Derzeit arbeite ich an einer Erweiterung des Energija Aufsatzes, nachdem \tich letzte Woche einen neuen Aufsatz über die Buran ins Web gestellt habe. \tWas mir dabei auffällt ist die geringe Nutzlast von Energija. Das \tDatenmaterial ist nicht sehr gut. Es gibt weitaus mehr Infos über Buran als \tüber Energija, und so liegen Nutzlastangaben zwischen 88 und 105 t. Das verwunderte mich \tetwas, denn se gibt einige Gründe warum sie höher ein sollte:<\/p>\n
Nach diesen Fakten sollte die Nutzlast höher liegen, auch wenn man die \tRakete z.B. mit der Saturn V vergleicht, die in etwa dieselbe Technologie \teinsetzt, allerdings mit noch schlechteren Werten bei den spezifischen \tImpulsen, also der Energieausbeute.<\/p>\n
\t<\/p>\n
Der Schlüssel liegt in der Leermasse die in den Orbit befördert wird. Bei \tden Space Shuttles sind dies (LWT Version):<\/p>\n
In Wirklichkeit ist also Energija, wie zu erwarten leistungsfähiger. Das \tProblem liegt in der Leermasse des Zentralblocks (Block A) und die ist bei etwa \t905 t \tVollmasse zu hoch. Man kann es mit dem Space Shuttle als direktem Gegenstück \tvergleichen: 29 t für den LWT und 14.2 t für die Triebwerke (die \tTreibstoffmenge ist fast dieselbe). Selbst wenn man sie S-II als Gegenstück \tnimmt, ist die Zentralstufe sehr "massiv".<\/p>\n
Daher sehe ich sehr große Entwicklungsmöglichkeiten. Die Zentralstufe der \tEnergija ist so etwas, wie die erste Ausgabe mit einer neuen Technologie. \tFür die sowjetische Raumfahrt war der Einsatz von Wasserstoff als Treibstoff \tneu und es gab auch nicht wenige Probleme eine Stufe zu bauen, welche den \tTreibstoff kühl hält. Das auch die USA nicht aus dem Stand so etwas \tentwickelt haben, zeigt recht deutlich die Entwicklung der S-II und des \tSpace Shuttle Systems. Die S-II Stufe wurde nach der S-IVB entwickelt und \tbei Apollo war sie der Hauptangelpunkt bei den Bemühungen die Nutzlast zu \tsteigern. Das zeigt der Vergleich von der Saturn V von Apollo 8 und der von \tApollo 15.. <\/p>\n
Das STS unterscheidet sich natürlich von der S-II. Schon alleine die \tUnterbringung der Triebwerke im Orbiter und das veränderte \tMischungsverhältnis von Wasserstoff und Sauerstoff ergeben eine andere \tMassenbilanz. Doch auch hier sieht man die Tendenz zur Gewichtsreduktion, in \tden Schritten normaler Tank, Leichtgewichtiger Tank (ab STS-7) und \tSuperleichtgewichtiger Tank. Die Tabelle informiert über die Verbesserungen \tdes Masseverhältnisses bei beiden Trägern und stellt Energija als Vergleich \tan die Seite<\/p>\n
| <\/td>\n | S-II Apollo 8<\/th>\n | S-II Apollo 15<\/th>\n | STS normaler Tank<\/th>\n | STS LWT<\/th>\n | STS SLWT<\/th>\n | Energija Block A<\/th>\n<\/tr>\n |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vollmasse<\/td>\n | 469,686 kg<\/td>\n | 499,413<\/td>\n | 768000 kg<\/td>\n | 761175 kg<\/td>\n | 768180 kg<\/td>\n | 905000<\/td>\n<\/tr>\n |
| Leermasse<\/td>\n | 40188 kg<\/td>\n | 35381 kg<\/td>\n | 46.600 kg<\/td>\n | 43795 kg<\/td>\n | 40660 kg<\/td>\n | 85000<\/td>\n<\/tr>\n |
| Sauerstoff: Wasserstoff<\/td>\n | 5.2:1<\/td>\n | 5.2:1<\/td>\n | 6.0:1<\/td>\n | 6.0:1<\/td>\n | 6.0:1<\/td>\n | 6.0:1<\/td>\n<\/tr>\n |
| Schub\/Gewicht<\/td>\n | 1.09<\/td>\n | 1.05<\/td>\n | 0.823<\/td>\n | 0.839<\/td>\n | 0.823<\/td>\n | 0.882<\/td>\n<\/tr>\n |
| Voll\/Leermasse<\/td>\n | 11.86<\/td>\n | 14.11<\/td>\n | 16,45<\/td>\n | 17,47<\/td>\n | 18,89<\/td>\n | 10,64<\/td>\n<\/tr>\n<\/table>\n In ihrer technischen Auslegung ist der Block A mit dem Space Shuttle \tvergleichbar, er wiegt jedoch 40-45 t mehr als der externe Tank und \tTriebwerke. Es sollte möglich sein, davon 30-40 t einzusparen, was voll der \tNutzlast für einen Orbit zu gute käme, die dann auf 130-140 t ansteigen \twürde. Was würde dies an Nutzen bringen?<\/p>\n Nun für Buran primär nicht so viel. Es ist davon auszugehen, dass Buran \twie das Space Shuttle ausgelegt ist eine bestimmte Nutzlast zu \ttransportieren und man nicht einfach diese beliebig steigern kann. Beim \tSpace Shuttle sind etwa 5 t mehr möglich, nimmt man dies auch bei Buran an, \tso kann man Energija nur dazu nutzen die Bahn anzuheben. Die MIR befand sich \tauf einer erdnahen Bahn um die Nutzlast für die Sojus Raumschiffe zu \tmaximieren. Bei der ISS war es eher die rasch absinkende Nutzlast des Space \tShuttles. Sobald man eine Raumstation aber aufgebaut hat, ist diese niedrige \tBahn von Nachteil, man muss laufend Treibstoff zur Station befördern um sie \tanzuheben. ohne sie würde die ISS in einem Jahr 100 km an Bahnhöhe verlieren \tund nach 2 Jahren wieder in die Atmosphäre eintreten. Nur 100 km mehr Höhe \thebt die "Überlebenszeit" auf 5 Jahre an, und weitere 100 km steigert sie \tauf mehr als ein Jahrzehnt. Man kann die zusätzliche Nutzlast von Energija \tnutzen um Buran in eine elliptische Bahn zu bringen die in der \tgewünschten Höhe liegt. Die Treibstoffreserven des Orbiters werden dann \tnicht benötigt um die Bahn auf diese Höhe anzuheben. Eine 500 km hohe Bahn \tmit 35 t Nutzlast wäre so möglich. Die zweite Möglichkeit wäre es die Anzahl \tder Booster zu reduzieren. Mit 2 Boostern wäre die heutige Nutzlast \tstartbar. Das würde die Kosten natürlich senken. <\/p>\n Viel mehr Sinn würde die Energija als Schwerlastrakete für \tMarsunternehmen machen. In der Tat gab es in NASA Plänen von 1997 auch die \tIdee, sie dazu einzusetzen. Heute ist davon keine Rede mehr. Nicht nur weil \tdie NASA mit der Ares V selbst eine Rakete in diesem Nutzlastbereich \tentwickelt. Sondern auch weil es heute illusorisch ist die Produktion der \tEnergija wieder aufzunehmen. 20 Jahre Produktionsstipp haben ausgereicht, um \tdie Fertigungsanlagen zu demontieren und die Startanlagen verfallen zu \tlassen. Vor allem haben sich die Russen in den letzten Jahren als sehr \twackeliger Bündnispartner erwiesen. Die ersten zwei russischen Module – von \tder NASA bezahlt – wurden zu spät geliefert und mussten bald gewartet \twerden, weil Teile schlecht gefertigt waren. Eigene Module Russlands wurden \tgestrichen und stattdessen nutzte man die Sojus Kapseln um Touristen oder \tAstronauten von Drittnationen wie jetzt die südkoreanische Astronautin gegen \tBares zu starten. <\/p>\n Eine andere Frage ist es, wie es mit der Zuverlässigkeit der Energija \taussieht. Schließlich werden beim Start 8 Triebwerke mit 12 Brennkammern \tgezündet. Da es nur zwei Starts gab, kann man darüber nur spekulieren. Zum \teinen zeigte das geplante Buran Testprogramm mit zahlreichen unbemannten \tTestflügen die sowjetische vorsichte Haltung. Zum anderen sind leicht \tmodifizierte Triebwerke der Booster bis heute im Einsatz bei der Zenit \tTrägerrakete und dort die Ursache zahlreicher Fehlstarts. doch auch dies ist \tnicht 1:1 übertragbar, denn wiederum modifizierte Triebwerke der Zenit \ttrieben seit einigen Jahren die amerikanische Atlas an – bislang ohne einen \tFehlstart, Aufgrund meiner Erfahrungen mit Triebwerkstechnologien würde ich \tdazu tendieren die Zuverlässigkeit niedriger anzusetzen als beim Space \tShuttle. Feststofftriebwerke sind nach dem Start nicht mehr abschaltbar, \taber sie sind recht zuverlässig. Viel häufiger gab es das Versagen der \tkomplizierten Maschinerie von Gasgeneratoren, Turbinen, Turbopumpen, \tBrennkammern bei Trägern mit flüssigen Treibstoffen. Oftmals kann man \trechtzeitig reagieren – das war auch der Hintergrundgedanke bei der \tKonzeption der Energija, aber nicht immer. Man denke nur an die Explosion \teiner Zenit auf der Startrampe im Januar letzten Jahres.<\/p>\n Energija konnte nicht zeigen wozu sie fähig ist, positiv oder negativ. \tSchade eigentlich. \t<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Derzeit arbeite ich an einer Erweiterung des Energija Aufsatzes, nachdem ich letzte Woche einen neuen Aufsatz über die Buran ins Web gestellt habe. Was mir dabei auffällt ist die geringe Nutzlast von Energija. Das Datenmaterial ist nicht sehr gut. 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