Am 12. Februar soll die europäische Schwerlastrakete Ariane 6 erstmals in der Variante mit vier Boostern starten. Das sind Hilfsantriebe, die beim Start und etwa während der ersten drei Flugminuten den Extraschub liefern, den es braucht, um auch mit schweren Nutzlasten die Schwerkraft zu überwinden. In diesem Fall besteht die Nutzlast aus 32 Satelliten der Amazon-Leo-Konstellation, die nach und nach in ihre Zielpositionen gebracht werden. Neben den Boostern kommt es bei dieser Mission vor allem auf zwei Antriebe in der Oberstufe an. Die Ariane 6 ist entwickelt worden um Konstellationssatelliten zu starten. Das sie das kann, soll sie beim nun anstehenden Start beweisen.
Wie funktionieren die Booster-Triebwerke?
Die Booster der Ariane 6 sind Hilfsantriebe, die außen am Raketenkörper befestigt und – nach ihrem Ausbrennen – abgesprengt werden. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem 13,50 m hohen Zylinder aus kohlenstofffaser-verstärktem Kunststoff. Der Treibstoff enthält Aluminiumpulver und wird in fester Form in die Tanks gegossen.
Die Ariane-6-Booster sind zugleich die Unterstufe der kleineren europäischen Rakete Vega C – Kernelement der europäischen Gleichteilestrategie bei den Großraketen. Sie tragen den Namen P120C, wobei die Zahl 120 der ursprünglich avisierten Treibstoffmasse von 120 t entspricht. Tatsächlich sind die Booster mit annähernd 142 t Treibstoff befüllt.
Jeder P120C-Booster erzeugt durchschnittlich grob 4500 kN Schub. Zum Vergleich: Das Erststufentriebwerk der Ariane 6, Vulcain 2.1, erzeugt beim Start annähernd 960 kN Schub.
In welchen Varianten wird Ariane 6 gebaut?
Die Ariane 6 wird in zwei Varianten gebaut, einer mit zwei Boostern (A62) und einer mit vieren (A64). Die A62 ist am 9. Juli 2024 erstmals gestartet. Der Flug wurde als Teilerfolg gewertet, weil die Rakete einige Satelliten wie geplant absetzen konnte, später aber verloren ging. Seitdem ist die A62 viermal geflogen, ohne dass es zu Problemen kam. Die Rakete ist zuletzt „extrem präzise im Orbit unterwegs gewesen“, sagt Pierre Godart, Deutschlandchef des Raketenbauers Arianegroup. „Wir haben das Niveau der Ariane 5 bereits erreicht. Das ist ein Wettbewerbsvorteil, weil die Kunden dadurch Sprit sparen.“ Fünf Starts in 17 Monaten nennt er einen „Weltrekord im Schwerlastbereich“.
Die Ariane 6 mit 4 Boostern (A64) kann maximal 21.600 kg Nutzlast in einen erdnahen Orbit transportieren. Das ist mehr als das doppelte der Variante mit nur zwei Boostern (10.300 kg). Sie wird zum Beispiel genutzt, wenn zwei größere Satelliten transportiert werden sollen (Doppelstartkonfiguration) oder – wie beim nun anstehenden Flug – für Transporte von Konstellationssatelliten.
Genau Daten zur Startmasse der Amazon-Leo-Satelliten sind nicht bekannt. Schätzungen gehen von 600 kg pro Satellit aus, was die Ariane 64 bei Exemplaren in die Nähe ihrer Kapazitätsgrenze bringen würde.
Was ist das Besondere beim Transport von Konstellationen wie Amazon Leo?
Konstellationen bestehen aus hunderten oder tausenden Satelliten, bei Amazon Leo sollen es final 3236 sein. Diese werden in Losen
gestartet, zum Beispiel 32 Satelliten mit der ersten A64. Die Satelliten werden in der Regel nicht am selben Punkt abgesetzt, sondern in kleinen Gruppen. Das bedeutet: Die Oberstufe muss nacheinander eine Reihe von Absetzpunkten anfliegen.
Welche Antriebstechnik erfordern Konstellationen?
Satelliten werden immer bei ausgeschaltetem Antrieb ausgesetzt (ballistische Phase). Damit die Oberstufe einen neuen Aussetzpunkt erreichen kann, muss das Triebwerk wiederzündbar sein. Diese Fähigkeit hat das Oberstufentriebwerk Vinci – ein entscheidender Unterschied zur Vorgängerrakete Ariane 5. Vinci ist bis zu 20-fach wiederzündbar, kann also maximal 20 Absetzpunkte anfliegen.
Doch ein wiederzündbares Triebwerk allein würde nicht reichen. Denn während jedes Absetzvorgangs befindet sich alles an der Rakete annähernd im Kräftegleichgewicht – den Treibstoff in den Tanks mit eingeschlossen. Soll neu gezündet werden, muss sichergestellt sein, dass der Treibstoff sich in Richtung Düse bewegt. Diese Aufgabe übernimmt bei der Ariane 6 eine Neuentwicklung: die Auxiliary Power Unit (APU).
Die APU zwackt eine kleine Fraktion des Treibstoffs ab, um Mikrogravitation zu erzeugen, gerade genug, um das Wabern in den Tanks zu beenden und den Treibstoff in Richtung der Leitungen zu drücken. Das ist die Voraussetzung dafür, dass Vinci erneut zünden kann.
Wie oft wird die Ariane 6 für Amazon fliegen?
Amazon hat insgesamt 18 Starts mit Ariane 6 gebucht und damit mehr als die Hälfte der bislang verzeichneten Orders. Das Unternehmen nutzt die Ariane 6 allerdings nicht exklusiv. Dis bisherigen acht Amazon-Leo-Starts haben sich auf die US-Raketen Atlas (fünf Starts) und Falcon 9 (drei) verteilt. In Zukunft sollen auch die Raketen New Glenn und Vulcan Centaur genutzt werden. Die Ariane 6 soll einerseits Europas unabhängigen Zugang zum Weltall sichern. Andererseits soll sie an frühere kommerzielle Erfolge der Ariane 5 anknüpfen.
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