Chandrayaan-3 ist erfolgreich gelandet. Auf welchem ​​Stand befindet sich Indiens Raumfahrtprogramm nach 60 Jahren voller Höhen und Tiefen?

Auch die erfolgreiche Mondlandung der indischen Raumsonde Chandrayaan-3 hat im Internet für heftige Diskussionen gesorgt. Viele Menschen möchten wissen, wie gut Indiens Weltraumtechnologie ist. Was sind die Unterschiede zwischen ihnen und uns?

Tatsächlich ist es so, dass Laien, wie das Sprichwort sagt, die Aufregung sehen, während Experten die Details erkennen. Es ist nicht umfassend genug, die Luft- und Raumfahrttechnologie eines Landes anhand des Erfolgs oder Misserfolgs eines Projekts zu diskutieren. Deshalb werden wir heute einen Blick auf die Entwicklungsgeschichte der indischen Trägerraketen werfen und einen Einblick in die indische Luft- und Raumfahrttechnologie erhalten.

Indiens Chandrayaan-3, Bildquelle: Internet

Indiens Raumfahrtindustrie hat eine hohe Ausgangsbasis, aber langsame Fortschritte

Indien erlangte 1947 seine Unabhängigkeit. Da das Land im Zweiten Weltkrieg kein großes Schlachtfeld war, kam es im Unabhängigkeitsprozess nicht zu heftigen Kämpfen. Die verbleibenden industriellen und bildungsbezogenen Grundlagen aus Großbritanniens langjähriger Tätigkeit in Indien waren noch vorhanden. Verglichen mit der Zeit, als die Volksrepublik China gerade gegründet wurde, war Indiens Ausgangslage also mehr oder weniger höher als unsere.

Nicht nur scheint ihre Ausgangslage höher, auch ihr internationales Umfeld ist stärker als unseres. Im Gegensatz zu uns gibt es keine Supermacht wie die Vereinigten Staaten, die es im Keim ersticken möchte. Es scheint, dass ein solcher Ausgangspunkt und ein solches Umfeld die Entwicklung der Luft- und Raumfahrttechnologie fördern sollten, doch in Wirklichkeit ist genau das Gegenteil der Fall. Gerade aufgrund des entspannten internationalen Umfelds ist es für sie nicht notwendig, so schnell wie möglich über Nukleartechnologie und Technologie für ballistische Raketen zu verfügen. Die Weltraumentwicklung aller Länder begann mit ballistischen Raketen, und im Wesentlichen sind beides dieselben Dinge.

Bis in die 1960er Jahre hatte sich Indien nicht ernsthaft mit der Weltraumforschung beschäftigt und verfügte nicht einmal über eine nationale Abteilung für Weltraumforschung. Im Jahr 1962 gewannen wir den Selbstverteidigungs-Gegenangriff an der chinesisch-indischen Grenze und Indien begann, uns mit voller Geschwindigkeit einzuholen.

Der Satellit wurde mit einer fremden Rakete ins All geschossen

Zu diesem Zeitpunkt war unsere ballistische Rakete Dongfeng-1 bereits erfolgreich getestet worden und die Dongfeng-2 befand sich bereits in der Entwicklung, Indien hatte jedoch noch nichts. Unsere Dongfeng-1 wurde von der P2-Rakete der Sowjetunion kopiert, was bedeutet, dass die Sowjetunion die Technologie zur Verfügung gestellt hat.

Kann Indien das schaffen? Nein, denn damals waren sie gerade dabei, die Bewegung der Blockfreien Staaten zu betreiben. Das bedeutete, dass ich mich weder mit Ihnen verbünden noch Ihnen feindlich gegenüberstehen würde, ganz gleich, ob es sich um die Vereinigten Staaten oder die Sowjetunion handelte. Der Hauptzweck bestand darin, nah und doch fern und schwer fassbar zu sein. Natürlich war es ihnen unmöglich, an eine so wichtige Technologie wie ballistische Raketen zu gelangen.

Ohne Verbündete gäbe es kein feindliches Lager, sodass sie Höhenforschungsraketen aus verschiedenen Ländern für ihre Forschung kaufen könnten. Es handelte sich um kleine Dinger, die so dick wie eine Schüssel und mehrere Meter lang waren. Sie kamen aus den Vereinigten Staaten, der Sowjetunion und Frankreich.

Indiens erste Höhenforschungsraketen konnten nur mit Fahrrädern transportiert werden.

1967 gelang Indien schließlich der Start seiner ersten Höhenforschungsrakete „Russini“, die 150 Zentimeter lang war und bis zu 10.000 Meter hoch fliegen konnte. Heute ist es nur noch eine hagelsichere Rakete.

Drei Jahre später brachte Chinas Rakete „Langer Marsch 1“ den Satelliten „Dongfanghong 1“ in die Erdumlaufbahn. Dieses Mal war Indien überhaupt nicht in der Lage, still zu sitzen. Was soll es tun?

Zu dieser Zeit waren die chinesisch-sowjetischen Beziehungen zerrüttet und die Sowjetunion versuchte aktiv, Indien für sich zu gewinnen. Es wäre eine Verschwendung gewesen, nichts zu unternehmen, um mit dem Strom zu schwimmen. Daher unterzeichnete Indien ein Abkommen mit der Sowjetunion, in dem es das Recht zur Nutzung einiger wichtiger Häfen in Indien gegen eine Zusammenarbeit in der Luft- und Raumfahrttechnologie eintauschte. Für die Sowjetunion war es zu spät, Indien den Bau von Raketen beizubringen, also baute Indien zunächst einen künstlichen Satelliten und ließ ihn von der Sowjetunion mit ihrer Rakete starten.

Mehrere frühe indische Raketen zeigten schlechte Leistung

Der holprige Weg der Rockets zur Entwicklung

Später, nach einem fehlgeschlagenen Start, schickte Indien 1980 mit einer unabhängig entwickelten SLV-3-Rakete seinen Satelliten Russini-1 ins All. Es scheint, als hätten die Inder die Weltraumtechnologie endlich gemeistert.

SLV-3-Rakete. Bildquelle: vom Autor bereitgestellt

Wenn wir uns jedoch den SLV-3 genauer ansehen, werden wir feststellen, dass er tatsächlich etwas eigenartig ist. Dabei handelt es sich um eine vierstufige reine Feststoffrakete. Feststoffraketen sind einfacher als Flüssigkeitsraketen, ihre Effizienz ist jedoch auch relativ gering. Um in die Umlaufbahn gelangen zu können, musste Indien den 35 Kilogramm schweren Russini-1 daher in vier Etappen aufteilen, um ihn ins All zu schicken. Darüber hinaus war die Umlaufbahn relativ niedrig und der Satellit fiel nach 20 Betriebsmonaten in die Atmosphäre.

Unser Dongfanghong-1 wiegt 173 Kilogramm und hat eine höhere Umlaufbahn. Es wurde 1970 ins Leben gerufen und ist noch immer in Betrieb.

SLV-3-Rakete. Bildquelle: vom Autor bereitgestellt

Indien weiß auch, dass die SLV-Rakete zu schwach ist und nur das Problem lösen kann, ob sie existiert oder nicht, aber sie ist definitiv nicht praktikabel. Mit einer Tragkraft von unter 40 Kilogramm kann er nichts ausrichten. Also entwickelten sie die ASLV auf Basis der SLV, die eigentlich nur aus der Ergänzung der ersten Stufe auf Basis der ursprünglichen bestand, und bei allen handelte es sich noch immer um Feststoffraketentriebwerke.

ASLV hat seine Beförderungskapazität tatsächlich erhöht, aber in welchem ​​Ausmaß? Mit einer Kapazität von 150 Kilogramm in einer niedrigen Erdumlaufbahn ist es immer noch nicht so gut wie unsere Langer Marsch 1. Als ASLV zum ersten Mal gestartet wurde, war das bereits 1987, etwas mehr als ein Jahr vor meiner Geburt. Doch erst 1994, als ich noch im Vorschulalter war, gelang ihm bei seinem vierten Teststart der volle Erfolg.

ASLV-Rakete, Bildquelle: vom Autor bereitgestellt

Wird es, wenn es erfolgreich ist, weit verbreitet sein?

Falsch, Indien hat diese Rakete sofort und entschieden aufgegeben, weil der größte Nachteil von Feststoffraketen ihre geringe Effizienz ist und es daher schwierig ist, mit ihnen eine Rakete mit großer Tragfähigkeit zu bauen.

Obwohl Indiens Raketen nicht besonders gut sind, ist das Land sehr gut im Bau von Satelliten. Nacheinander werden verschiedene Kommunikationssatelliten und Wissenschaftssatelliten gestartet. Allerdings sind diese Satelliten entweder zu groß oder müssen in eine polare Umlaufbahn gebracht werden, was ASLV nicht leisten kann. Daher hatte Indien in dieser Zeit das Problem, zwar über Satelliten, aber keine Raketen zu verfügen.

Endlich gibt es ein nützliches!

Also lernten die Inder aus ihren Fehlern und begannen intensiv an Flüssigkeitsraketentriebwerken zu arbeiten. Mithilfe einiger Erfahrungen der Sowjetunion wurde schließlich die PSLV gebaut, die über vier Kernstufen verfügt. Die Stufen eins und drei sind fest, die Stufen zwei und vier sind flüssig. Außerdem ist es mit sechs Feststoffraketen ausgestattet. Es verfügt über eine Transportkapazität von 3,8 Tonnen in einer niedrigen Erdumlaufbahn und kann eine Nutzlast von 1,2 Tonnen in eine geosynchrone Umlaufbahn befördern.

Obwohl das Design noch immer unkonventionell ist und sich von dem der USA und der Sowjetunion unterscheidet, sind die Ergebnisse sehr gut. Es ist seit Anfang der 1990er Jahre im Einsatz und sehr zuverlässig. Das Unternehmen hat nicht nur zahlreiche kommerzielle Satellitenstartmissionen durchgeführt, sondern beim letzten Start von 104 Satelliten mit einer Rakete gelang dies auch mit einer späteren, verbesserten Version.

PSLV-Rakete. Bildquelle: vom Autor bereitgestellt

Die Bedeutung von PSLV liegt nicht nur darin, dass Indien endlich über eine einsatzfähige Rakete verfügt, sondern – noch wichtiger – darin, dass es Indien ermöglicht hat, einen Flüssigkeitsraketenmotor namens Vikas zu entwickeln, der sehr erfolgreich war. Dieses Triebwerk wurde von Indien auf Grundlage des französischen Viking-2-Triebwerks entwickelt, das auch als Antrieb der Ariane-Rakete dient.

Sein Status in Indien ähnelt in gewisser Weise dem des YF-20 in China. Es verwendet konventionellen Treibstoff, nämlich Hydrazin, und hat eine ähnliche Schubkraft von etwa 70 bis 80 Tonnen. Auf der PSLV handelte es sich lediglich um einen Probelauf auf der zweiten Etappe und spielte nicht die Hauptrolle. Als Indien jedoch feststellte, dass die Rakete zuverlässig war und eine Rakete mit größerer Tragfähigkeit benötigte, übernahm Vikas die Führung der indischen Raumfahrtindustrie.

Sie entwickelten die Raketenserie GSLV, die drei Modelle umfasst: MK1, MK2 und MK3. Die anderen Konfigurationen der GSLV der ersten und zweiten Generation sind grundsätzlich gleich. Die erste Stufe ist noch immer ein Feststoffraketentriebwerk mit vier Boostern, die von dem bereits erwähnten indischen Vikas-Triebwerk angetrieben werden, und die zweite Stufe ist noch immer das Vikas-Triebwerk.

Bildquelle: vom Autor bereitgestellt

Erwähnenswert ist, dass Indien mit dieser Raketenserie endlich begonnen hat, fortschrittliche Triebwerke einzusetzen – Wasserstoff-Sauerstoff-Triebwerke.

Obwohl es schwierig ist, in einem Wasserstoff-Sauerstoff-Triebwerk einen großen Schub zu erzeugen, ist sein Wirkungsgrad sehr hoch und es eignet sich besonders für den Einsatz in der Oberstufe einer Rakete. Da das verbleibende Gewicht bereits sehr gering ist, ist zu diesem Zeitpunkt kein so großer Schub erforderlich wie beim Start. Die Hauptfunktion besteht jedoch darin, Kraftstoff zu sparen und länger durchzuhalten. Der in der ersten Generation des GSLV verwendete Wasserstoff-Sauerstoff-Motor war der von der Sowjetunion gekaufte RD-56M. Dieser Motor wurde ursprünglich von der Sowjetunion für eine bemannte Mondlandung entwickelt. Später scheiterte das Projekt jedoch, sodass man ihn modifizierte und verkaufte, um zusätzliches Geld zu verdienen.

Später entwickelte Indien auch seinen eigenen Wasserstoff-Sauerstoff-Antrieb, sodass bei der zweiten GSLV-Generation die Oberstufe durch eine in Indien hergestellte ersetzt wurde. Die dritte Generation des GSLV sieht völlig anders aus als die beiden vorherigen Generationen. Die Kernstufe wurde durch das bereits erwähnte Vikas-Triebwerk ersetzt und ist damit endgültig der Protagonist, während die Booster auf beiden Seiten weiterhin Feststoffraketentriebwerke sind. Die dritte Stufe ist sogar noch leistungsstärker, da sie einen CE-20-Wasserstoff-Sauerstoff-Motor mit 20 Tonnen Schub verwendet, bei dem es sich um einen Wasserstoff-Sauerstoff-Motor mit offenem Kreislauf handelt. Dieses verfügt über einen der höchsten Schubwerte aller Wasserstoff-Sauerstoff-Oberstufentriebwerke der Welt. Sie sollten wissen, dass das in unserer Langer Marsch 5 verwendete YF-75D nur einen Schub von 9 Tonnen hat.

Genealogie der Trägerraketen Indiens. Bildquelle: vom Autor bereitgestellt

Die GSLV-3. Generation war diejenige, die vor kurzem den Chandrayaan zum Mond schickte. Seine Transportkapazität in der erdnahen Umlaufbahn beträgt etwa zehn Tonnen und seine Transportkapazität in der geosynchronen Umlaufbahn etwa vier Tonnen, was im Wesentlichen der Kapazität unserer ausgereiften Serien Langer Marsch 2 und 3 entspricht.

Man kann sagen, dass die Grundtragfähigkeit der indischen Trägerraketen mittlerweile im Wesentlichen das Niveau unserer Trägerraketen aus den 1990er Jahren erreicht hat. Das heißt: Was auch immer wir in den 1990er Jahren auf den Markt bringen konnten, können sie im Grunde auch heute noch auf den Markt bringen. Tatsächlich können wir feststellen, dass sich die Kluft zwischen Indien und uns zumindest im Hinblick auf Trägerraketen weder wesentlich verringert noch vergrößert hat. Im Grunde genommen sind wir dabei, den Rückstand zügig aufzuholen. Indien verfügt sogar über einige Technologien, die unseren in nichts nachstehen.

Beispielsweise ist die Technologie für Feststoffraketentriebwerke mit hohem Schub schon seit längerem im Einsatz, während wir in der Luft- und Raumfahrt grundsätzlich Flüssigkeitsantriebe verwenden und daher möglicherweise ausgereifter sind als unsere.

Was beispielsweise die zuvor erwähnte 20-Tonnen-Oberstufe für Wasserstoff und Sauerstoff betrifft, haben wir bereits die 25-Tonnen-Oberstufe getestet. Sie verwendet einen geschlossenen Expansionszyklus, der fortschrittlicher ist als der indische. Aber immerhin haben sie es tatsächlich für einen Flug zum Mond verwendet, während wir es bisher noch nicht selbst geflogen sind.

Dritte Stufe des Wasserstoff-Sauerstoff-Triebwerks Indiens, Bildquelle: vom Autor bereitgestellt

Auf dem Weg zur Spitze von Wissenschaft und Technologie konkurrieren Forscher aller Länder miteinander, und wenn sie nicht vorankommen, werden sie zurückfallen. Dies ist ein Schlachtfeld ohne Schießpulverrauch. Ob im Ausland oder in China, die meisten Fachkräfte arbeiten hart. Was wir tun müssen, ist, aufmerksam zu sein, es zu verstehen und es richtig zu betrachten. Dies ist die größte Unterstützung für unsere Luft- und Raumfahrtindustrie.

Planung und Produktion

Dieser Artikel ist eine vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützte Arbeit

Produziert von | Abteilung für Wissenschaftspopularisierung der Chinesischen Vereinigung für Wissenschaft und Technologie

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.

Autor: Liang Yichen (Lehrer Gou Sheng), Dozent an der Xi'an Aviation University

Rezension von Liu Yong, Forscher, National Space Science Center, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Herausgeber: Lin Lin, Ding Zong

Das Titelbild und die Bilder in diesem Artikel stammen aus der Copyright-Bibliothek

Nachdruck kann zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen