Raumfahrt: Erste Ariane 6 mit Problemen gestartet
Ein Jahr nach dem letzten Flug der Ariane 5 steht ihr Nachfolger, die Ariane 6, zum Einsatz bereit. Das Startfenster bleibt heute am 9. Juli von 21 Uhr bis Mitternacht mitteleuropäischer Zeit offen. Der Start kann auf Youtube verfolgt werden.(öffnet im neuen Fenster) An Bord befinden sich neben Ballast und anderen Testnutzlasten auch zwei Wiedereintrittskapseln. Eine davon nennt sich Nyx Bikini, ein verkleinerter Prototyp für einen europäischen Weltraumfrachter der in Zukunft Fracht zur ISS und zurück bringen soll.
Ursprünglich sollte die Ariane 6 drei Jahre vor dem letzten Flug der Ariane 5 starten und so einen problemlosen Übergang ermöglichen. Daran ist die Ariane Group als Betreiberfirma gänzlich gescheitert. Der europäische Zugang zum Weltraum ist verloren gegangen und wird auch mit einem erfolgreichen Testflug der Ariane 6 in diesem Jahr noch nicht zuverlässig wiederhergestellt werden können.
Neue Raketen weisen in den ersten 20 Flügen üblicherweise eine deutlich erhöhte Rate von Fehlstarts und technischen Problemen auf. Die Ariane 5 explodierte beim ersten und beim 14. Flug, dazwischen flogen zwei weitere Raketen in einen zu niedrigen Orbit.
Viel Entwicklungsaufwand in den falschen Komponenten
Der größte Unterschied zwischen Ariane 5 und Ariane 6 ist die unscheinbare Oberstufe. Die Ariane 5 nutzte eine unterdimensionierte, adaptierte Oberstufe der Ariane 4, die eigentlich nur eine Zwischenlösung sein sollte. Die Ariane 6 nutzt nun die eigentlich für die Ariane 5 geplante ECB Oberstufe mit dem Vinci-Triebwerk, das sich seit 26 Jahren in Entwicklung befindet und ursprünglich schon 2006 mit der Ariane 5 fliegen sollte.
Das Vinci-Triebwerk ist über 5 Prozent effizienter als das HM7B-Triebwerk im Vorgänger und leistet fast den dreifachen Schub. Die Tanks der Oberstufe fassen mit 31 Tonnen Treibstoff mehr als die doppelte Menge. Jedoch wiegt die leere Oberstufe der Ariane 6 mehr als 6 Tonnen. Zum Vergleich: Die vergleichbare Delta-IV-Oberstufe(öffnet im neuen Fenster) hat eine Leermasse von 3,5 Tonnen mit einer Treibstoffkapazität von 27 Tonnen.
Das ist beschämend, zumal die höhere Effizienz des Vinci-Triebwerks die Nutzlast nur um etwas mehr als 1 Tonne erhöht, während die unterentwickelte Oberstufe für ihre Größe etwa 3 Tonnen zu schwer ist. Der große Entwicklungsaufwand wurde in die falschen Komponenten gesteckt.
Besserung kann nicht erwartet werden
Die beiden Feststoffbooster sind kleiner als bei der Ariane 5, dafür bestehen sie nicht mehr aus drei kleineren Segmenten, sondern werden in einem Stück gefertigt. Sie sind billiger, leichter und einfacher aufgebaut. Wie einst bei der Ariane 4, besteht nun auch wieder die Möglichkeit zwei oder vier Feststoffbooster zu nutzen. Beim Start mit nur zwei Feststoffboostern verliert die Rakete etwa die Hälfte ihrer Nutzlast, die Gesamtkosten sinken dabei aber nur um einen kleinen Bruchteil. Die viel beworbene Flexibilität der Ariane 6 bringt also kaum Vorteile.
Um die Leistung der Rakete weiter zu steigern, sollen größere P160 Seitenbooster mit 160 Tonnen Treibstoff(öffnet im neuen Fenster) statt der zur Zeit genutzten Booster mit nur 144 Tonnen entwickelt werden. Diese P160 Booster sollen auch mit der Vega Rakete zum Einsatz kommen und werden nebenbei die verwirrende Namensgebung der P80 Booster mit 88 Tonnen Treibstoff und P120 Booster mit 144 Tonnen Treibstoff korrigieren.
Die P160 Booster sollen die Nutzlast der Ariane 6 bei Starts in niedrige Erdorbits um 2 Tonnen erhöhen, die vor den 2020er Jahren kaum kommerzielle Bedeutung hatten. Deshalb wurde die Ariane 6 für Starts geostationärer Satelliten optimiert, die in den 50 Jähren davor den Hauptteil der kommerziellen Raumfahrt ausmachten. Die Wahl von Wasserstoff als effizienterem, aber technisch problematischeren Treibstoff für Kernstufe und Oberstufe ist der Optimierung der Rakete für geostationäre Orbits geschuldet.
Es ist nicht zu erwarten, dass die Startkosten im Vergleich zu anderen Raketen aus den USA, Indien oder Japan konkurrenzfähig sein werden, selbst wenn Raketen von SpaceX außen vor gelassen werden. Die Raketenstarts, die einst kommerziell profitabel waren, werden nun jährlich mit über 300 Millionen Euro subventioniert. Auch eine baldige Besserung durch eine Nachfolgerrakete kann praktisch ausgeschlossen werden.
Arianespace hat aus Fehlern gelernt
In einem Interview mit Space News(öffnet im neuen Fenster) sagte Toni Tolker-Nielson, der Esa Direktor für Raumtransport, dass die Ariane 6 "das Europäische Arbeitspferd für die nächsten 15 bis 20 Jahren sein kann." Er erwartet sechs Flüge im Jahr 2025 und acht bis zehn Flüge in den Jahren danach. Außerdem sei er sich des Erfolgs des ersten Testfluges zu 98 Prozent sicher.
Vor dem Hintergrund der Erfahrung aus der Vergangenheit wirkt eine solche Selbstsicherheit jedoch übertrieben. Die erste Ariane 5 explodierte 1996 kurz nach dem Start, mit vier Satelliten zu Sonnenforschung an Bord. Auch die erste Ariane 5 ECA explodierte im Jahr 2002 mit zwei Nachrichtensatelliten, nachdem die Kernstufe, Oberstufe und Seitenbooster der Rakete allesamt überarbeitet wurden.
Positiv ist jedoch, dass sich diesmal keine wichtigen Forschungs- oder Nachrichtensatelliten an Bord der Rakete befinden, so dass ein Fehlstart weniger drastische Folgen hätte. Ein Erfolg ist Arianespace trotz aller Umstände dennoch zu wünschen.
Nachtrag vom 9. Juli 2024, 22:01 Uhr
Die Ariane 6 hat den geplanten kreisförmigen Orbit in einer Höhe von 580 km erreicht. Das Manöver zum Abbremsen der Oberstufe für den kontrollierten Wiedereintritt steht noch aus.
Nachtrag vom 9. Juli 2024, 23:24 Uhr
Seit der Abtrennung der Satelliten gibt es eine deutliche Abweichung zwischen der geplanten und der tatsächlichen Flugbahn. Das deutet auf ein Versagen der APU (Auxillary Power Unit) der Oberstufe hin, die mit kleinen Triebwerken ausgestattet ist. Der Schub dieser Triebwerke wird sowohl für leichte Kurskorrekturen benötigt, als auch um den Treibstoff in der Schwerelosigkeit am unteren Ende der Tanks zu sammeln, damit das Vinci-Haupttriebwerk mit Treibstoff versorgt werden kann.
Es bleibt nun abzuwarten, ob der Orbit der Oberstufe noch zur Entsorgung gesenkt werden kann, oder ob sie nun als Weltraumschrott im Orbit verbleibt. Damit ist auch zweifelhaft, ob die beiden Wiedereintrittskapseln erfolgreich getestet werden können. Videoaufnahmen aus dem Orbit belegen außerdem, dass die Raketenstufe ins Taumeln geraten und somit außer Kontrolle geraten ist, falls es keine weitere Stabilisierung durch Reaktivierung der Triebwerke gibt.
Nachtrag vom 10. Juli 2024, 0:59 Uhr
Im Livestream wurde bestätigt, dass die Oberstufe passiviert wurde. Dabei werden alle Ventile geöffnet um Flüssigkeiten und Gase aus der Raketenstufe zu entfernen, damit die Stufe nicht durch ungewollten Druckaufbau im Orbit explodieren kann. Damit ist das Ende der Mission erreicht. Die Oberstufe der ersten Ariane 6 wird zusammen mit den beiden Wiedereintrittskapseln vermutlich mehrere Jahrzehnte im Orbit verbleiben.