Neue Raketen: Triebwerke, Stufen und Nutzlasten im Vergleich

Trägerraketen wandeln die Energie ihrer Treibstoffe in die Geschwindigkeit um, die ein Raumfahrzeug oder eine Nutzlast auf eine bestimmte Bahn bringt. Ein einfacher Vergleich reicht daher nicht aus: Eine Nutzlastmasse ist nur zusammen mit ihrem Orbitziel aussagekräftig, und ein Triebwerk muss in der Stufe und Konfiguration betrachtet werden, in der es arbeitet. Die hier versammelten offiziellen Quellen beschreiben das Space Launch System (SLS) der NASA, Ariane 6 der Europäischen Weltraumorganisation ESA und New Glenn im NASA-Vertrag Launch Services II.

Eine Architektur, nicht nur ein Triebwerk

Ein Träger verteilt seine Aufgabe meist auf mehrere Elemente. Die Zentralstufe liefert einen großen Teil des Anfangsschubs und führt Treibstoffe mit; seitliche Booster können den Schub beim Start erhöhen; eine Oberstufe kann die Beschleunigung fortsetzen oder spätere Manöver ausführen. Diese Kombination bestimmt mögliche Nutzlasten und Ziele.

Auch die Treibstoffart ist wichtig. Die NASA bezeichnet die SLS-Booster als Einheiten mit Festtreibstoff. Für Ariane 6 erklärt die ESA, dass Vulcain 2.1 flüssigen Sauerstoff verbrennt; der bereitgestellte Auszug nennt die zweite Komponente nicht. Sie sollte daher nicht durch externe Angaben ergänzt werden. Das historische NASA-Datenblatt zu Ariane 5 verbindet Vulcain dagegen mit LOX/LH2, flüssigem Sauerstoff und flüssigem Wasserstoff.

SLS: vier RS-25 und große Feststoffbooster

SLS ist die NASA-Rakete für die Erforschung des tiefen Weltraums. Jede Konfiguration besitzt eine Zentralstufe mit vier RS-25-Triebwerken. Diese früher als Haupttriebwerke des Space Shuttle bekannten Triebwerke werden die Zentralstufe bei jeder SLS-Mission antreiben. Nach NASA-Angaben ist sie mehr als 200 Fuß hoch, hat 27,6 Fuß Durchmesser und speichert kryogenen flüssigen Wasserstoff.

Hinzu kommen zwei Feststoffbooster. Jeder ist 17 Stockwerke hoch und verbrennt etwa sechs Tonnen Treibstoff pro Sekunde. Die NASA bezeichnet sie als größte und leistungsstärkste jemals für den Flug gebaute Feststoffbooster. Die Daten verdeutlichen den Bedarf an großem Schub zu Beginn des Aufstiegs.

Block 1 kann laut NASA mehr als 27 metrische Tonnen in Umlaufbahnen jenseits des Mondes senden. Das ist nicht mit einer Fähigkeit für den niedrigen Erdorbit gleichzusetzen. Im Artemis-Programm lieferte RL10 den Antrieb im All, der ein unbemanntes Orion-Raumfahrzeug bei Artemis I zum Mond brachte; NASA erwartet dieselbe Rolle bei Artemis II und III. Die vorliegenden Unterlagen nennen nicht die genaue SLS-Stufe des Triebwerks.

Ariane 6 und europäische Kontinuität

Die ESA beschreibt die Ariane-6-Zentralstufe als 32 Meter hoch, 5,4 Meter breit und ohne Treibstoffe 23.000 Kilogramm schwer. Angetrieben wird sie von Vulcain 2.1, einer Weiterentwicklung von Ariane 5s Vulcain 2. P120C-Booster liefern zusätzlichen Startschub.

Diese Entwicklungslinie macht die Raketen nicht identisch. NASA-Unterlagen zu Ariane 5 nennen 2,5 Stufen und vier Antriebseinheiten; ihre zwei segmentierten Feststoffmotoren lieferten beim Start jeweils mehr als 500 Tonnen Schub zur Unterstützung von Vulcain. Das sind Ariane-5-Daten, keine automatisch auf Ariane 6 übertragbaren Angaben.

New Glenn: sieben BE-4 und zwei Zielorbits

Die NASA beschreibt New Glenn als Rakete mit sieben Blue Engine 4 oder BE-4. Sie nennt mehr als 13 metrische Tonnen in einen geostationären Transferorbit und 45 metrische Tonnen in den niedrigen Erdorbit. New Glenn gehört zum Vertrag Launch Services II.

Die Werte zeigen, warum das Ziel die Aussage einer Spezifikation verändert: Niedriger Erdorbit und geostationärer Transfer verlangen unterschiedliche energetische Missionen. 45 und mehr als 13 Tonnen sind daher keine konkurrierenden Zahlen.

So sind die Vergleiche zu lesen

Die Daten verbinden SLS mit Mondforschung und Nutzlasten jenseits des Mondes, Ariane 6 mit Vulcain 2.1 und P120C sowie New Glenn mit sieben BE-4 und zwei Orbitkapazitäten. Sie bestimmen nicht die „beste“ Rakete. Dafür wären hier fehlende Kriterien nötig: Kosten, Startrate, Zuverlässigkeit, Wiederverwendbarkeit, Masse zum gleichen Ziel oder Betriebszeitplan.