kosmologs Europas Zukunft im Weltraum

Wir brauchen eine größere Rakete!

von Markus Landgraf, 05. April 2008, 20:32

Die Ariane 5 ist eine der größten kommerziellen Raketen auf diesem Planeten. Gerade im März hat sie das 20 Tonnen schwere ATV in die niedrige Umlaufbahn auf Zielkurs zur ISS gebracht. Doch es reicht nicht, in Zukunft werden wir eine viel größere Rakete brauchen. Warum?

 Moderne Kommunikationssatelliten, die für den geostationären Orbit gebaut werden haben Massen zwischen 2 und 5 Tonnen, die meisten liegen so bei 3,5 Tonnen. Die Ariane 5 kann locker zwei davon in den geostationären Transferorbit bringen, ihre Maximalnutzlast für diese Art von Missionen liegt bei etwa 9 Tonnen. Entgegen der Vorhersagen von Anfang des Jahrzehnts sieht es nicht so aus, als würden die Satelliten noch schwerer werden. Außerdem scheint die Ariane 5 sehr gut in den jetzigen Markt zu passen, sie hat es immerhin auf 60% des Marktanteils geschafft. Eine noch größere Rakete zu bauen scheint keinen Sinn zu machen, da die Startkosten solch einer Superrakete auch viel höher sind und sich nur rentieren, wenn man die Nutzlast ausnutzt. Dies ist selbst mit der heutigen Ariane 5 nicht immer gegeben. Beim nächsten Start, zum Beispiel, der für den 18. April anberaumt ist, trägt die Ariane weniger als 7 Tonnen. Die übrige Nutzlast wird dafür verwendet, die Neigung der Transferbahn zu reduzieren, damit die Satelliten weniger Treibstoff für den Einschuß in die äquatoriale Zielbahn brauchen. Kommerziell gesehen würde eine noch größere Rakete daher nur Sinn machen, wenn die Anzahl der Satellitenstarts deutlich ansteigt, so dass sich immer genügend Kunden finden, die zusammen starten wollen.

 Hier ist aber de Haken: Der Erfolg der Ariane 5 basiert nicht darauf, dass man sie als kommerziellen Satellitentransporteur ausgelegt hat. Die Historie zeigt sogar, dass bei keinem der Europäischen Raketenprogramme jemals die Vermarktung im Vordergrund stand. Sei es die (leider nicht sehr erfolgreiche) Europa-Rakete oder die Ariane 1, alle wurden mit dem Ziel entwickelt, den Europäischen Regierungen einen unabhängigen Zugang zum Weltraum zu verschaffen. Bei Ariane 5 war die treibende Kraft das Hermes-Progamm, in Rahmen dessen ein bemannter Raumgleiter in eine niedrige Umlaufbahn gebracht werden sollte. Während das Hermes-Programm eingestellt wurde, entwickelte man Ariane weiter, so dass sie zufällig im richtigen Marktsegment war, als Ende der 90er Jahre die Telekommunikationssatelliten tatsächlich schwerer wurden.

Aber kann man denn nicht direkt eine Rakete entwickeln, die kommerziell interessant ist? Vielleicht schon, aber es dürfte sehr schwierig sein, den Markt der Telekommunikationssatelliten über die Zeitspanne der Entwicklung einer Rakete, etwa 10 Jahre, min Konfidenz vorherzusagen. Viel realistischer ist es, Raketen für die Anforderungen der Weltraumforschung zu entwickeln, denn Projekte in der Weltraumforschung haben Entwicklungsdauern, die denen einer Rakete sehr ähnlich sind. Dadurch entstünde automatisch eine Infrastruktur für den Zugang zum Weltraum, die eben auch sehr interessant für den kommerziellen Sektor ist. Hier ist die Ariane 5 wieder ein gutes Beispiel. Die Zuverlässigkeitsanforderungen an die Ariane 5 waren in der Entwicklungsphase sehr hoch, da man ja bemannte Missionen mit ihr fliegen wollte. Nach einigen Anfangsproblemen hat sie sich dann auch als sehr zuverlässiges System erwiesen und daher den für unbemannte Missionen ausgelegten Systemen wie Proton und Sea Launch Marktanteile weggenommen, während diese in letzter Zeit immer wieder mit Fehlschlägen zu kämpfen hatten.

 Wenn wir eine Rakte für die Weltraumforschung entwickeln, warum muss die dan größer sein, als Ariane 5?  Klar ist, dass Forschungsmissionen mit niedrigeren Ansprüchen an die Nutzlastkapazität die bewährte Soyuz verwenden können, die ab nächstes Jahr auch von Kourou aus starten wird. Die beiden ESA Missionen Mars Express und Venus Express sind ja erfolgreich mit diesem Träger gestartet. Die Forschungsmissionen der Zukunft bedürfen aber höherer Nutzlastkapazität. Bereits für die nächste Europäische Marsmission "ExoMars", die einen Rover auf die Marsoberfläche bringen soll, wird eine Ariane 5 benötigt. Die darauf folgende Mission "Mars Sample Return" (für die Mission ist auch der Name "iMars" im Gespräch), benötigt bereits zwei Starts der Ariane, um alle Komponenten, inklusive Rückkehrschiff zum Mars zu bringen. 

 Wenn man sich bei den unbemannten Missionen noch mit mehreren Starts helfen kann, wird eine mögliche Europäische Beteiligung an einem globalen bemannten Explorationsprogramm jedoch eine größere Rakete unbedingt erforderlich machen. Nach dem erfolgreichen Kopplungsmanöver des ersten ATV "Jules Verne" ist ja der Einsatz dieser Technologie in der Exploration des Mondes in aller Munde. Das ATV kann mehr als 7 Tonnen Güter zur ISS bringen, kann man es denn nicht auch zur Versorgung einer Mondbasis oder eines Raumfahrzeugs in der Mondumlaufbahn einsetzen? Leider sind die Anforderungen an die Treibstoffmenge für eine Mondmission deutlich höher, als für einen Flug zur ISS. Die gleiche Variante der Ariane 5, nämlich die Variante "ES", die das 20 Tonnen schwere ATV zur ISS gebracht hat, kann nur etwas über 5 Tonnen in eine niedrige Mondumlaufbahn bringen. Zieht man die Masse für Struktur, Solarpaneele und Triebwerke ab, bleibt für die eigentliche Nutzlast nicht viel übrig. Noch schlechter sieht es aus, wenn man weiteren Treibstoff für den Abstieg auf die Mondoberfläche braucht.

Wie könnte eine solche Großrakete aussehen. Sicher wird man sich an den Technologiebausteinen der Ariane 5 orientieren. Die Struktur der Ariane 5 so wie sie heute ist, müsste allerdings stark verändert werden. Um signifikante Nutzlasten auf die Mondoberfläche zu bringen, müsste solch ein Träger etwa 100 Tonnen Nutzlast in einen niedrigen Erdorbit schaffen. Die Startmasse einer solchen Rakete läge bei über 2500 Tonnen, mehr als 3 mal so hoch wie die der Ariane 5. 

 Eine Europäische Schwerlastrakete könnte so Europa zu einem noch interessanteren Partner in einem globalen Explorationsprogramm machen und gleichzeitig die Europäische Vormachtsstellung bei den kommerziellen Startdienstleistungen festschreiben, denn in der Vergangenheit hat die Entwicklung neuer Raketen zu Forschungszwecken auch immer ihre kommerziellen Einsatz gefunden.

Ähnliche Artikel:


antworten

Artikel kommentieren
 authimage
szmtag