{"id":17540,"date":"2024-06-30T09:37:21","date_gmt":"2024-06-30T07:37:21","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=17540"},"modified":"2024-06-30T09:37:21","modified_gmt":"2024-06-30T07:37:21","slug":"das-prometheus-eine-verpasste-chance-fuer-die-esa","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2024\/06\/30\/das-prometheus-eine-verpasste-chance-fuer-die-esa\/","title":{"rendered":"Das Prometheus \u2013 eine verpasste Chance für die ESA"},"content":{"rendered":"
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Ich schließe an meinen Blog zum Jungfernflug der Ariane 6<\/a> an, und zwar indem ich eine Alternative offeriere, nicht nur zur Ariane 6, sondern auch der Vega und Sojus. Bevor nun Einwände kommen: ich betrachte das natürlich aus der Sicht der damaligen Zeit. Die Ariane 6 wurde im Dezember 2014 vorläufig und im Juli 2016 endgültig beschlossen, das Prometheusprogramm startete 2017. Damals war die Sojus noch aktiv und wurde auch gut von der ESA gebucht.
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\nDen Entschluss für Prometheus war ja eine Folge der Aufträge, die an SpaceX gingen. Ziel war ein neues Triebwerk, das bedeutend billiger ist als das Vulcain 2. Meine Idee: man hätte da ja überlegen können, ob man wirklich die Ariane 6 baut oder doch nicht eine neue Rakete oder bessere eine Gruppe von Trägern entwickelt. Für mich macht die Entwicklung eines Triebwerks ohne eine Trägerrakete keinen Sinn. Für Ariane 6 sprach damals wohl, dass sie auf bestehender Technologie aufbaut und man erwartete daher auch einen ersten Start im Jahr 2020. Eine neue Rakete würde länger in der Entwicklung brauchen. Aber wie wir heute wissen, dauerte die Entwicklung von Ariane 6<\/a> sehr viel länger als geplant, ja sogar länger als die Entwicklung der Ariane 5, obwohl diese komplette neu konstruiert wurde. Hätte man 2017 die Entwicklung einer Prometheus Rakete beschlossen, so wäre sie wohl heute auch startbereit.<\/p>\n

Das europäische Problem<\/h4>\n

Europa ist im Prinzip in der gleichen Situation wie Indien<\/a> und Japan<\/a>: die eigenen Raumfahrtprojekte ergeben eben einige Starts pro Jahr, die sich zudem in dem Zeitraum auf drei verschiedene Träger verteilen. Traditionell kommt dann noch der kommerzielle Markt hinzu. Obwohl es schon seit Jahren so war, das Arianespace Marktanteile verlor und gestützt werden muss, rechnete man doch fest mit diesem Sektor bei der Entwicklung der Ariane 6.<\/p>\n

Finanziell ist es so, dass die ESA in etwa ein Drittel des NASA-Budgets hat, es betrug 2023 7,08 Milliarden Euro<\/a>. Dazu kommen noch Aufträge durch andere europäische Institutionen wie Eumetsat und vor allem der EU: Viele Starts in den letzten Jahren entfielen auf das Klimaprojekt Kopernikus und das Navigationssystem Galileo. Die Satelliten baut und startet die ESA, aber es sind Projekte der EU. Hoffen (sicher sind sie nicht) kann man noch auf nationale Starts. Frankreich setzt fast nur auf eigene Träger. Die beiden anderen großen ESA Einzahler Deutschland und Italien buchen auch gerne woanders, wenn es so billiger wird.<\/p>\n

Nimmt man das Gesamtvolumen von ESA und EU für Raumfahrt so sind wir bei etwa 10 Milliarden Euro pro Jahr. Zum Vergleich: die USA gaben im selben Jahr über 73 Milliarden Dollar für ihre Weltraumaktivitäten aus<\/a>.<\/p>\n

Da die USA für ihre nationalen Starts nur eigene Träger verwenden, ist das Auftragsvolumen für US-Unternehmen also rund siebenmal größer als das für Arianespace. Selbst wenn sich dies dann auf zwei große Launch Service Provider und einige kleinere verteilt, führt das zu einer ausreichenden Startzahl. Grumman \/ ATK, als Nachfolger von Orbital führt mit der Antares<\/a> nur ISS-Versogrungsmissionen durch, im Schnitt drei Starts pro Jahr. Das reicht aus um die Entwiclklung und den Einsatz zu finanzieren. Die Firma wechselte trotz des Lieferstopps von RD-191 Triebwerken nicht dauerhaft zur Atlas\/Vulcan, sondern baut nun Triebwerke eines anderen US-Herstellers ein.<\/p>\n

Der Vorteil des Prometheus für das europäische Problem<\/h4>\n

Der Schub (Vakuum) des Prometheus von anfangs 1.000 kN, inzwischen auf 1.200 kN gesteigert, ermöglicht es, mit einem Triebwerk die gesamte Nutzlastpalette abzudecken, die damals Vega, Sojus und Ariane 5<\/a> bzw. Ariane 6 abdeckten.<\/p>\n

Bei 1.200 kN Vakuumschub kann ein Prometheus eine etwa 90 t schwere Rakete antreiben. Zusammen mit einer Oberstufe basierend auf der für die Vega E<\/a> entwickelten Lyra Stufe und dem Mira Triebwerk mit rund 100 kN Schub wäre so eine Stufe mit 70 t Startmasse bei einem oder der doppelten Masse bei zwei Triebwerken möglich. Weitere Booster mit Prometheus Triebwerken könnten diese Zentralstufe ergänzen und so die Nutzlast steigern.<\/p>\n

Ich habe das schon zweimal vorgerechnet. Einmal mit einem konventionellen Ansatz vergleichbar Ariane 4 \u2013 einer Zentralstufe mit zwei oder drei Triebwerken und kleineren Boostern, oder radikaler \u2013 es gibt nur die rund 70 t schweren Booster und die Oberstufe. Die Nutzlast ist fast gleich und liegt in etwa in diesen Regionen:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Anzahl Prometheus<\/th>\nNutzlast (LEO, 5 Grad)<\/th>\nLEO GTO, 5 Grad<\/th>\nVergleichbar<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
1<\/td>\n2.800 kg<\/td>\n–<\/td>\nVega C<\/td>\n<\/tr>\n
2<\/td>\n6.700 kg<\/td>\n2.200 kg<\/td>\nSojus<\/td>\n<\/tr>\n
3<\/td>\n11.000 kg<\/td>\n4.000 kg<\/td>\nAriane 62<\/td>\n<\/tr>\n
4<\/td>\n14.500 kg<\/td>\n5.500 kg<\/td>\n<\/tr>\n
5<\/td>\n18.000 kg<\/td>\n7.000 kg<\/td>\n<\/td>\n<\/tr>\n
6<\/td>\n21.500 kg<\/td>\n8.500 kg<\/td>\n<\/td>\n<\/tr>\n
7<\/td>\n25.000 kg<\/td>\n11.000 kg<\/td>\nAriane 64<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Eine Rakete würde damit nicht nur die drei bisher eingesetzten Varianten ersetzen. Sie bietet zudem weitere Optionen, speziell für GTO-Missionen gibt es nun vier Varianten die bei leichten bis schweren GTO-Kommunikationssatelliten liegen (2-5 Booster) sowie eine für einen Doppelstart von einem leichten und einem mittelschweren oder zwei mittelschweren Satelliten im Doppelstart (6+7 Booster).<\/p>\n

Die Serienfertigung<\/h4>\n

Der Hauptvorteil dieser Architektur ist die Stückzahl. Zurück zum Entwicklungsbeginn. Damals starteten vom CSG aus im jährlichen Mittel:<\/p>\n