Nach 27 Jahren herausragender Leistungen endet der Betrieb der Ariane-5-Rakete offiziell

Am frühen Morgen des 6. Juli (Pekinger Zeit) absolvierte Europas prestigeträchtige Ariane-5-Rakete ihren 117. und letzten Start und brachte erfolgreich zwei Kommunikationssatelliten in die Umlaufbahn. Wie sollen wir abschließend beurteilen, wenn eine Rakete, die 27 Jahre lang im Einsatz war, außer Dienst gestellt wird?

Der Lehrer ist berühmt und einfach und zuverlässig

Die Ariane-5-Rakete gehört zur berühmten Ariane-Trägerraketenfamilie und wird von der Europäischen Weltraumorganisation entwickelt. Vor der Ariane-5-Rakete entwickelte die ESA in den 1970er und 1980er Jahren vier Modelle, Ariane 1 bis 4, um den Bedarf Europas an unabhängigen Satellitenstarts zu decken.

Da sowjetische Raketen damals noch nicht auf dem Markt für kommerzielle Raketenstarts auftauchten und die USA ihre Einwegraketen außer Dienst stellten, es aber mit ihrem Space Shuttle zu einem Unfall kam, nutzte die ausgereifte und zuverlässige Ariane-4-Rakete die Gelegenheit, die Lücke bei den Startkapazitäten zu schließen und erzielte auf dem internationalen Markt für kommerzielle Raketenstarts einen beispiellosen Erfolg.

Als Reaktion auf den Trend zu größeren Kommunikationssatelliten auf dem Markt für kommerzielle Starts und die Notwendigkeit der Entwicklung und Nutzung erdnaher Umlaufbahnen genehmigte die ESA auf einem Ministertreffen im November 1987 offiziell die Entwicklung der Ariane-5-Rakete. Das ursprüngliche Ziel der Ariane-5-Rakete bestand darin, verschiedene Arten von Satelliten in geosynchrone Transferbahnen und sonnensynchrone Umlaufbahnen zu bringen und große Module der Raumstation, die frei fliegende Plattform Columbus und das Space Shuttle Hermes zur Unterstützung des Betriebs der Raumstation in erdnahe Umlaufbahnen zu bringen.

Um den Anforderungen für den Start von Einzel- oder Doppelsatelliten mit einem Gewicht von 6,8 Tonnen gerecht zu werden, insbesondere den Anforderungen für den Start des 21 Tonnen schweren Hermes-Space Shuttles, wurde für die Ariane-5-Rakete nicht der Durchmesser und das Triebwerkskonzept der Ariane-4-Rakete übernommen, sondern ein neues Konzept mit einer Raketenkörperstruktur mit großem Durchmesser, einem Triebwerk mit hohem Schub und weniger Stufen eingeführt.

Der Kernstufendurchmesser der Ariane-5-Rakete beträgt 5,4 Meter und ist etwa 1,5-mal so groß wie der Durchmesser der Ariane-4-Rakete mit 3,8 Metern. Damit wird die Grundlage für die Realisierung großer Tragfähigkeiten gelegt. Die erste Stufe der Rakete verwendet ein neu entwickeltes Hochleistungs-Wasserstoff-Sauerstoff-Triebwerk vom Typ Vulcan mit einem Schub von 90 Tonnen; Es ist mit zwei großen Feststoffboostern ausgestattet, die einen Einzelschub von bis zu 455 Tonnen liefern. Aufgrund der Hochschubtriebwerke benötigt die Ariane-5-Rakete zum Abheben nur drei Triebwerke, während die Ariane-4-Rakete sechs oder acht Triebwerke benötigt. Gleichzeitig kann die zweieinhalbstufige Ariane-5-Rakete im Vergleich zur dreieinhalbstufigen Ariane-4-Rakete über eine Trennstufe während des Fluges verfügen. Das obige Designschema trägt zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Rakete bei.

Nach der erfolgreichen Entwicklung des Basismodells hat die ESA eine Reihe von Maßnahmen ergriffen, um verbesserte Modelle wie Ariane 5G+, Ariane 5GS und Ariane 5ECA zu entwickeln und so die Tragfähigkeit zu erhöhen und die beherrschende Stellung der Ariane-5-Rakete auf dem Markt für kommerzielle Trägerraketen zu sichern. Als Reaktion auf die Notwendigkeit, ein automatisches Transferfahrzeug zur Bereitstellung logistischer Dienste für die Internationale Raumstation zu starten, verbesserte und entwickelte die ESA das Modell Ariane 5ES. Von der Ariane 5G zur Ariane 5ECA erhöhte sich das Startgewicht der Rakete von 737 Tonnen auf 777 Tonnen, die Kapazität für erdnahe Umlaufbahnen stieg von 16 Tonnen auf 21 Tonnen und die Kapazität für geosynchrone Transferbahnen erhöhte sich von 6,95 Tonnen auf 10,5 Tonnen.

Die auf fünf Modellen basierende Ariane-5-Rakete hat während ihrer 27-jährigen Dienstzeit insgesamt 117 Startmissionen durchgeführt, davon 112 erfolgreiche Starts und eine Starterfolgsquote von 95,7 %. Es handelt sich um eine ausgereifte und zuverlässige Rakete, die in der Geschichte der weltweiten Raketenentwicklung bedeutende Spuren hinterlassen hat.

Ein qualvoller Anfang führt zu einem brillanten Erfolg

Die Leistung und das technische Niveau der Ariane-5-Rakete haben im Vergleich zur vorherigen Generation von Ariane-Raketen einen großen Sprung nach vorne gemacht. Im Vergleich zur Ariane-4-Rakete, deren Entwicklung reibungslos verlief, war der Start der Ariane-5-Rakete jedoch voller Wendungen.

Im Juni 1996 startete die Ariane-5-Rakete zum ersten Mal, hatte jedoch leider einen schlechten Start. Ein Fehler im Code der Leit- und Steuerungssoftware führte dazu, dass die Rakete die Kontrolle verlor und sich nur 37 Sekunden nach dem Start selbst zerstörte und explodierte.

Nach einer umfassenden Überprüfung und Behebung aller Mängel erfolgte im Oktober 1997 der zweite Start der Ariane-5-Rakete, der jedoch leider immer noch nicht den vollen Erfolg brachte. Die Ursache des Ausfalls war eine Anomalie im Vulcan-Triebwerk, die zu dessen vorzeitigem Abschalten führte, sodass der Satellit nicht in die geplante Umlaufbahn eintreten konnte.

Am 21. Oktober 1998 war der dritte Start der Ariane 5-Rakete endlich ein voller Erfolg. Anschließend wurden kommerzielle Startmissionen mit der Rakete durchgeführt, doch damit war ihr Unglück noch nicht zu Ende.

Im Juli 2001 kam es beim Start einer Doppelsatellitenmission zu einer Fehlfunktion der zweiten Stufe der Ariane-5-Rakete, und die Satelliten erreichten nicht die geplante Umlaufbahn. Am 11. Dezember 2002 versagte die Ariane-5ECA-Rakete bei ihrem Jungfernflug. Ein Defekt im Triebwerk der ersten Stufe der Vulcan 2 führte drei Minuten nach dem Start zur Selbstzerstörung der Rakete. Nach mehr als zwei Jahren harter Arbeit wurde die Ariane 5ECA-Rakete am 12. Februar 2005 erneut gestartet und war ein voller Erfolg.

Der Erstflug der ECA-Rakete war der letzte Fehlschlag der Ariane-5-Rakete. Nach einer allmählichen Weiterentwicklung ersetzte sie schließlich die Ariane-4-Rakete und begann ihre glorreiche und legendäre Geschichte. Als wichtigste Trägerrakete der Europäischen Weltraumorganisation kann man die Ariane-5-Rakete als Symbol der europäischen Luft- und Raumfahrt bezeichnen. Lange Zeit hatte das Unternehmen etwa die Hälfte des weltweiten Marktes für kommerzielle Raketenstarts inne und konnte bis zum Aufkommen der Falcon-9-Rakete von SpaceX eine glorreiche „dominante“ Bilanz vorweisen.

In 27 Jahren wurden mit der Ariane-5-Rakete 239 Raumfahrzeuge für 65 Regierungs- und Unternehmenskunden in über 30 Ländern ins All gebracht, darunter auch für die ESA und die NASA. Dazu gehören 197 Satelliten in geostationären Umlaufbahnen und fünf Versorgungsmissionen mit automatischen Transferfahrzeugen zur internationalen Raumstation. Die bekannteste Nutzlast ist das 10 Milliarden Dollar teure James Webb-Weltraumteleskop. Die Mission wurde mit hoher Präzision in die Umlaufbahn gebracht, wodurch dem Webb-Teleskop eine große Menge an Weltraumtreibstoff gespart wurde und seine Betriebslebensdauer 20 Jahre erreichen kann.

Darüber hinaus erfüllte die Ariane-5-Rakete auch die Mission, vier Galileo-Navigationssatelliten in einem Start zu starten, und brachte in drei Starts insgesamt 12 Satelliten in die Einsatzumlaufbahn, was maßgeblich zur schnellen Fertigstellung der Vernetzung des Galileo-Systems beitrug.

Wenn es um Erkundungsmissionen in den tiefen Weltraum geht, kann die Ariane-5-Rakete auch als „Vorbild“ bezeichnet werden, da sie nacheinander wichtige Passagiere wie die Kometensonde Rosetta, das Weltraumteleskop Herschel, das Weltraumteleskop Planck, die Merkursonde Bepi-Colomb und die Eismondsonde Jupiter in die Umlaufbahn gebracht hat. Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass die Ariane-5-Rakete in den letzten 20 Jahren der Eckpfeiler des europäischen Raumfahrtprogramms war.

Abschied mit Bedauern in der sich wandelnden Ära

Obwohl die Ariane-5-Rakete als in den 1980er und 1990er Jahren entwickelte Trägerrakete große Beiträge geleistet und hervorragende Ergebnisse erzielt hat, ist sie in ihrer Grundkonstruktion und Leistung der in den USA aufkommenden Falcon-9-Rakete unterlegen. Insbesondere kann der hohe Startpreis von fast 200 Millionen US-Dollar nicht mit dem Startpreis von 62 Millionen US-Dollar für die Falcon-9-Rakete mithalten. Daher ist es nicht verwunderlich, dass es seine Position als „Marktführer“ auf dem kommerziellen Markt verloren hat.

Angeregt durch den beispiellosen Erfolg der Falcon-9-Rakete, die sich durch ihre Einfachheit, Zuverlässigkeit und geringen Kosten auszeichnet, müssen Raketenentwicklungseinheiten wie die Europäische Weltraumorganisation, die Japan Aerospace Exploration Agency und die United Launch Alliance daher mit der Forschung und Entwicklung einer neuen Raketengeneration beginnen.

Die Ariane-6-Rakete, die H3-Rakete und die Vulcan-Rakete wurden 2014 und 2015 offiziell gestartet und ihre Entwicklung begann. Die aktuellen Entwicklungsarbeiten sind in die Endphase eingetreten. Neben der Ariane-5-Rakete steht auch der US-amerikanischen Delta-4-Rakete nur noch eine letzte Startmission bevor, für die Atlas-5-Rakete sind derzeit mehrere Startmissionen bestellt und die japanische H-2A-Rakete soll 2024 außer Dienst gestellt werden.

Man kann sagen, dass die nächsten zwei bis drei Jahre weltweit eine Übergangsphase zwischen alten und neuen Raketen sein werden. Dieser Wechsel zwischen Alt und Neu ist genau wie zu Beginn dieses Jahrhunderts, als die Raketen Ariane 5, Delta 4 und Atlas 5 die Ariane 4 und die Titan 4 ablösten. Der Unterschied besteht darin, dass die ursprünglichen Ersatzteile nun ersetzt wurden.

Es sei erwähnt, dass die ESA bereits vor zehn Jahren den Ersatz alter Raketen durch neue in Erwägung zog. Die anfängliche Reaktionsstrategie bestand darin, ein mittelfristiges Upgrade-Modell der Ariane-5-Rakete zu entwickeln, nämlich die Ariane-5ME-Rakete und die brandneue Ariane-6-Rakete. Obwohl diese Strategie sinnvoll ist, verfügt die ESA nicht über genügend Budget, um die parallele Entwicklung zweier Projekte zu unterstützen. Obwohl die ESA die Ariane-5ME-Rakete Ende 2014 aufgab und sich auf die Entwicklung der Ariane-6-Rakete konzentrierte, war die Leistung der Ariane-6-Rakete immer noch unbefriedigend und der Forschungs- und Entwicklungsfortschritt verzögerte sich ständig. Aufgrund der Auswirkungen der weltweiten Corona-Pandemie, die 2020 begann, wird erwartet, dass die erste Markteinführung erst Anfang 2024 erfolgen wird.

Unter diesen Umständen muss man sagen, dass das Ende der Ariane-5-Rakete mit einigem Bedauern zu Ende ging. Obwohl die Startkosten ihres Nachfolgers, der Ariane-6-Rakete, gesenkt wurden, bietet sie im Vergleich zur Falcon-9-Rakete noch immer keinen Preisvorteil. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Ariane-Rakete auf dem internationalen Markt für kommerzielle Trägerraketen ihren früheren Ruhm zurückerlangt, ist sehr gering. (Autor: Wu Shengbao, Gutachter: Jiang Fan, stellvertretender Direktor des Wissenschafts- und Technologieausschusses der China Aerospace Science and Technology Corporation)