Die Rakete Ariane 6 sichert ab 2020 modern und kostengünstig Europas Zugang ins All. Die stärkste Version kann bis zu elf Tonnen transportieren.
Stuttgart - So viel anders sieht Europas neuer Lastesel für den Weltraum namens Ariane 6 gar nicht aus: Genau wie ihre Vorgängerin Ariane 5 hat die neue Rakete, die 2020 zum Jungfernflug abheben soll, zwei Stufen und an der Spitze eine Verkleidung, unter der sich die Nutzlast verbirgt: die Satelliten, die die Rakete in die Erdumlaufbahn bringen soll. Genau wie Autobauer nicht für jedes Modell das Rad neu erfinden, greift die Ariane 6 auf viele bewährte Bauteile zurück.
Wie die Ariane 5 ist sie 60 Meter hoch und hat einen Durchmesser von 5,40 Metern. An der ersten Stufe gibt es noch Hilfsraketen – sogenannte Booster. „Die ähneln einer überdimensionalen Silvesterrakete und werden mit einem festen Treibstoff betrieben, der aus Aluminiumpulver und Ammoniumperchlorat besteht“, erklärt Denis Regenbrecht, vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn. Die einzige von außen sofort sichtbare Änderung: Die Ariane 6 gibt es auch in einer stärkeren Version, die statt zwei vier Boosterraketen hat und deutlich schwerere Lasten in den Weltraum hieven kann. Alle anderen Neuerungen verbergen sich im Inneren. Vor allem aber soll ein Start der Ariane 6 deutlich weniger kosten, um der Konkurrenz besser Paroli bieten zu können.
Einer der Konkurrenten ist die russische Sojus-Rakete, die im Grunde seit 1963 Lasten und Kosmonauten in den Weltraum schießt. Zwar schafft sie nur gut drei Tonnen Nutzlast in eine geostationäre Umlaufbahn, während die Ariane 5 fast elf Tonnen in den etwa für Telekommunikationssatelliten typischen Orbit in knapp 36 000 Kilometer Höhe wuchtet. Der Start einer Ariane 5 kostet allerdings auch um die 150 Millionen Euro, während die Sojus für nicht einmal die Hälfte dieses Preises abhebt. Selbst die Europäische Weltraumagentur ESA greift daher für kleinere Nutzlasten gern zur Sojus-Rakete. Dadurch aber starten weniger Ariane 5, während die Fixkosten wie der teure Unterhalt des Weltraumbahnhofs Kourou im tropischen Südamerika gleich bleiben. Das verteuert jeden einzelnen Start.
Konkurrenz aus den USA
Ein weiterer Wettbewerber ist das US-Unternehmen SpaceX, das mit der Falcon 9-Rakete knapp fünf Tonnen ebenfalls relativ kostengünstig in eine geostationäre Umlaufbahn hievt. Zwar schafft es die ESA bisher immer noch, rund die Hälfte aller verfügbaren Satelliten in den Weltraum zu bringen – einschließlich der militärischen Satelliten. Aber dieser Anteil würde wohl deutlich abschmelzen, wenn die ESA weiter auf die relativ teure Ariane 5 setzen würde. Die kostengünstigere Ariane 6 soll dem entgegenwirken.
Während die Light-Variante Ariane 62 mit zwei Boostern rund fünf Tonnen in die geostationäre Umlaufbahn bringen kann, schafft die Ariane 64 mit Hilfe von vier Boostern elf Tonnen. Die Ariane 62 soll wiederum einen Teil der bisher mit der Sojus oder der Falcon 9 beförderten Satelliten ergattern. Die Fixkosten für die beiden fast baugleichen Ariane-Varianten verteilen sich dann auf deutlich mehr Starts: Während die Ariane 5 bisher im Durchschnitt sechsmal im Jahr auf der Startrampe stand, soll die Ariane 64 etwa fünfmal im Jahr starten und die Light-Version sechsmal.
„Auch bei den Produktionsverfahren hat sich in den letzten Jahren viel getan, das spart teure Arbeitszeit“, sagt Denis Regenbrecht. So setzen die Raketenbauer inzwischen das 3D-Druckverfahren ein, um bestimmte Komponenten herzustellen und benötigen so weniger Fertigungsschritte und weniger Material. Bisher wurden die Teile der aus Aluminium hergestellten Treibstofftanks beider Hauptstufen der Ariane 5 durch Wolfram-Inertgasschweißen miteinander verbunden, das bei der Ariane 6 durch das modernere Reibrühr-Schweißen ersetzt wird, bei dem es deutlich weniger Fehler und damit auch weniger teure Nachbesserungen gibt.
Jahrzehntelange Erfahrung
Die untere und die obere Stufe haben je zwei Tanks. In einem davon lagert flüssiger Wasserstoff, im anderen der ebenfalls benötigte flüssige Sauerstoff. Das klingt zumindest bei der Oberstufe einfacher als es ist. Schließlich muss der Tank isoliert werden, um den Treibstoff auch im Weltraum flüssig zu halten. Denn die Triebewerke sollen auch dort einwandfrei arbeiten. Auf der anderen Seite bedeutet jedes Kilogramm Isoliermaterial weniger Nutzlast. Die Ingenieure müssen also einen praktikablen Kompromiss finden. Die Erfahrung dazu haben die Ariane-Mitarbeiter in Bremen, die schon seit Jahrzehnten die Oberstufe der Ariane-Raketen bauen.
Bei der Ariane 5 steckt in dieser Oberstufe bisher ein echter Oldie, das HM-7-Triebwerk, das bereits 1979 seinen ersten Flug absolvierte. In der Ariane 6 soll das neu entwickelte Vinci-Triebwerk den Treibstoff 4,5 Prozent effizienter verbrennen. „Das klingt zwar wenig, bringt aber viel“, meint Denis Regenbrecht. Schließlich sind die 31 Tonnen Treibstoff in der ersten Phase des Fluges nichts anderes als eine sehr große Nutzlast, die von der viel größeren unteren Stufe mit 140 Tonnen Treibstoff und zusätzlich zwei oder vier Boostern mit jeweils rund 140 Tonnen Treibstoff in eine Höhe von mehr als hundert Kilometern geschossen wird. wenn man hier ein bisschen sparen kann, wirkt sich das gleich positiv auf die eigentliche Nutzlast aus.
Unter dem Strich will die ESA mit der Ariane 62 fünf Tonnen Nutzlast für rund 70 Millionen Euro in den Weltraum hieven, während die Ariane 64 rund elf Tonnen für 90 Millionen Euro nach oben bringen soll. Das wäre zwar immer noch kein Schnäppchen, aber ein konkurrenzfähiger Preis.
Entwicklung und Produktion in einer Hand
Wirtschaftlichkeit Schlanke Strukturen sollen bei der Ariane 6 laut ESA zu niedrigeren Produktionskosten führen. Während früher viele unterschiedliche Akteure für einzelne Komponenten verantwortlich waren, liegen Entwicklung und Produktion nun in einer Hand bei der kommerziellen Ariane Group. Die ESA liefert nur noch die Vorlagen, der Rest einschließlich der Haftung liegt bei der privaten Wirtschaft.
Arbeitsteilung Die bisherigen nationalen Schwerpunkte bleiben erhalten. Dazu gehören etwa die äußerst diffizile und entsprechend geheime Produktion der Brennkammern in Ottobrunn bei München, der DLR-Prüfstand für Triebwerke in Lampoldshausen (Kreis Heilbronn) oder die Verkleidung der Nutzlast von RUAG Space in Zürich Seehausen.
Überwachung Der Ariane-Tüv ist eine unabhängige und private Bauaufsicht, die ganz ähnlich wie die Technischen Überwachungsvereine die die Produktion der Ariane 6 kontrolliert.