{"id":5478,"date":"2011-10-25T00:33:23","date_gmt":"2011-10-24T22:33:23","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=5478"},"modified":"2012-02-04T16:04:57","modified_gmt":"2012-02-04T15:04:57","slug":"galileo-musste-es-die-sojus-sein","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2011\/10\/25\/galileo-musste-es-die-sojus-sein\/","title":{"rendered":"Galileo: Musste es die Sojus sein?"},"content":{"rendered":"<p>Nun war der Jungfernflug der Sojus 2K (K f&uuml;r Kourou) vom CSG aus. Und in allen Nachrichten wurde das gefeiert. Thomas Reiter antwortete in einem Interview, dass die Ariane nicht zum Einsatz gekommen ist, weil dort vier der Satelliten auf einmal gestartet w&uuml;rden, was zu viele auf einmal w&auml;ren. Eine Argumentation die ich nicht nachvollziehen kann, schlie&szlig;lich liegt man im Zeitplan zur&uuml;ck und die Chinesen bauen auch ihr System auf &#8211; es gibt ein Wettrennen, da beide Systeme dasselbe Frequenzband nutzen und bei St&ouml;rungen wohl der nachgeben muss der noch kein operationelles System hat.<!--more--><\/p>\n<p>Die Gr&uuml;nde sind anderer Natur. Da ist zum einen mal die Bahn und der Aufbau der Galileosatelliten. Die Bahn ist eine 23.000 km hohe mit einer Neigung von 57 Grad. In eine solche kommt ein Satellit nur mit einem Zwei-Impuls Transfer, so wie in die GTO Bahn. Die Galileosatelliten haben wie ihre Pendants auf US-Seite aber keinen integrierten Antrieb. Das bedeutet dass man bei der ECA Oberstufe eine L&ouml;sung finden muss, um den Satelliten von der &Uuml;bergangsbahn in die Endbahn zu bringen. Denn diese ist nur einmal z&uuml;ndbar.<\/p>\n<p>Das zweite ist das es gro&szlig;e Unsicherheiten bei der Startmasse gab und so die Anzahl der Satelliten die mit einer Ariane von 6 auf 4 sank. (Es war mal die Rede, davon dass die urspr&uuml;nglich 680 kg schweren Satelliten bis zu 840 kg wiegen k&ouml;nnten). Bei vier Satelliten pro Flug ist schon ohne den Aufwand f&uuml;r den zus&auml;tzlichen Antrieb die Ariane 5 teurer als die Sojus (70 zu 160 Millionen Euro pro Start). F&uuml;r Galileo h&auml;tte es (anders als dies in den Medien berichtet wurde) auch kein Start vom CSG aus sein m&uuml;ssen. Da die Bahnneigung h&ouml;her als die von Baikonur ist, ist der einzige Vorteil vom CSG, dass die Aufstiegsbahn dort kein bewohntes Gebiet passiert und etwas g&uuml;nstiger ist.<\/p>\n<p>Aber fangen wir mal an zu rechnen. Die Aufstiegsbahn hat folgende Parameter:<\/p>\n<ul>\n<li>Perig&auml;um:\u00a0 250 km,<\/li>\n<li>Apog&auml;um 23.300 km,<\/li>\n<li>Inklination 55 Grad.<\/li>\n<\/ul>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignleft\" src=\"http:\/\/www.esa.int\/images\/MiseCUenCCU2_058,1.jpg\" alt=\"\" width=\"400\" height=\"283\" align=\"left\" \/>Die Geschwindigkeit in dieser Bahn betr&auml;gt 9915 m\/s. Dazu kommen noch 209 m\/s f&uuml;r die Inklination von 55 Grad,, da die Erdrotation hier nur teilweise genutzt werden kann. Das ist dann eine Endgeschwindigkeit von 10224 m\/s, also etwa soviel wie bei einem GTO-Orbit von 10228 m\/s. Im Apog&auml;um muss dann der n&auml;chste Antrieb z&uuml;nden und weitere 1451 m\/s aufbringen. Insgesamt ist also der Geschwindigkeitsbedarf mit dem GSO vergleichbar. In diesen d&uuml;rfte Ariane 5 EC etwa noch 6 t abliefern. Das sollte doch auch ausreichen f&uuml;r die <a href=\"http:\/\/www.arianespace.com\/images\/launch-kits\/launch-kit-pdf-eng\/VS01-launchkit-GB.pdf\">Galileo Satelliten<\/a>, die 700 kg pro St&uuml;ck wiegen.<\/p>\n<p>Gehen wir erst mal zur L&ouml;sung mit integriertem Antrieb. Basierend auf einer GTO Nutzlast von 10.000 kg w&uuml;rde die Ariane 5 ECA noch 10.100 kg in diesen Orbit abliefern. Bei einem spezifischen Impuls von 3188 m\/s (EAM-500 Motor) sinkt die Bruttomasse in den Orbit nach Zirkularisierung auf 6400 kg. Davon muss man dann noch das Gewicht der Triebwerke, Tanks etc. abziehen, Das m&ouml;ge (nach dem Beispiel der EPS-Oberstufe) weitere 430 kg wiegen. Das l&auml;sst noch 5970 kg f&uuml;r die Satelliten &uuml;brig. Das sind bei 700 kg pro St&uuml;ck &uuml;ber 8. Es bleiben dann noch 370 kg f&uuml;r den Dispenser, dass ist ein Zentralmast an dem die beim Start nur 1,6 m breiten Satelliten angebracht sind. Bedingt durch diese Anordnung macht auch nur der Transport in mehrfachen eines Paars (2,4,6,8 &#8230;) einen Sinn.<\/p>\n<p>Ich habe keine Ahnung was ein Apog&auml;umsantrieb in gr&ouml;&szlig;eren St&uuml;ckzahlen (wir brauchten ja etwa 30 davon) kostet, aber ich denke es sind nicht so viel, als dass man die Einsparung damit zunichte machen k&ouml;nnen. Denn f&uuml;r den Transport von 8 Satelliten sieht es nun so aus:<\/p>\n<ul>\n<li>6 Starts der Sojus f&uuml;r 12 Satelliten = 397 Millionen Euro.\u00a0 Entspricht 33 Millionen pro Satellit<\/li>\n<li>1 Start der Ariane 5 mit 8 Satelliten = 160 Millionen Euro. Entspricht 20 Millionen pro Satellit.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Eine zweite Alternative ist es eine Stufe einzusetzen, welche die Satelliten direkt in den Orbit bef&ouml;rdert. Die Auswahl ist recht klein, wenn man nichts neues konstruieren will, gibt es nur noch die EPS Oberstufe, die man dann auf die ESC-A setzen m&uuml;sste, was aber wegen der D&uuml;se zumindest einen Stufenadapter notwendig macht und auch eine schwere VEB.\u00a0 Rechnet man 400 kg f&uuml;r den Stufenadapter und die VEB mit ein, so betr&auml;gt die Nutzlast 11050 kg in den &Uuml;bergangsorbit (mit VEB) und bei einer EPS von 850 kg Gewicht, mit nur je einem Tank f&uuml;r NTO und MMH und einer 1.250 kg schweren VEB betr&auml;gt dann die Nettomasse ohne Stufe und VEB nur noch 4900 kg im Zielorbit, was nur noch f&uuml;r 6 Satelliten inklusive 700 kg f&uuml;r den Smart-Dispenser &uuml;brig l&auml;sst.<\/p>\n<p>Neben der geringeren Performance ist die L&ouml;sung auch zu teuer: bei 170 Millionen Euro pro Start kostet ein Satellitentransport mit 28,33 Millionen Euro nur etwas weniger als ein Sojusstart und eventuell gibt es weitere Kosten f&uuml;r den Stufenadapter).<\/p>\n<p>Nur zur Vollst&auml;ndigkeit halber: Die ESC-B wie die Fregat die Nutzlast direkt in den Orbit bringen k&ouml;nnen. Mit den wenigen vorliegenden Daten errechne ich eine Nutzlast von 5550 kg in den Endorbit. Das entspricht 7 Satelliten und 650 kg f&uuml;r den Smartdispenser. Sie ist wegen der recht hohen Trockenmasse der ESC-B geringer als bei dem eigenen Antrieb. Das ganze ist allerdings recht fehlerbehaftet, da nur die Startmasse der ESC-B bekannt ist und nicht die Masse nach der Z&uuml;ndung (die bei der ESC-A z.B. um 1,2 t geringer ist, wegen dem Stufenadapter und Vorbeschleunigungsraketen). Die Zielgeschwindigkeit ist nahe der f&uuml;r eine Marsbahn und f&uuml;r diese wird auch eine Nutzlast von 7 t genannt, das w&uuml;rde dann f&uuml;r mindestens 8 Satelliten (5600 kg ohne Smart-Dispenser) reichen. Wenn ich 1,25 t von der Trockenmasse abziehe und der EPC zuschlage, dann betr&auml;gt die Nutzlast f&uuml;r den Galileo Orbit 5938 kg, was ausreichen sollte f&uuml;r acht Satelliten.<\/p>\n<p>Die L&ouml;sung die EPS Oberstufe, also die Ariane 5 ES, einzusetzen gibt es auch noch. Sie ist allerdings auch nicht der Sojus &uuml;berlegen und w&uuml;rde nur 4080 \u00a0kg in den Orbit bef&ouml;rdern (entsprechend 4 Satelliten).<\/p>\n<p>Nur mal, weil es mich immer &auml;rgert: Die Ariane 5 ECB sollte ja nicht teurer als die Ariane 5 ECA sein. Dann w&uuml;rde das operationelle System aus 30 Satelliten zu starten kostet basierend auf den bekannten Zahlen mit der Sojus 993 Millionen Euro und mit der Ariane 5 ECB wenn es sie den g&auml;be 640 Millionen Euro &#8211; dabei k&ouml;nnte man sogar 32 Satelliten in den Orbit bringen und h&auml;tte 353 Millionen Euro gespart. Dazu kommen noch die 223 Millionen Euro (es wurde erheblich teurer, ob die Zusatzkosten nur auf die CNES zukamen oder die ESA, weiss der Autor nicht) f&uuml;r das Launchpad der Sojus. Zusammen also mindestens 576 Millionen Euro Einsparungen &#8211; schon ein Drittel der Investitionskosten der ESC-B (wenn man die urspr&uuml;nglichen Kosten von 2002 nimmt w&auml;re sie sogar fast bezahlt gewesen, da sprach man noch von 700 Millionen Euro).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Nun war der Jungfernflug der Sojus 2K (K f&uuml;r Kourou) vom CSG aus. Und in allen Nachrichten wurde das gefeiert. Thomas Reiter antwortete in einem Interview, dass die Ariane nicht zum Einsatz gekommen ist, weil dort vier der Satelliten auf einmal gestartet w&uuml;rden, was zu viele auf einmal w&auml;ren. 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