Ariane 5 - Technik, Entwicklung, Zukunft

Da müsstest Du erst mal definieren, was 'technisch möglich' heißt. Sicherlich ließe sich die Ariane mit entsprechendem Aufwand so umbauen, dass es möglich wäre. In der derzeitigen Konfiguration geht es nicht. Weder die ESC-A noch die EPS verfügen über einen Adapter, der es erlauben würde, eine weitere Raketenstufe aufzusetzen.

Ob die Software der Rakete drei Stufen steuern kann weiß ich nicht. Aber die Bodenanlagen wären auch nicht dafür ausgelegt und müssten umgebaut werden. Mit einer Nutzlast auf der dritten Stufe wäre die Rakete z.B. für die derzeitigen Integrationsgebäude zu hoch.

Hallo Schillrich,

hast Du zu Deinem Bericht von

Antworten #73 am: Gestern um 20:43:04 »

auch einen weiterführenden Link dazu.?

Gertrud

Weder die ESC-A noch die EPS verfügen über einen Adapter, der es erlauben würde, eine weitere Raketenstufe aufzusetzen.

Wäre es schwierig einen solchen Adapter zu entwickeln?

Mit einer Nutzlast auf der dritten Stufe wäre die Rakete z.B. für die derzeitigen Integrationsgebäude zu hoch.

Auch für einen Einzelstart? Die Nutzlastverkleidung ist ziemlich lang. Und wäre dies auch ein Problem für eine längere Oberstufe wie die geplante ESC-B?

Hallo Gertrud,


dazu gibt es keinen Link .

Zitat von: Crest am 18. November 2010, 12:30:59

Weder die ESC-A noch die EPS verfügen über einen Adapter, der es erlauben würde, eine weitere Raketenstufe aufzusetzen.

Wäre es schwierig einen solchen Adapter zu entwickeln?

Zitat

Mit einer Nutzlast auf der dritten Stufe wäre die Rakete z.B. für die derzeitigen Integrationsgebäude zu hoch.

Auch für einen Einzelstart? Die Nutzlastverkleidung ist ziemlich lang. Und wäre dies auch ein Problem für eine längere Oberstufe wie die geplante ESC-B?

Keine Ahnung, wie schwierig das wird. Und ich habe ja in meinem letzten Post schon geschrieben, dass ich keine Ahnung habe, welche anderen Komponenten noch angepasst werden müssten.

Zur Sinnhaftigkeit einer solchen Aktion hatte ich bewusst nichts geschrieben, weil du ja meintest, es ginge nur um die technische Machbarkeit. Jetzt muss ich aber doch mal fragen: Was möchtest du damit erreichen? Denn egal, ob es machbar ist, sinnvoll ist es nicht. Die beiden Oberstufen wären so schwer, dass man keine Nutzlast mehr mitnehmen könnte.

Zur Sinnhaftigkeit einer solchen Aktion hatte ich bewusst nichts geschrieben, weil du ja meintest, es ginge nur um die technische Machbarkeit. Jetzt muss ich aber doch mal fragen: Was möchtest du damit erreichen? Denn egal, ob es machbar ist, sinnvoll ist es nicht.

Ich habe mir überlegt welche Komponenten der Ariane in Zukunft nützlich sein könnten. Eine kryogene Stufe ist selbstverständlich nützlich. Eine hypergolische Stufe könnte nützlich sein als Basis eines Raumschiffes. Aber in der Zwischenzeit müssten wir damit auch etwas nützliches machen. Vielleicht könnte die Wiederentzündbarkeit der EPS nützlich sein solange es die ESC-B/Vinci noch nicht gibt. So wird sie jetzt eingesetzt, aber zusammen mit einer ESC-A könnte das vielleicht einen grösseren Nutzlast geben. Oder P-230 + ESC-A + EPS als eine grössere version der Lyra?

Die beiden Oberstufen wären so schwer, dass man keine Nutzlast mehr mitnehmen könnte.

Ist das nun wirklich so? Allenfalls die Feststoffbooster und die EPC hätten doch genug Schub? Vielleicht würde es bei der ESC-A Gravitationsverluste geben.

Hauptproblem ist, dass die EPC untermotorisiert ist. Sie begrenzt die Masse der Oberstufe/Nutzlastkombination.

Also, die EPC wäre ein Problem, das wusste ich nicht. Muss der Schub am Ende des Fluges nicht reduziert werden wie bei anderen Zentralstufen? Und könnten etwas grössere Feststoffbooster (auf basis der P-80 mit Kompositen) da helfen?

Wenn man Feststoffbooster vergrößert, verstärkt man die Schubkraft,  aber nicht die Brenndauer. Das Grundproblem der Ariane 5 (weshalb man übrigens auch Probleme mit der ME/ECB-Entwicklung hat), ist, dass die EPC nach Abtrennung der Booster zu wenig Schub liefert. Dieses Problem lässt sich also nicht mit stärkeren Boostern lösen. Man könnte eventuell über eine andere Befüllung der Booster nachdenken, aber da scheint nichts mehr drin zu sein, nachdem man die Brenndauer der EAP bereits von 130 auf 140 Sekunden verlängert hat.

mfg websquid

Wie gross sind die Gravitationsverluste wegen der Untermotorisierung der EPC eigentlich? Und wenn wir die EPC mal vergessen, wie wäre das mit der Kombination P230 + ESC-A + EPS? Ich will hier nicht etwa die EPS evangelisieren, sondern verstehen was die Möglichkeiten und Unmöglichkeiten sind.

Wenn die Booster ausgebrannt sind, dann liefert die EPC eine Beschleunigung von ca. 0,7 bis 0,8 G. Das heißt, in diesem Moment verzögert die Rakete mit 0,2 bis 0,3 G. Dieser wert nimmt dann ab, bis so viel Treibstoff in der EPC verbrannt ist, dass das Triebwerk wieder mehr als 1 G Beschleunigung liefern kann.

Zu den Oberstufen: Damit eine mehrstufige Rakete eine optimale Leistung erreicht, müssen die einzelnen Stufen in einem bestimmten Masseverhältnis zueinander stehen. Bernd Leitenberger hat dazu einen eigenen Artikel geschrieben: http://www.bernd-leitenberger.de/stufen.shtml
Das Massenverhältnis von ESC-A und EPS liegt dabei denkbar ungünstig. Hinzu kommt: Die ESC-A kann eine Nutzlast von rund 10 t transportieren. Die EPS wiegt leer bereits 1150 kg, für Traibstoff der EPS und Nutzlast bleiben damit also nur noch rund 8,8 Tonnen übrig. Und um statt zwei nun drei Stufen zu verwenden, bräuchte die Ariane ein völlig anderes Flugprofil.

Und dann kommt noch etwas dazu: Durch den Einsatz einer weiteren Stufe würden die Kosten für einen Start massiv steigen.

Wenn die Booster ausgebrannt sind, dann liefert die EPC eine Beschleunigung von ca. 0,7 bis 0,8 G. Das heißt, in diesem Moment verzögert die Rakete mit 0,2 bis 0,3 G. Dieser wert nimmt dann ab, bis so viel Treibstoff in der EPC verbrannt ist, dass das Triebwerk wieder mehr als 1 G Beschleunigung liefern kann.

Nein, das tut sie nicht. Du vergisst, dass die Stufe zu diesem Zeitpunkt mehr oder weniger waagerecht zur Erdoberfläche unterwegs ist. D.h. sie beschleunigt weiter und steigt anfangs auch noch durch den Impuls nach "oben", den ihr die Booster mitgegeben haben. Irgendwann ist dieser Impuls aufgebraucht und die Stufe fängt an zu sinken, beschleunigt aber parallel zur Erdoberfläche weiter. Ist erst einmal Orbitalgeschwindigkeit erreicht, wird sie durch die Fliehkraft wieder "nach oben gezogen". Man kann daher auch nicht so einfach sagen, die EPC wäre "untermotorisiert", auch wenn Herr Leitenberger das so schreibt.

Guten Morgen,

kennt jemand den Flugbahnwinkel der Ariane zum Zeitpunkt des Boosterabwurfs? Waagerecht ist das auch noch nicht. Die vertikale Komponente ist noch deutlich. Aber sie wird auf keinen fall langsamer.

Den Winkel kenn ich leider auch nicht, aber bei den Übertragungen von Arianespace ist es mir auch noch nie aufgefallen, dass die Rakete nach Boosterabwurf langsamer würde - vielmehr ist das Gegenteil der Fall. Das für die Ariane 5 typische "Durchsacken" geschieht tatsächlich erst dann, wenn die Flugbahn "waagerecht" wird, der Schub also fast ausschließlich zum Aufbau der notwendigen Orbitalgeschwindigkeit verwendet wird. Niedriger wird die Geschwindigkeit dadurch natürlich auch nicht. Die Höhe über Grund ist nun einmal eben kein Wert an sich; viel wichtiger sind die Geschwindigkeiten. Aber das kannst du sowieso viel besser erklären!

Hierzu noch eine Frage meinerseits: Hat das Abfangen der Rakete (in Höhe über Grund) vielleicht weniger mit dem geringeren Gewicht der dann fast leeren Zentralstufe zu tun als vielmehr mit der erreichten Geschwindigkeit? Für Orbits gilt nun einmal die Definition des Fliegens von Douglas Adams: Man muss auf den Erdboden fallen, aber immer daneben.

Zitat von: Crest am 19. November 2010, 00:33:09

Wenn die Booster ausgebrannt sind, dann liefert die EPC eine Beschleunigung von ca. 0,7 bis 0,8 G. Das heißt, in diesem Moment verzögert die Rakete mit 0,2 bis 0,3 G. Dieser wert nimmt dann ab, bis so viel Treibstoff in der EPC verbrannt ist, dass das Triebwerk wieder mehr als 1 G Beschleunigung liefern kann.

Nein, das tut sie nicht. Du vergisst, dass die Stufe zu diesem Zeitpunkt mehr oder weniger waagerecht zur Erdoberfläche unterwegs ist. D.h. sie beschleunigt weiter und steigt anfangs auch noch durch den Impuls nach "oben", den ihr die Booster mitgegeben haben. Irgendwann ist dieser Impuls aufgebraucht und die Stufe fängt an zu sinken, beschleunigt aber parallel zur Erdoberfläche weiter. Ist erst einmal Orbitalgeschwindigkeit erreicht, wird sie durch die Fliehkraft wieder "nach oben gezogen". Man kann daher auch nicht so einfach sagen, die EPC wäre "untermotorisiert", auch wenn Herr Leitenberger das so schreibt.

Du hast recht. Da sieht man mal, was man manchmal für einen Blödsinn schreibt, wenn man zu einer Zeit einen Post verfasst, zu der man eigentlich schon längst im Bett liegen sollte...

Dass der A5-Artikel in diesem Punkt nicht stimmen kann (oder muss), habe ich mir auch schon mal überlegt, als es hier im Forum um das Flugprofil der Ariane ging. Und nun gebe ich ihn 1 zu 1 und unkommentiert wieder ...

kennt jemand den Flugbahnwinkel der Ariane zum Zeitpunkt des Boosterabwurfs?

47° waren es bei Eutelsat W3b

Quelle.

Aber sie wird auf keinen fall langsamer.

Sie verbleibt locker 16 Sekunden bei 2.03 km/sec. Ich weiß nicht wie die Zahlen weiter hinter dem Komma aussehen. Möglich wäre also auch kurzes langsamer werden. Zumindest beschleunigt sie fast 20 Sekunden praktisch mal gar nicht.

D.h. sie beschleunigt weiter

Was damit wiederlegt wäre.



Gruß, Klaus

Hallo Klaus.
Die 47° die da bei "s" stehen sind nicht der Flugwinkel der Rakete (bei anderen Starts stehen da oft auch 0°), um die 40° werdens aber vermutlich schon sein. Da war ich etwas vorschnell mit "mehr oder weniger waagerecht" 

Zur Geschwindigkeit/Beschleunigung:
EAP sep ist bei 2:20 -> 2.03 km/s (Launch kit)
10 sec später sind wir schon bei 2.06 km/s

Die Zentralstufe beschleunigt also doch 

Gruß
Johannes

Die 47° die da bei "s" stehen sind nicht der Flugwinkel der Rakete

Sondern?

Die Zentralstufe beschleunigt also doch  

Innerhalb der 10 Sekunden laut Presskit ja. Aber auch innerhalb der ersten Sekunde nach Abtrennung?

Zudem haben wir widersprüchliche Daten. PressKit sagt was anderes als die Daten aus dem Livecast.

Gruß, Klaus

Ich weiß es nicht genau, aber ich würde auf den Winkel zwischen Flugrichtung und Osten tippen. Normalerweise haben die GTO Bahnen von Kourou aus etwa 6° Inklination (Start direkt Richtung Osten). Bei leichteren Nutzlasten wird diese Inklination verringert (auf 2° bei W3B), dazu dreht die Rakete kurz nach dem Start Richtung Äquator und später dann wieder Richtung Osten, es wird Also der Abstand zum Äquator verringert bevor die eigentliche Beschleunigung beginnt.

Etwa wie hier bei einer Delta 2, obwohl der Grund wohl eher darin besteht, vom Ufer wegzukommen 

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=IvB-8CWw9eU[/youtube]

Das ist übrigens der Start des "berühmten" USA 193.

Aus dem Launch kit habe ich nur den Zeitpunkt der Boosterabtrennung (2:20), die Geschwindigkeiten habe ich aus deinem verlinkten Video entnommen. Das Verharren bei 2.03 km/s hat mit dem Ausbrennen der Booster zu tun.

Ich habe auch keine Ahnung, wofür dieser s-Winkel steht, aber dafür nicht. Der ist völlig unabhängig von der Fluglage, der sprang auch zwischendurch direkt von 52° auf 21°. Das kann nichts mit der eigentlichen Flugbahn zu  tun haben. Das einzige, was mir einfällt, ist der Sendewinkel zur Kontrollstation. Mit Entfernen von der Station steigt der Winkel an, dann wechselt man auf die nächste (Sprung) und irgendwann hat man keine Bodenstation sondern Satellit (also 0° = Keine Abstrahlung zum Boden)

Ist jetzt aber auch nur geraten 

mfg websquid

Dieser Bericht ist interessant:
http://www.spacenews.com/launch/101119-radical-overhaul-european-launch-industry.html

Es geht darum, wie Europa Wettbewerbsfähig bleiben soll und es werden als Maßnahmen eine Satellitensteuer und eine Verkleinerung von Arianespace bzw. stärkere Integration in Astrium oder sogar die Auflösung von Arianespace gefordert. Alle europäischen Trägerraketen sollen im Falle einer Auflösung von der ESA kommerziell vermarktet werden. Dadurch sollen Starts um 10 Millionen Euro billiger werden. Weiter soll die Ariane 5 ME und die Ariane 6 entwickelt werden.

Was meint ihr dazu? Die Auflösung von Arianespace halt ich für nicht gut, weil die Marke für viele erfolgreiche Satellitenstarts und Zuverlässigkeit steht. Eine Verkleinerung scheint mir da noch die bessere Lösung.

An anderer Stelle wird von Verstaatlichung gesprochen ...  

In diesem Artikel wäre das wohl die Option mit "ESA Special Project".

Das Grundproblem der Ariane 5 (weshalb man übrigens auch Probleme mit der ME/ECB-Entwicklung hat), ist, dass die EPC nach Abtrennung der Booster zu wenig Schub liefert.

Wäre es eine Möglichkeit die EPC einzukürzen und gleichzeitig die ESC-A zu verlängern / durch ESC-B zu ersetzen?

Die Booster übertragen oben an der EPC die Kraft, das dürfte schwierig werden, dann müssen die auch gekürzt werden.

Was soll die Kürzung bringen? Wenn die Oberstufen gleichzeitig wachsen, ändert sich an der gesamten Masse pi mal Daumen nichts. Dann ist da immer noch "zu wenig" Schub. Stattdessen müsste das Haupttriebwerk "einfach" mehr Schub liefern, quasi die Treibstoffmasse schneller verbrennen, um effizienter zu werden.
Durch so einen Trade-Off der Massen zwischen den Stufen würde man natürlich das Stufungsverhältnis ändern. Da hätte die Ariane 5 durchaus Verbesserungspotential für den GTO.