uuml;r ihre Satellitenflotten aufgebracht haben. Sie hatte immerhin 500 kg Nutzlast. Ich glaube das wir, wenn dies nicht nur ein Ph&auml;nomen bleibt, bald auch neue Tr&auml;ger mit 1-2 t Nutzlast sehen werden.<\/p>\n<h3>Ph&auml;nomen oder best&auml;ndig?<\/h3>\n<p>Diese Frage ist der Knackpunkt. Es muss ja alles wieder refinanziert werden. Die meisten Satelliten, die derzeit gestartet werden, sind Erdbeobachtungssatelliten. Doch gibt es gen&uuml;gend Abnehmer f&uuml;r die Produkte? Die kommerziellen Satelliten die Digiglobe die schon seit 20 Jahren ihre Erdbeobachtungssatelliten betreiben verkaufen die meisten Bilder an Regierungsorganisationen. Diese betreiben auch eigene Satellitensysteme und Europa stellt die Produkte der Sentinels sogar &ouml;ffentlich und kostenlos zur Verf&uuml;gung. Vor allem haben die Satelliten ja eine kleine Aufl&ouml;sung und erfassen so gro&szlig;e Fl&auml;chen und stehen in Konkurrenz. Astro Digital will mit ihrer Flotte global den ganzen Planeten einmal pro Tag erfassen \u2013 und das ist nur eine Betreiber. Ob sich f&uuml;r alle Betreiber auch Kunden finden, die daf&uuml;r sorgen, dass die Kosten wieder hereinkommen? Das ist die Frage.<\/p>\n<p>Noch einmal um den Faktor 10 gr&ouml;&szlig;er sind die Investitionskosten in ein erdnahes Satellitensystem f&uuml;r die Kommunikation. Da Globalstar und Iridium mit ihren beiden Systemen um die Jahrtausendwende Schiffbruch erlitten sind Investoren vorsichtig. Ich denke alle warten mal ab, wie dies bei Oneweb verl&auml;uft. Schreibt die Firma schwarze Zahlen, so wird man die anderen Systeme, f&uuml;r die man nun Frequenzen reserviert hat, umsetzen, ansonsten verschwinden diese in der Schublade wie um die Jahrtausendwende die Systeme von ICQ und Teledisk auch mit Hunderten von erdnahen Satelliten. Diese Systeme haben den rapiden Ausbau von Handynetzen selbst in Entwicklungsl&auml;ndern untersch&auml;tzt ebenso wie den Ausbau von Glasfasernetzen f&uuml;r Internet und wollten beides &uuml;ber Satelliten abwickeln.<\/p>\n<h3>Fazit<\/h3>\n<p>Wie sich gezeigt hat, ben&ouml;tigt man nicht niedrige Startkosten, um mit Raumfahrt Geld zu verdienen. Es geht darum, dass die Gesamtrechnung aufgeht. Derzeit haben wir einen Wandel bei konstanten Startkosten, ja bezogen auf diese kleinen Satelliten sogar recht hohen Startkosten (pro Kilogramm Masse). Das zeigt auch der oben verlinkte Report. Das meiste Geld wird n&auml;mlich nicht mit dem Bau oder Start umgesetzt, sondern mit der Infrastruktur am Boden (man multipliziere nur mal Millionen von Satellitensch&uuml;sseln, Receivern etc. mit ihrem Verkaufspreis) und den Services. Bei 260 Milliarden Gesamtumsatz der Industrie die Satelliten, Raketen aber auch Bodenanlagen und Services vermarktet gehen weniger als 20 Milliarden in das Space Segment, also das, was im Welktraum landet. F&uuml;r den Gesamtprofit ist es dann auch nicht wesentlich ob die Starkosten 5,5 Milliarden oder 3 Milliarden betragen.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg01.met.vgwort.de\/na\/07c7b3c198b0480fb010233026664889\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"\/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Seit Jahrzehnten wird es gebetsm&uuml;hlenartig proklamiert: Wenn erst mal die Startkosten sinken, dann beginnt eine neue &Auml;ra der Raumfahrt. Dann geht man &uuml;ber von der Weltraumforschung zur Weltraumnutzung. Was vorgeschlagen wird, ist zeitgeistabh&auml;ngig. In den Siebzigern waren es gro&szlig;e Kommunikationsplattformen, Energie aus dem Weltraum oder die Atomm&uuml;llentsorgung und Fabrikation im Weltraum. 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