3, 2, 1… Zündung!

Ariane 6: Drei Triebwerke, eine Trägerrakete für alle Missionen © ArianeGroup

Eine Trägerrakete besteht aus mehreren Stufen. Jede Stufe besitzt ihr eigenes Triebwerk. Um den Erfolg ihrer zukünftigen Missionen sicherzustellen, wurde beschlossen, für die Ariane 6 drei neue Triebwerke zu entwickeln. Von unten nach oben finden Sie zuerst die P120C Booster zu beiden Seiten am unteren Teil (seitlich angebrachte Pulverbeschleunigungsstufen), dann das Vulcain®2.1-Triebwerk an der Hauptstufe und schließlich das Vinci®-Triebwerk an der Oberstufe. Bei P120C handelt es sich um ein Feststofftriebwerk, während die beiden anderen Flüssigkeitstriebwerke sind.

Diese drei neuen Triebwerke haben jeweils eine ganz bestimmte Aufgabe: Das P120C liefert einen Großteil des Startschubs, das Vulcain®2.1 bringt die Ariane 6 innerhalb der ersten acht Flugminuten auf eine Höhe von etwa 160 km, und das Vinci® sorgt für die zusätzlich benötigte Geschwindigkeit, um die Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen. Auch wenn die Raumfahrtindustrie seit einigen Jahren eine weitreichende Umstrukturierung erlebt, die Kernaufgabe bleibt: Entscheidend ist der Schub der Triebwerke.

Für ArianeGroup hat die Einhaltung des Zeitplans Priorität. Im Jahr 2018 wurden die Entwicklungsphasen der drei Triebwerke fristgerecht nacheinander abgeschlossen. 2019 geht es im gleichen Rhythmus weiter. Alle müssen noch ihr Bordticket für die Ariane 6 lösen. Über die Einhaltung des Entwicklungszeitplans hinaus müssen natürlich auch die Leistungen stimmen! Das wiederholt zündbare Triebwerk Vinci® hat bei seiner letzten Kampagne, die am 12. Oktober 2018 abgeschlossen wurde, erfolgreich 148 Qualifikationstests bestanden und damit als erstes Triebwerk alle Tests durchlaufen.

Das P120C auf dem Weg zum BEAP-Prüfstand am Europäischen Weltraumbahnhof in Kourou © ESA-CNES-Arianespace/Optique vidéo du CSG

Das P120C ist gleichzeitig Booster und erste Stufe. Tatsächlich wird es sowohl für die Booster, die die zukünftigen Ariane 62 (2 P120C) und Ariane 64 (4 P120C) beschleunigen werden, als auch für die erste Stufe der Trägerrakete Vega-C eingesetzt. Weil es für Ariane und Vega gleichermaßen verwendet werden kann, trägt es den Buchstaben C im Namen, für „Commun“ (Gemeinsam). Eine bemerkenswerte Leistung, zumal die Anforderungen der beiden Trägerraketen unterschiedlich sind. Es steht damit im Mittelpunkt der Rationalisierungsstrategie der europäischen Trägerraketenindustrie.

Das P120C enthält 142 Tonnen Festtreibstoff. Sein Startschub kann mehr als 400 Tonnen erreichen, und das Triebwerk läuft 130 Sekunden lang. Es gibt zahlreiche Innovationen an Bord, insbesondere an der Düse, die aus verschiedenen Verbundwerkstoffen, davon Kohlefaser/Kohlefaser, besteht. Um die Ziele des Ariane-6-Programms mit optimierten Kosten und reduzierten Zyklen zu erreichen, wurde in Le Haillan (Frankreich) eine neue Düsenmontagelinie geschaffen: die B-Line, die mit zwei der leistungsstärksten Roboter der Welt ausgestattet ist.

Das Vulcain®2.1 auf dem Prüfstand PF50 am ArianeGroup-Standort in Vernon © ArianeGroup/Dominique Eskenazi

Das Hauptstufentriebwerk Vulcain®2.1 ist eine Weiterentwicklung des Vulcain®2 der Ariane 5 mit maßgeblichen technologischen Fortschritten: per 3D-Druck gefertigter Gasgenerator, vereinfachte Düse, neues elektrisches Heißgasventil usw. Dieses kryogene Triebwerk bietet einen Schub von 135 Tonnen im Vakuum. Es treibt die Ariane 6 während der ersten acht Flugminuten an.

Das Triebwerk Vulcain®2.1 ist ein ausgezeichnetes Beispiel für die neue Organisation der ArianeGroup. Dabei kommt es vor allem auf eines an: Vereinfachung. Das Ziel, Kosten und Montagezeiten zu reduzieren, wurde vom Design bis zur Industrialisierung bis ins kleinste Detail umgesetzt. Ermöglicht hat dies die neue Hightech-Montagelinie, die V-Linie in Vernon, die ganz auf Vulcain®2.1 ausgelegt wurde.

Die Montage des Vinci®-Triebwerks in Vernon © ArianeGroup

Das Vinci®-Triebwerk bildet die neueste Generation der kryogenen Triebwerke für die Oberstufe. Es wurde auf einfache Konstruktion und Nutzung ausgelegt. Neu ist seine Fähigkeit zur Mehrfachzündung: Vinci® kann bis zu dreimal neu zünden, um je nach Anforderungen der Mission mehrere Nutzlasten auf verschiedenen Umlaufbahnen zu platzieren. Dadurch kann die Ariane 6 unter anderem Mikrosatelliten-Konstellationen aussetzen. Wie sein großer Bruder Vulcain® 2.1 soll auch Vinci® eine eigene V-Line-Montagelinie erhalten, die gerade fertiggestellt wird.

Die ArianeGroup hat ein innovatives System entwickelt, um die wiederholte Zündung des Vinci®-Triebwerks sicherzustellen: die APU – Auxiliary Power Unit. Dieses kleine Antriebssystem sorgt für die Druckbeaufschlagung der Tanks der Stufe und liefert Schub, der für die Trennung der Satelliten in Gruppen genutzt werden kann. Derzeit werden in den Werken der ArianeGroup fünf Vinci®-Triebwerke produziert.

Ein Jahr vor dem Erstflug der Ariane 6 liegt die Entwicklung des Antriebs im Plan. Um den Wettlauf gegen die Zeit zu gewinnnen, hat sich die ArianeGroup bei der Ariane 6 für eine sorgfältig ausgewogene Kombination aus bewährten Lösungen und Innovationen entschieden. Die drei Triebwerke P120C, Vulcain®2.1 und Vinci®, die aus diesem Projekt entstanden sind, tragen zum Erfolg der neuen europäischen Trägerrakete bei. Sie sichern die Zuverlässigkeit, wie sie seit Jahrzehnten mit den Ariane-Trägerraketen verbunden ist.