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FLUG REVUE 12/2016

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Raumfahrt-EXTRA Ariane 6

Raumfahrt-EXTRA Ariane 6 Europas Billig-Rakete Günstiger soll sie werden und dabei so zuverlässig sein wie ihre Vorgängerin: Bei der Ariane 6 versucht Airbus Safran Launchers den Spagat zwischen Kosten und Qualität, um im Trägerraketen-Markt wettbewerbsfähig zu bleiben. Fotos: ASL, DLR (2) 76 FLUG REVUE RAUMFAHRT EXTRA 2016 www.flugrevue.de

Von ULRIKE EBNER Den Hauptunterschied zwischen dem aktuellen und dem künftigen Arbeitspferd unter den europäischen Trägerraketen fasst Gerald Hagemann in einem Satz zusammen: „Die Ariane 5 wurde getrieben durch Technologie. Die Ariane 6 hat den Fokus auf den Kosten.“ Hagemann ist bei Airbus Safran Launchers (ASL) für Raumfahrtantriebe zuständig. Das Anfang 2015 von Airbus Defence and Space und Safran gegründete Gemeinschaftsunternehmen ist für Entwicklung und Bau der Ariane 6 verantwortlich. Sie soll von 2020 an das bisherige Flaggschiff Ariane 5 ablösen, in einer Übergangszeit bis 2023 werden beide Raketen parallel betrieben. Denn die Ariane 5 ist zwar äußerst zuverlässig – im Oktober gelang der 74. erfolgreiche Start in Folge –, aber im internationalen Vergleich zu teuer. „Es geht nicht nur um SpaceX, sondern auch um China, Russland, Japan und Indien“, sagt Hagemann. Für den Start einer Ariane 5 müssen Kunden rund 160 Millionen Euro berappen. Bei SpaceX gibt es einen Start mit einer neuen Falcon 9 schon für 62 Millionen Dollar (rund 56 Mio. Euro). Eine bereits verwendete SpaceX-Rakete kann 8,3 Tonnen Nutzlast künftig noch deutlich günstiger in einen geostationären Orbit bringen. ZWEITE CHANCE FÜR DEN OBERSTUFENMOTOR VINCI Geplant sind bei der Ariane 6 Einsparungen von bis zu 50 Prozent im Vergleich zu ihrer Vorgängerin. Damit will man mit dem Startpreis pro Kilogramm Nutzlast von SpaceX mindestens gleichziehen oder ihn sogar unterbieten. Rund drei Milliarden Euro kostet die Raketenentwicklung, davon kommen 2,4 Milliarden Euro von der europäischen Raumfahrtagentur ESA. Mit einer Investition von etwa 400 Millionen Euro trägt die Industrie zwar nur einen relativ geringen finanziellen Anteil, doch erstmals in der europäischen Raumfahrtgeschichte sind kommerzielle Unternehmen voll für Entwicklung und Industrialisierung einer Trägerrakete verantwortlich. Anders als SpaceX setzt ASL bei der Ariane 6 nicht auf Wiederverwendbarkeit, denn dafür wären deutlich mehr als die derzeit angepeilten zehn bis elf Starts pro Jahr nötig. Nichtsdestotrotz arbeiten die Ingenieure bereits an Nachfolgekonzepten (siehe Infokasten auf S. 78). Kosteneinsparungen sollen bei der Ariane 6 zum einen durch eine schlankere Unternehmensstruktur bei ASL und optimierte Abläufe erreicht werden, zum anderen auch durch die Übernahme vorhandener Komponenten. So wird die Erststufe abgeleitet von der Ariane 5 ECA (Evolution Cryotechnique Type A), die hauptsächlich für kommerzielle Satellitenstarts genutzt wird. Als Antrieb der Ariane 6 dient das Vulcain 2.1 – eine Überarbeitung des in den 1980er Jahren für die Ariane 5 entwickelten Haupttriebwerks. Das Vulcain funktioniert nach dem Nebenstromverfahren, bei dem ein Teil des Wasserstoffs und des flüssigen Sauerstoffs in einem Vorbrenner gezündet wird, um so Pumpen für die Treibstoff- und Oxidatorförderung anzutreiben. Das Vulcain 2.1 bietet einen Vakuumschub von 137 Tonnen, also etwa zwei Tonnen mehr als der jetzige Ariane-5-Hauptantrieb. Um Kosten zu sparen, setzt ASL beim Vulcain 2.1 unter anderem auf additive Fertigung. Beispielsweise erhält das Triebwerk einen Gasgenerator, der anstatt aus hunderten Einzelteilen nur noch aus drei gedruckten Metallkomponenten besteht. Zudem werden elektrische Pumpen und eine Auxiliary Power Unit (APU/ Hilfstriebwerk) verwendet, damit der Tank auch ohne laufendes Triebwerk bedrückt werden kann. Jeweils 350 Tonnen zusätzlichen Schub beim Start liefern die neuen Feststoffbooster P120. Sie werden auch an der Erststufe der kleineren europäischen Vega-C-Rakete genutzt, die momentan von Avio und der italienischen Raumfahrtagentur ASI entwickelt wird. In der Ariane-6-Oberstufe kommt mit dem Vinci ein Triebwerk zum Einsatz, das eigentlich für die Ariane 5 ME (Midlife Evolution) gedacht war. Die Arbeiten an Vinci begannen bereits um die Jahrtausendwende, doch ins Weltall geflogen ist der Raketenmotor noch nie. „Die Entwicklung wurde nach dem Fehlstart einer Ariane 5 im Jahr 2002 zurückgestellt“, erklärt Hagemann. Nachdem die von Deutschland favorisierte Weiterentwicklung der Ariane 5 Ende 2014 zugunsten der von Frankreich bevorzugten Ariane 6 gestrichen wurde, bekommt das kryogene Oberstufentriebwerk nun eine neue Chance. Dabei setzen die Entwickler beim Vinci-Antrieb auf das Expander-Cycle- Verfahren: Der flüssige Wasserstoff umströmt zur Kühlung zuerst die Brennkammer, wird dabei verdampft und treibt dann eine Turbopumpe für die Treibstoffförderung an. Als Oxidator wird flüssiger Sauerstoff verwendet. Das Besondere an Vinci: Es ist wiederzündbar. „Dadurch kann die Ariane 6 Nutzlasten in andere Orbits befördern, als das bisher möglich ist“, sagt Hagemann. Interessant ist das unter anderem für Transporte zur ISS, das Aussetzen von Galileo-Satelliten – und für Missionen in den tieferen Weltraum. KOSTEN SPAREN DURCH GEDRUCKTE METALLTEILE Weil das Vinci nicht mehr ganz neu ist, überarbeitet ASL das Triebwerk. Das bisherige System mit Zündkerzen soll durch eine Laserzündung ersetzt werden. Anstelle zusätzlicher Tanks wäre dann nur eine kleine Elektronikbox nötig, die den 200 Watt starken Laser steuert. Das würde Kosten sparen. Anders als in der ursprünglich entwickelten Version, bei der auf die beengteren Raumverhältnisse der Ariane 5 ME Rücksicht In Lampoldshausen entsteht derzeit ein Prüstand für ganze Oberstufen. Im Höhenteststand (vorne links) wird das Vinci im Vakuum erprobt. www.flugrevue.de FLUG REVUE RAUMFAHRT EXTRA 2016 77

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