Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/raumfahrt-indiens-griff-nach-den-sternen-1606-121487.html    Veröffentlicht: 16.06.2016 10:39    Kurz-URL: https://glm.io/121487

Raumfahrt

Indiens Griff nach den Sternen

Raumsonden aus Indien sind inzwischen zum Mond und zum Mars geflogen. Die indische Raumfahrt wird immer ehrgeiziger, aber woher kommt die Technik dafür?

Indiens Raumfahrt hat es mit bescheidenen Mitteln geschafft, Dinge zu erreichen, für die andere Staaten viel mehr Geld ausgegeben haben. Das Land erreichte im ersten Versuch den Mars, was weder US-Amerikanern noch Russen oder Europäern gelungen ist, und das mit einem Budget von umgerechnet 65 Millionen Euro. Nicht nur der Start der Marsmission wurde im Fernsehen live übertragen und von Politikern begleitet, sondern auch jeder wichtige Meilenstein der Mission. Das Gleiche gilt für jede andere Neuentwicklung der Raumfahrt.

Mit dem Wirtschaftswachstum der vergangenen Jahrzehnte hat sich in Indien ein ziviles Raumfahrtprogramm entwickelt. Indische Raketen starten inzwischen regelmäßig, zuverlässig und kostengünstig. Der Start eines indischen Shuttlemodells, die Fertigstellung eines eignen Satellitennavigationssystems und der Test einer Raumkapsel im vergangenen Jahr sind nur die neuesten Entwicklungen des ehrgeizigen indischen Raumfahrtprogramms. Das zeigt vor allem, wie weit die Raumfahrt als Technologie gekommen ist: Im 21. Jahrhundert können sogar interplanetare Missionen mit verhältnismäßig geringen Mitteln zuverlässig durchgeführt werden.

Es zeigt aber noch auch etwas anderes. Seit Indiens erstem Atombombentest "Smiling Buddha" im Jahr 1974 ist offensichtlich, dass Indiens Interesse an der Raketentechnologie nicht nur der Raumfahrt dient. Seit der Unabhängigkeit des Landes im Jahr 1947 hat Indien versucht, sich zwischen den politischen Blöcken zu behaupten. Das spiegelt auch die Geschichte der indischen Trägerraketen wider.

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Umgebaute Satelliten

Wie schafft es Indien, mit so geringen Budgets erfolgreich zu sein? Anders als in den meisten Forschungsprogrammen wurden etwa die Sonden für die Marsmission nicht von Grund auf neu entwickelt. Stattdessen benutzten die Inder umgebaute Kommunikationssatelliten, um Kosten zu sparen und eine erprobte technische Plattform für die Mission zu haben.

Ein Kommunikationssatellit ist für eine Mission zum Mars gut geeignet. In ihren 36.000 km hohen Orbits sind solche Satelliten praktisch den gleichen Bedingungen ausgesetzt wie im interplanetaren Raum des Sonnensystems. Sie müssen dafür also ohnehin ausgelegt sein. Die wichtigsten Unterschiede sind das schwächere Sonnenlicht im Mars-Orbit und die größere Entfernung von der Erde. Der Flug zum Mars selbst ist dabei ein kleineres Problem, als es zunächst erscheinen könnte.



Der Mars ist nicht schwer zu erreichen

Um den Mars zu erreichen, muss der Satellit stärker beschleunigt werden als für eine Mission im Erdorbit. Aber auch Nachrichtensatelliten werden normalerweise von ihrer Trägerrakete nicht in ihrem Zielorbit ausgesetzt. Stattdessen kommen sie in einen stark elliptischen Übergangsorbit, von dem aus sie sich aus eigener Kraft in den geostationären Orbit begeben müssen. Nachrichtensatelliten sind dazu fast wie eine Raketenstufe aufgebaut, mit einem großen Treibstofftank.

Um den Übergang zum geostationären Orbit zu bewältigen, benötigt ein Satellit eine zusätzliche Beschleunigung von 1,6 km/s. Dazu kommen noch einmal 50 m/s pro Jahr, um die Position im Orbit zu halten. In dem hohen Orbit hat der Satellit den größten Teil der Erdanziehung aber schon überwunden. Für einen Flug zum Mars werden nur rund 600 m/s mehr Geschwindigkeit benötigt als für einen Flug in den geostationären Orbit. Dafür reichen die normalen Treibstoffreserven eines Satelliten gerade aus.



Größere Raketen würden helfen

Der indischen Marssonde Mangalyaan fehlte damit allerdings eine Treibstoffreserve, um einen günstigeren Orbit um den Mars zu erreichen. Dadurch kommt die Sonde nur alle drei Tage in Marsnähe. Auch die Nutzlast musste auf 15 Kilogramm beschränkt werden, weshalb der wissenschaftliche Nutzen der Mission stark eingeschränkt ist. Aber schon eine etwas größere Rakete für den Start würde Abhilfe schaffen.

Die Marsmission Mangalyaan wurde mit der kleinen PSLV (Polar Satellite Launch Vehicle) gestartet, einer indischen Rakete, die in etwa mit der kleinen europäischen Vega Rakete vergleichbar ist.

Als die Mission gestartet wurde, war die größere indische GSLV-Rakete (Geosynchronous Satellite Launch Vehicle) noch nicht zuverlässig genug, um eine Mission zu starten, die so öffentlichkeitswirksam sein würde. Sie hätte eine doppelt so schwere Sonde starten können und dabei nur etwa 15 Millionen Euro mehr gekostet. Erst zukünftige Missionen werden davon profitieren können.

Bei der Entwicklung dieser Raketen ging Indien ähnlich pragmatisch vor, wie beim Bau der Raumsonden - mit dem Unterschied, dass hier die Politik und das Militär eine wesentlich größere Rolle spielen.

Woher hat Indien seine Raketen?

Genauso wie alle nationalen Raumfahrtprogramme in Europa, Russland, den USA, in China, Japan und vielen anderen Ländern entstand das indische Trägerraketenprogramm in direktem Zusammenhang mit dem Militär. Die Indian Space Research Organisation (Isro) existiert seit 1969. Deren Geschichte geht aber auf das Department of Atomic Energy zurück, aus dem 1962 das Indian National Committee for Space Research (Incospar) ausgegründet wurde.

Wie die ersten Atombombentests nur zwölf Jahre später zeigten, war diese Ausgründung kein Zufall. Auch die Auswahl der Technologie für die ersten Raketen zeigt, dass die Entwicklung vor allem auf Trägerraketen für Atombomben ausgerichtet war.

Große Teile der Technologie stammen dabei ursprünglich nicht aus indischen Entwicklungen, sondern von Ländern auf der ganzen Welt. Die ersten Schritte begannen nach dem indisch-chinesischen Krieg von 1962, in dem die USA Indien gegen China beistand. Es kam zu einer Kooperation, in deren Rahmen indische Ingenieure in den USA im Bereich Raketentechnik ausgebildet wurden und schon 1963 US-amerikanische Höhenforschungsraketen von indischem Boden aus starteten.

Die halbzivile Technik der Nasa

1965 bemühte sich die indische Incospar um Hilfe von der Nasa und fragte an, ob die US-Raumfahrtbehörde beim Bau einer indischen Variante der US-amerikanischen Scout-Trägerrakete helfen würde. Die Nasa stimmte einem Kauf durch Indien zu, allerdings nur, wenn die Scout-Raketen für zivile Zwecke eingesetzt würden. Über eine Kooperation müsse das Innenministerium entscheiden. Die Nasa schickte aber die freigegebene technische Dokumentation der Scout. Dank der Ausbildung der Ingenieure und der Erfahrung mit den Höhenforschungsraketen gelang Indien bald darauf ein Nachbau der Scout-Rakete.

Brisant daran ist, dass die Scout-Rakete ihrerseits ein Nebenprodukt des US-Militärs ist. Die erste Stufe der Scout stammt von der Polaris-Rakete, die zweite Stufe von der Sergeant. Beide wurden in den USA ursprünglich für die Benutzung mit Atomsprengköpfen entwickelt. Mit lagerbaren Treibstoffen sind sie jederzeit startbereit und in jeder Hinsicht für den militärischen Einsatz geeignet.

Hilfe aus Deutschland und Frankreich

Eine derartige Kooperation bestand nicht nur mit den USA, sondern auch mit Frankreich und Deutschland. Indische Ingenieure waren an der Entwicklung des Viking-Triebwerks für die erste Ariane-Rakete beteiligt. Die Ariane-Rakete sollte die Nachfolgerin der kläglich gescheiterten Europa-Rakete werden. Ein Scheitern der neuen Rakete sollte möglichst ausgeschlossen werden. Deshalb wurde die europäische Ariane zum größten Teil aus erprobter Militärtechnik entwickelt.

Als Treibstoff verwenden die Viking-Triebwerke eine Kombination aus Hydrazinderivaten und Stickstofftetroxid. Eine erprobte Kombination, die äußerst giftig ist und weniger Leistung als die Kombination aus flüssigem Sauerstoff und Kerosin bringt, dafür aber über Jahre einsatzbereit im Tank einer Rakete lagern kann. Parallel zum europäischen Viking-Triebwerk entstand so das weitgehend identische indische Vikas-Triebwerk, das in Indien in Lizenz gebaut wird. Aus einer Kooperation mit dem DLR im Jahr 1976 stammten auch verbesserte Leitsysteme für die indischen Raketen. Dazu kamen Erfahrungen mit Testständen und leichten faserverstärkten Kunststoffen, die damals noch eine Neuheit waren.

Dabei darf nicht der Eindruck entstehen, dass die indischen Ingenieure keine eigenen Leistungen erbracht hätten. Schon der Nachbau erfordert einiges an Verständnis von der Technik und die späteren Entwicklungen gehen weit über die ursprüngliche Technik hinaus. Die Entwicklung der großen Feststoffbooster, mit denen die PSLV und die GSLV gestartet werden, wäre sonst nicht möglich gewesen. Eine detailliertere Geschichte dazu lässt sich in einer Ausgabe des "Bulletin of the Atomic Scientists" von 1989 nachlesen.

Nach dem Kalten Krieg wollte Indien die Kooperation noch weiter ausbauen, immerhin pflegten der Westen und die ehemalige Sowjetunion nun friedliche Beziehungen.

Auf eigenen Füßen

1991 hoffte die Isro, von der damaligen russischen Raumfahrtagentur Glavkosmos wasserstoffbetriebene KVD-1-Triebwerke für die Oberstufe ihrer neuen GSLV-Rakete importieren und sie später im eigenen Land bauen zu können. Das führte 1993 zu US-Sanktionen wegen angeblicher Verstöße gegen das Missile Technology Control Regime, mit dem die Verbreitung von Technologie für Interkontinentalraketen verhindert werden soll. Dabei verfügte Indien inzwischen längst über eigene Langstreckenraketen, nicht zuletzt mit Technologie aus den USA. Wasserstoff ist zudem für die militärische Nutzung völlig ungeeignet, er muss bei unter -253 Grad Celsius gelagert und ständig gekühlt werden.

Indien begann daraufhin, eigene Wasserstofftriebwerke zu entwickeln. Indiens CE-7.5 beruht auf der gleichen Technik, ist aber schwerer und weniger effizient als das russische KVD-1. Die Entwicklung dauerte trotzdem 16 Jahre und hatte bei den ersten Flügen immer noch eine Fehlfunktion. In Anbetracht der letzten beiden Missionen der GSLV Mk II scheinen diese Probleme jetzt aber überwunden zu sein.

Inzwischen ist die indische Raumfahrt deutlich unabhängiger von ausländischer Technik als noch in der Anfangszeit. Das zeigt schon die Entwicklung der großen GSLV-Mk-III-Rakete. Mit über 600 Tonnen Startgewicht hat sie fast die Dimensionen einer Ariane 5 und sieht mit ihren beiden großen Feststoffboostern auch so ähnlich aus. Die zentrale Stufe wird aber nicht von einem hocheffizienten Wasserstofftriebwerk angetrieben, sondern von den Vikas-Triebwerken. Die Oberstufe benutzt das neue CE-20, ein fast dreimal so starkes Triebwerk wie das alte CE-7.5. Wegen der ineffizienteren zentralen Stufe hat sie nur die halbe Nutzlast einer Ariane 5, wird aber auch weniger als die Hälfte kosten.

Unabhängig, aber nicht eigensinnig

Dabei bleibt Indien weiter pragmatisch. Um die GSLV Mk III zu verbessern, soll die zentrale Stufe ein effizienteres Triebwerk bekommen. Seit 2006 besteht ein Vertrag mit der Ukraine zur Entwicklung eines Kerosin-Sauerstofftriebwerks SCE-200, das sehr viel effizienter als das Vikas sein wird. Vorbild dürfte das RD-810-Triebwerk sein, ein ukrainisches Lizenzprodukt auf der Basis des RD-120 Triebwerks aus der Sowjetzeit.

Die Technologie dafür stammt ursprünglich aus Betrieben in Russland. Mit dem Land hat Indien im vergangenen Jahr einen Vertrag über die Nutzung eines Teststands zur Entwicklung des indischen Triebwerks abgeschlossen. Über die offensichtlichen politischen Probleme in diesen Arrangements ist aber wenig zu hören.

Starts mit indischen Raketen decken heute das gesamte Spektrum ab. Im April hat Indien den siebten und letzten Satelliten des regionalen Satellitennavigationssystems IRNSS gestartet. Eine Konstellation, die in geosynchronen Orbits ausgesetzt wurde und die Aufgabe hat, das Territorium Indiens und seine Umgebung abzudecken. Dazu zählt das mit Indien verfeindete Pakistan, das ein nominaler Verbündeter der USA ist. Im Kriegsfall will Indien so unabhängig vom US-amerikanischen GPS sein.

Neben den Forschungsmissionen und eigenen Kommunikationssatelliten starten indische Raketen auch mit internationalen Aufträgen wie Satelliten für Singapur im letzten Dezember. Außerdem starten die PSLV-Raketen immer wieder kleinere Satelliten und Cubesats als Sekundärnutzlast, darunter eine Reihe deutscher Missionen.

Entgegen der häufig vorgebrachten Kritik wird nur ein sehr kleiner Teil des indischen Regierungsbudgets für die Raumfahrt und Weltraumforschung ausgegeben. Auch ein armes Land kann sich das leisten. Aber es bleibt zu hoffen, dass die sozialen Probleme Indiens eines Tages mit dem gleichen Enthusiasmus, Pragmatismus und dem gleichen Stolz gelöst werden, mit dem die Regierung dieser Tage die Starts von Raketen begleitet.

In einem Pilotprojekt mit Narando vertonen wir in den kommenden Wochen zwei bis drei Golem.de-Artikel pro Woche. Die Texte werden nicht von Robotern, sondern von professionellen Sprechern vorgelesen. Über Feedback unserer Zuhörer freuen wir uns - im Forum oder an redaktion@golem.de.  (fwp)


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