Ariane Next

Ariane Next ist ein Projekt der französischen Weltraumagentur CNES zur Erarbeitung eines Konzepts für eine teilweise wiederverwendbare Trägerrakete. Sie könnte in den 2030er Jahren in Betrieb gehen und die heute noch in Entwicklung befindliche Ariane 6 ablösen. Es wird angestrebt, durch Wiederverwendung der ersten Raketenstufe die Startkosten im Vergleich zur Ariane 6 zu halbieren. Dabei bezieht sich das Projekt auf bereits laufende Entwicklungen der ESA und der ArianeGroup für eine wiederverwendbare Raketenstufe.

Technischer Aufbau

Struktur und Antrieb

Unter den für Ariane Next vorgeschlagenen Architekturen wird ein System favorisiert, das dem der Falcon-9-Trägerrakete von SpaceX entspricht: eine wiederverwendbare erste Stufe, die nach Abtrennung von der zweiten Stufe zur Erde zurückkehrt und dort vertikal landet. In dieser ersten Stufe würden mehrere Raketenmotoren mit Flüssigtreibstoff verbaut. Ein solches Triebwerk ist bereits im Prometheus-Projekt der ESA in Entwicklung; es soll ein Gemisch aus Methan und flüssigem Sauerstoff verbrennen. Methan ist weniger effizient als Wasserstoff, mit dem das Vulcaintriebwerk der Ariane 6 angetrieben wird. Aber er kann bei höheren Temperaturen, nämlich bei −160 °C (113 K), als im Vergleich zu Wasserstoff, bei −253 °C (20 K) gelagert werden. Dadurch ist es möglich, die Tanks und die Versorgungskreisläufe leichter zu machen und zu vereinfachen. Methan verfügt über eine höhere Dichte als Wasserstoff. Dadurch können die Tanks kleiner ausfallen. In der Trägerrakete würden sieben oder neun dieser Motoren für die erste Stufe und ein einzelner Motor für die zweite Stufe verbaut werden.[1]

Landesystem

Es werden verschiedene Systeme in Betracht gezogen. Dabei werden sowohl stationäre Systeme, die Teil der Infrastruktur des Landeplatzes sind, als auch in der Rakete integrierte Mechaniken in Erwägung gezogen. Aktuell konzentriert sich die Entwicklung auf ein On-Board-Fußsystem wie bei der Falcon 9.

Konfigurationen

Es werden verschiedene Konfigurationen der Trägerrakete evaluiert. Es werden drei Versionen für verschiedene Missionen in Betracht gezogen:[2]

  • Eine Zwei-Stufen-Version
  • Eine Version mit zwei kleinen Flüssigtreibstoff-Boostern
  • Eine Version mit drei miteinander verbundenen ersten Stufen ähnlich zur Falcon Heavy

Rückkehr zur Erde

Es werden verschiedene Systeme zur Steuerung des Wiedereintritts der ersten Stufe in die Atmosphäre geprüft:

  • Gitterflossen wie an der ersten Stufe der Falcon 9
  • Stabilisierungslamellen
  • Luftdruckbremsung

Vorläuferprojekte

Verschiedene technologische Modelle und Komponenten sollen nach und nach den Weg für eine wiederverwendbare europäische Trägerrakete ebnen:

  • FROG ist ein kleines Demonstratormodell zum Testen der vertikalen Landung einer Raketenstufe. Mit FROG wurden im Jahr 2019 mehrere Flüge absolviert.[3]
  • Prometheus: Neues europäisches Raketentriebwerk, das seit 2016 von Frankreich, der Schweiz, Italien, Belgien, Schweden und Deutschland entwickelt wird. Dieses Triebwerk soll einen kosteneffizienten und robusten Antrieb realisieren, der zudem weniger Wartung benötigt und schnell produziert werden kann.[4]
  • Callisto: Eine experimentelle einstufige Rakete zur Wiederverwendung. Sie zielt darauf ab, die Grundlagen zu schaffen, die zur Fertigung einer wiederverwendbaren Trägerrakete benötigt werden (Rückkehr zur Erde und Wiederinstandsetzung), sowie die Betriebskosten einer solchen Rakete abzuschätzen. Ein erster Flug ist für 2022 geplant.
  • Themis: Eine wiederverwendbare Unterstufe mit ein bis drei Prometheus-Raketentriebwerken. Sie soll voraussichtlich zwischen 2022 und 2025 fliegen. Am 22. Juni 2023 hat ein Demonstrator zusammen mit dem Prometheus Triebwerk einen wichtigen Test erfolgreich absolviert.[5]

Einzelnachweise
  1. Jean-Marc ASTORG: CNES future launcher road map. CNES, 7. Mai 2019; (englisch).
  2. Antoine Patureau de Mirand: Ariane Next, a vision for a reusable cost efficient European rocket. 8th European Conference for Aeronautics and Space Sciences. 2019, doi:10.13009/EUCASS2019-949 (englisch).
  3. FROG : un petit démonstrateur GNC de lanceur réutilisable. 18. Oktober 2019; (französisch).
  4. Antoine Patureau de Mirand, Jean-Marc Bahu, Olivier Gogdet: Ariane Next, a vision for the next generation of Ariane Launchers. In: Acta Astronautica. Band 170, 1. Mai 2020, ISSN 0094-5765, S. 744, doi:10.1016/j.actaastro.2020.02.003 (sciencedirect.com [abgerufen am 10. Januar 2022]).
  5. Bella Richards: Themis, Prometheus complete first hot-fire tests in France. In: NASASpaceFlight.com. 23. Juni 2023, abgerufen am 24. Juni 2023 (amerikanisches Englisch).
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