Raketen: Triebwerke, Stufen und die Fähigkeit, den Weltraum zu erreichen

Was beim Vergleich von Raketen gemeint ist

Ein Trägersystem ist das Gesamtsystem, das eine Nutzlast von der Erde ins All befördert. Die Quellen beschreiben Fahrzeuge mit unterschiedlichen Konfigurationen und Aufgaben: Das SLS ist mit den Artemis-Mondmissionen der NASA verbunden; New Glenn wird im Startdienstprogramm der Behörde geführt; und Ariane 6 wird anhand der Merkmale ihrer Stufen und Triebwerke beschrieben. Deshalb sollten die Kapazitätsangaben nicht als Teile einer einfachen, einheitlichen Rangliste gelesen werden.

Die Kapazität hängt unter anderem davon ab, wohin die Nutzlast gebracht werden soll. Laut NASA kann New Glenn mehr als 13 metrische Tonnen in eine geostationäre Transferbahn und 45 metrische Tonnen in einen niedrigen Erdorbit befördern. Die Angaben beziehen sich auf unterschiedliche Ziele. Sie bedeuten weder, dass die Rakete beide Nutzlasten bei einem Flug transportiert, noch erlauben sie ohne entsprechende Vergleichsdaten einen direkten Vergleich mit SLS oder Ariane 6.

Stufen sind Abschnitte eines Trägersystems, die während des Flugs unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Die Quellen nennen eine Zentralstufe beim SLS und eine Haupt- beziehungsweise Zentralstufe bei Ariane 6. Außerdem beschreiben sie seitliche Feststoffbooster beim SLS und Feststoffmotoren bei Ariane 5. Die Angaben zu Ariane 5 stammen aus einem technischen Datenblatt auf einer NASA-Website und nicht aus einer aktuellen Missionsbeschreibung.

SLS: ein System für die Artemis-Missionen

Das Space Launch System, kurz SLS, ist die Rakete der NASA für die Erforschung des Weltraums jenseits des Erdorbits. Die Behörde ordnet sie Artemis zu, ihrem Programm bemannter und unbemannter Mondmissionen. Dem NASA-Datenblatt zufolge nutzte Artemis I ein unbemanntes Orion-Raumschiff: Das RL10-Triebwerk stellte den Antrieb im Weltraum bereit, um Orion zum Mond zu schicken. Die NASA erklärt, das Triebwerk solle diese Aufgabe auch bei Artemis II und Artemis III übernehmen, die als bemannte Mondmissionen beschrieben werden.

Das RL10 sorgt in dieser Beschreibung für den Antrieb im Weltraum. Es ist nicht mit allen Triebwerken gleichzusetzen, die die Rakete von der Startrampe aus antreiben. Laut NASA verwendet die Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS) des SLS ein von L3Harris hergestelltes RL10. Das Triebwerk verbrennt flüssigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff und erzeugt 24.750 Pfund Schub. Die Quelle bietet hier keinen Vergleich mit anderen Triebwerken; der Wert beschreibt daher eine Komponente und nicht den Gesamtschub des SLS.

Die NASA gibt die Höhe der SLS-Zentralstufe mit 212 Fuß und ihren Durchmesser mit 27,6 Fuß an. Sie speichert tiefgekühlten flüssigen Wasserstoff und Sauerstoff und enthält die Systeme, die diese Stoffe zu vier RS-25-Triebwerken leiten. Außerdem befinden sich dort die Flugcomputer und ein großer Teil der Avionik. Die NASA meldete auch die abgeschlossene Montage des Triebwerks RS-25 Nummer 2063 für die SLS-Familie. Der verfügbaren Beschreibung zufolge treiben RS-25-Triebwerke die Zentralstufe an.

Feststoffbooster und Flüssigkeitstriebwerke

Das SLS kombiniert verschiedene Antriebsarten. Die NASA bezeichnet seine Feststoffbooster als die größten und leistungsstärksten Feststoffbooster, die je für einen Flug gebaut wurden. Jeder ist 17 Stockwerke hoch und verbrennt ungefähr sechs Tonnen Treibstoff pro Sekunde. Laut der Behörde erzeugt jeder Booster mehr Schub als 14 Flugzeuge mit jeweils vier Triebwerken. Der Vergleich vermittelt die Größenordnung, die die NASA diesem Bauteil zuschreibt, ersetzt aber keine Schubangabe in einer einheitlichen Maßeinheit für Raketenvergleiche.

Für Ariane 6 beschreibt die Europäische Weltraumorganisation (ESA) die Hauptstufe am Fuß des Trägersystems. Sie ist 32 Meter hoch und 5,4 Meter breit; ohne Treibstoff wiegt sie 23.000 Kilogramm. Angetrieben wird sie vom Vulcain-2.1-Triebwerk, das flüssigen Sauerstoff verbrennt. Die hier angeführten Informationen nennen weder die Gesamtleistung von Ariane 6 noch sämtliche möglichen Konfigurationen. Abmessungen und Triebwerk beschreiben daher einen wichtigen Teil der Rakete, aber keine vollständige Leistungsübersicht.

Ein technisches Datenblatt zu Ariane 5 auf einer NASA-Website beschreibt einen anderen Aufbau: zwei segmentierte Feststoffmotoren beim Start, die jeweils mehr als 500 Tonnen Schub erzeugen, sowie eine Zentralstufe mit einem Vulcain-Triebwerk, das flüssigen Sauerstoff und Wasserstoff nutzt. Das Datenblatt fasst das Fahrzeug als System mit 2,5 Stufen und vier Antriebseinheiten zusammen. Ariane 5 und Ariane 6 sind unterschiedliche Träger; ihre technischen Angaben dürfen nicht miteinander vermischt werden.

New Glenn und die Bedeutung des Ziels

Nach Angaben der NASA wird New Glenn von sieben Blue-Engine-4-Triebwerken (BE-4) angetrieben. In den Informationen zu ihrem Startdienstprogramm nennt die Behörde eine Kapazität von mehr als 13 metrischen Tonnen in eine geostationäre Transferbahn und 45 metrischen Tonnen in einen niedrigen Erdorbit. Eine Transferbahn ist eine Zwischenbahn auf dem Weg zu einer anderen Umlaufbahn; ein niedriger Erdorbit liegt näher an der Erde. Entscheidend ist, dass sich die transportierbare Nutzlast je nach Ziel verändert.

Dieselbe Seite erklärt, dass New Glenn Teil des NASA-Vertrags Launch Services II ist. Damit gehört das Fahrzeug zum Rahmen der Startdienstleistungen der Behörde. Die vorliegenden Belege nennen jedoch weder einen Flugplan noch konkrete vertraglich vereinbarte Missionen oder Betriebsergebnisse. Der Auszug beschreibt auch nicht die Eigenschaften der einzelnen sieben Triebwerke oder die Aufgabenverteilung zwischen den Stufen.

Was die Daten zeigen – und was offenbleibt

Zusammengenommen zeigen die Quellen verschiedene Wege, Startkapazität zu erzeugen: Flüssigkeitstriebwerke in Zentralstufen, Triebwerke für den Antrieb im Weltraum und Feststoffbooster, die beim Start zusätzlichen Schub liefern. Zugleich wird deutlich, dass „Leistung“ allein eine Rakete nicht beschreibt. Die Nutzlast hängt vom Ziel ab, und die technischen Angaben zu einem Triebwerk oder einer Stufe entsprechen nicht der Leistung des gesamten Fahrzeugs.

• SLS: mit Artemis verbunden; die Unterlagen beschreiben eine Zentralstufe mit vier RS-25, eine ICPS mit einem RL10 und Feststoffbooster.
• New Glenn: Die NASA nennt sieben BE-4-Triebwerke und unterschiedliche Kapazitäten für eine geostationäre Transferbahn und einen niedrigen Erdorbit.
• Ariane 6: Die ESA nennt die Abmessungen der Hauptstufe und das Vulcain-2.1-Triebwerk.
• Ariane 5: Das zitierte Datenblatt beschreibt einen anderen Aufbau mit Feststoffmotoren und einer Vulcain-Zentralstufe.

Die Belege enthalten keine einheitlichen Angaben zu Gesamtmasse, Kosten, Startrate, Fluggeschichte oder Kapazität für dieselben Ziele bei allen Fahrzeugen. Sie helfen, Komponenten und einige angegebene Fähigkeiten zu erklären, reichen aber weder für die Bestimmung der „besten“ Rakete noch für einen vollständigen Vergleich aus.