Europa muss mit der Entwicklung einer Ariane-R beginnen – jetzt.

Ariane 6 (künstlerische Darstellung): Europas neuste Rakete ist hoffnungslos veraltet bevor sie überhaupt zum ersten Mal fliegt. (Quelle: esa.int)

Vor etwa sieben Jahren hatte Europa, beziehungsweise Arianespace, die Firma, die für Europa die Ariane-Rakete betreibt, ein grosses Problem: das Problem kam von der anderen Seite des Atlantiks, hiess Falcon 9 und war eine neue, kostengünstige Rakete einer kalifornischen Emporkömling-Firma namens SpaceX, die der Ariane 5, Europas zuverlässigem Arbeitspferd in der Weltraumfahrt, immer mehr Kunden abspenstig machte. Der grossmaulige Chef der kalifornischen Firma machte ebensolche Ankündigungen, er wolle seine ersten Raketenstufen wiederverwenden, was natürlich lächerlich war, denn wenn das gehen würde bzw. sich lohnen würde, hätte man das in Europa längst getan. War ja klar, dass dieses Vorhaben zum Scheitern verurteilt war, fand man in Europa, aber das Problem bestand trotzdem: die Falcon 9 war einfach deutlich günstiger als die Ariane 5, und man monierte, das läge natürlich daran, dass das US-Militär die Rakete subventionieren würde, indem es höhere Preise für die eigenen Starts bezahlte. Alles in allem sehr unfair, fand man, aber es musste was dagegen unternommen werden. So wurden die europäischen Länder zusammengerufen und man einigte sich darauf, eine Nachfolgerakete für die Ariane 5 zu entwickeln (Überraschung: sie sollte Ariane 6 heissen und 2020 zum ersten Mal starten), die darauf ausgerichtet war, günstiger als die Falcon 9 zu sein. Damit, und ein paar zusätzlichen europäischen Abnahmegarantien für künftige Ariane-Starts, so dachte man, wäre die Ordnung in der Welt wiederhergestellt.

Spulen wir vorwärts zur Gegenwart: SpaceX gibt es immer noch, die erste Stufe der Falcon 9 landet mittlerweile bei fast jedem Flug zuverlässig entweder neben dem Startplatz oder auf dem Drohnenschiff im Meer – einige dieser ersten Stufen wurden mittlerweile sogar zehn Mal wiederverwendet. Neben der Falcon 9 ist mittlerweile auch die Falcon Heavy geflogen, die mittlerweile stärkste operative Rakete der Welt. Das US-Militär kauft weiterhin fleissig Starts bei SpaceX ein, aber es sind insgesamt zu wenige, als dass der Vorwurf der „Subvention“ haltbar wäre – SpaceX ist es einfach gelungen, eine Rakete zu entwickeln, die deutlich günstiger ist als die Ariane 5 – und mindestens gleich zuverlässig. SpaceX hat mittlerweile mit der Entwicklung einer wesentlich grösseren Rakete begonnen, die vollständig wiederverwendbar ist: dem Starship, das eine Nutzlast von über 100 Tonnen in den tiefen Erdorbit hat und rund 6 Millionen US-Dollar pro Start kosten soll – rund zehn Mal weniger als die Falcon 9, die viel weniger Nutzlastkapazität hat. In ein paar Wochen soll zum ersten Mal die ganze Starship-Rakete zusammengesetzt sein und zu einem Testflug rund um die Welt starten. Und die Ariane 6? Die ist immer noch nicht gestartet, es wird wohl 2022 bis es soweit ist – wegen Corona, wie es bei Arianespace heisst, obwohl die Pandemie SpaceX offenbar nicht gross aufgehalten hat. Die Ariane 6 ist überholt, bevor sie überhaupt zum ersten Mal geflogen ist. Und dann war auch noch die Ariane 5 fast ein Jahr lang wegen eines technischen Problems gegroundet…

Zudem tut sich nun auch etwas in China: Die aufstrebende Raumfahrtnation im Fernen Osten hat Ende 2020 ein kleines, unbesatztes Space Shuttle getestet, das von einer konventionellen Rakete ins All gebracht wurde und dort sogar einen Satelliten ausgesetzt hat, bevor es wieder – auf einer Piste – landete. Vor ein paar Wochen nun folgte nun der Test eines wesentlich grösseren, suborbitalen Raumfahrzeugs, das nach einem kurzen Flug wieder – wiederum auf einer Piste – gelandet ist. Gerüchten zufolge soll das Ziel Chinas die Kombination dieser zwei wiederverwendbaren Raumfahrzeuge sein: also ein kleines Shuttle, das auf der Spitze (oder dem Rücken?) eines grösseren ins Weltall startet. Die beiden könnten zusammen ein komplett wiederverwendbares System ergeben. Auch wenn sich das erst bestätigen muss, auch wenn die beiden Raumfahrzeuge erst noch in dieser Kombination erfolgreich fliegen müssen, die Kosten des ganzen Systems unbekannt sind, und auch wenn Chinas Anteil am kommerziellen Satellitenmark heute sehr klein ist, ist die Frage berechtigt: wer würde darauf wetten, dass die Ariane 6, bei der alle Stufen weggeworfen werden, im Betrieb immer noch günstiger ist als dieses neue chinesische System?

Das Ziel des Ariane-Programms war immer der unabhängige Zugang Europas zur Erdumlaufbahn: Vor allem die grossen Staaten Deutschland, Frankreich, England und Italien wollten stets in der Lage sein, selbst Satelliten ins All starten zu können, ohne Zustimmung der USA (oder der Sowjetunion / Russlands). Erst mit der Zeit kam der kommerzielle Aspekt der international verkauften Satellitenstarts dazu. Dieser half den Europäern, die Kosten für ihren Zugang zum Weltraum vergleichsweise tief zu halten. Der nicht-kommerzielle Aspekt des Ariane-Programms lässt sich natürlich auch mit der Ariane 6 erfüllen: für die Europäischen Staaten spielt es keine grosse Rolle, ob sie ihre eigenen Satelliten für ein paar zehn Millionen mehr starten können als in den USA oder in China. Doch ohne die „Subvention“ durch kommerzielle Starts wird das ganze Programm teurer – die stehende Infrastruktur wie die Produktionslinien und Startzentren sowie die Gehälter von tausenden von Ingenieurinnen und Ingenieuren müssen ja auch irgendwie finanziert werden. Wenn Europa künftig im Weltraummarkt mitmachen will, braucht es ein konkurrenzfähiges Produkt, und in diesem Fall heisst dies eben: eine vollständig wiederverwendbare Rakete.

Statt Ariane 7 nennen wir sie Ariane-R, R für „reusable“, „réusable“, oder von mir aus „rezyklierbar“. Für einstufige Flüge in die Erdumlaufbahn ist die Erde schlicht zu massiv – wir brauchen also zwei Stufen, die beide wiederverwendbar sein müssen. Eine Wiederverwendung einer ersten Stufe setzt voraus, dass man dessen Triebwerk für die Landung nochmals starten kann, denn leistungsstarke, grosse Raketenstufen sind nach der Abtrennung typischerweise zu schnell für Fallschirme (wie SpaceX vor über 10 Jahren schnell herausgefunden hat), zudem ist eine Landung im korrosiven Meerwasser nicht gerade hilfreich, wenn man die Triebwerke später wiederverwenden will. Deshalb fallen Feststoffe als Option weg, bleiben also die Flüssigtreibstoffe. Ariane 5 und 6 nutzen Wasserstoff-Sauerstoff auf der ersten Stufe, mit dem in Europa entwickelten Vulcain-Triebwerk. Das Problem ist nur: Vulcain ist nicht auf Wiederverwendung ausgelegt, und Wasserstoff-Sauerstoff ist zwar effizient, sorgt aber auch für grosse, klobige Raketenstufen. Zum Glück hat die ESA aber tatsächlich ein neues, auf Wiederverwendung ausgelegtes Raketentriebwerk in der Entwicklung: dieses heisst „Prometheus“ und wird mit Methan-Sauerstoff betrieben. Mit einem Schub von knapp 100 Tonnen ist es mit dem Merlin-Triebwerk der Falcon 9 Raketen von SpaceX vergleichbar – und käme wohl auch in einer ähnlichen Konfiguration (ein „Cluster“ auf der ersten Stufe) zum Einsatz. Für die Bergung der ersten Stufe würde sich natürlich die Landung auf einem Schiff im Meer vor Kourou (dem ESA-Weltraumbahnhof in Französisch Guayana) anbieten – oder, je nach Nutzlast, auch ein Rückflug zum Startplatz. Gerade, wenn es schnell gehen soll, muss man das Rad nicht neu erfinden.

Wichtig ist bei der Entwicklung aber, dass man nicht einfach die Falcon 9 kopiert, mit wiederverwendbarer erster Stufe und einer zweiten Stufe, die jedes Mal weggeworfen wird. Denn dann würde sich die tragische Geschichte der Ariane 6 wiederholen: die Ariane-R wäre bei ihrem Erstflug bereits veraltet. Stattdessen braucht es hier einen „Leapfrog“, einen mutigen Sprung nach vorn, direkt zum konkurrenzfähigen Produkt – nämlich  zu einer Rakete mit einer wiederverwendbaren Oberstufe. Zur Erinnerung: das SpaceX Starship (das viel grösser sein wird als eine Ariane-R), die neue Entwicklung aus China, die Rakete „Terran-R“, die vom US-Startup-Unternehmen Relativity Space entwickelt wird, und gemäss Gerüchten, seit neuestem auch die New Glenn von Blue Origin – all diese Raketen sollen komplett wiederverwendbar werden – und sie kommen in den nächsten ca. 5 Jahren auf den Markt. In diesem Umfeld macht es schlicht keinen Sinn, noch eine Rakete zu entwickeln, die künftig nicht mithalten kann. Europa muss sich beeilen, und muss jetzt mit der Entwicklung einer Ariane-R beginnen. Europa hat durchaus Potential auf dem Gebiet der wiederverwendbaren Oberstufe: einst träumte man vom eigenen kleinen Space Shuttle „Hermes“, der an der Spitze einer Ariane 5 ins All starten sollte, und hat dafür bereits einige Entwicklungsarbeit geleistet. Neueren Datums sind die Flüge des experimentellen Raumfahrzeugs „IXV“, das im Jahr 2015 an der Spitze einer europäischen Vega-Rakete startete und am Fallschirm wieder landete. Das IXV beziehungsweise sein Nachfolger „Space Rider“, der 2023 zum ersten Mal starten soll, ist für die neue Aufgabe als Oberstufe einer Ariane-R zu klein, man müsste das Raumfahrzeug weiter vergrössern, um die Nutzlast einer typischen Ariane-Rakete zu erreichen. Das alles sind keine trivialen Entwicklungen, aber sie sind notwendig, wenn Europa künftig mithalten will. Nochmals zehn Jahre Spott für jene, die Neues ausprobieren, kann man sich auf diesem Kontinent nun einfach nicht mehr leisten.

Und was meinst du? Hat Europa noch eine Chance, zum Rest der Welt aufzuschliessen? Oder wird in 10 Jahren die Geschichte der unabhängigen europäischen ihr Ende erreichen?

2 Kommentare

  1. Ich sage nein, Europa schafft das nicht. Musk hat mal richtigerweise gesagt, dass, wenn man schlecht zusammengebaute Technik sieht (in dem Fall war es glaube ich bei einem Auto), man daraus ablesen kann, wie die Herstellerfirma intern organisiert ist. Also zum Beispiel welche Abteilungen gegen welche kämpfen.

    Für solche Entwicklungen braucht es entweder den Druck aus geschichtlichen Ereignissen (wie im Space-Race), einen autoritären Staat (wie China) oder eben eine Persönlichkeit die solche Entwicklungen technisch versteht und einfordert (Jobs, Musk).

    Da geht nichts mit «design by committee»…

    • Anderseits ist der wichtigste Teil der Arbeit (beinahe) getan: die Demonstration, dass es überhaupt möglich ist – und wie. Das „Committee“ muss ja eigentlich nichts mehr designen, nur noch kopieren bzw. auf die lokalen Anforderungen und Möglichkeiten zuschneiden. Die Frage ist nur: will man künftig einen Teil des Kuchens, oder gibt man sich mit den Krümeln zufrieden? So wie ich Europa kenne, wird es wohl letzteres sein – was mich aber natürlich nicht davon abhält, das Gegenteil zu fordern! (nicht dass ich irgend einer Illusion unterläge, dass jemand zuhört 😉 )

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