Ariane 6 wurde ursprünglich in den frühen 2010er Jahren als Ersatz-Trägerrakete für Ariane 5 konzipiert, und eine Reihe von Konzepten und High-Level-Designs wurden vorgeschlagen und vorgeschlagen, während 2012-2015. Die Entwicklungsfinanzierung mehrerer europäischer Regierungen wurde zunächst bis Anfang 2016 gesichert, und es wurden Verträge unterzeichnet, um mit dem detaillierten Design und dem Bau von Testartikeln zu beginnen. Während 2019 der Jungfernflug für 2020 geplant war, hatte sich der geplante Erststart im Mai 2020 auf 2021 verzögert. Im Oktober 2020 beantragte die ESA von den Ländern, die das Projekt sponserten, offiziell zusätzliche Mittel in Höhe von 230 Mio. €, um die Entwicklung der Rakete abzuschließen und das Fahrzeug zu seinem ersten Testflug zu bringen, der auf das zweite Quartal 2022 verschoben worden war.

Konzept und frühe Entwicklung: 2010–2015bearbeiten

Ariane 6 PPH Cutaway Zeichnung

Nach detaillierten Definitionsstudien im Jahr 2012 gab die Europäische Weltraumorganisation (ESA) im Juli 2013 die Auswahl der Konfiguration „PPH“ (erste Stufe von drei P145-Raketenmotoren, zweite Stufe eines P145-Raketenmotors und H32 cryogenic Upper Stage) für die Ariane 6 bekannt. Es wäre in der Lage, bis zu 6.500 kg (14.300 lb) in den geostationären Transferorbit (GTO) zu starten, wobei ein erster Flug bereits für 2021-2022 geplant ist. Ab Mai 2013 sollte die Entwicklung 4 Mrd. € kosten. Eine Studie aus dem Jahr 2014 kam zu dem Schluss, dass die Entwicklungskosten durch die Beschränkung der Auftragnehmer auf fünf Länder auf rund 3 Milliarden Euro gesenkt werden könnten.

Während die Ariane 5 in der Regel jeweils einen großen und einen mittleren Satelliten startet, war der PPH-Vorschlag für die Ariane 6 für einzelne Nutzlasten gedacht, mit einer Preisschätzung von Anfang 2014 von ungefähr 95 Millionen US-Dollar pro Start. Die SpaceX Falcon 9 und die chinesische Long March 3B starten beide kleinere Nutzlasten, aber zu niedrigeren Preisen, etwa 57 Millionen US-Dollar bzw. 72 Millionen US-Dollar ab Anfang 2014, was den Falcon 9-Start eines mittelgroßen Satelliten wettbewerbsfähig macht die Kosten für den unteren Steckplatz einer Ariane 5 mit doppelter Nutzlast. Für leichte vollelektrische Satelliten beabsichtigte Arianespace, die neustartfähige Vinci-Engine zu verwenden, um die Satelliten näher an ihre operative Umlaufbahn zu bringen, als es die Falcon 9 könnte, wodurch die für den Transfer in die geostationäre Umlaufbahn erforderliche Zeit um mehrere Monate verkürzt wird.

Ariane 6.1 und Ariane 6.2 proposalsEdit

Im Juni 2014 überraschten Airbus und Safran die ESA mit der Ankündigung eines Gegenvorschlags für das Ariane-6-Projekt: ein 50/50-Joint Venture zur Entwicklung der Rakete, bei dem auch die CNES-Anteile der französischen Regierung an Arianespace aufgekauft würden.

Dieses vorgeschlagene Startsystem wäre in zwei Varianten erhältlich, Ariane 6.1 und Ariane 6.2. Während beide eine kryogene Hauptstufe verwenden würden, die von einem Vulcain 2-Motor und zwei P145-Feststoffboostern, Ariane 6, angetrieben wird.1 würde eine kryogene Oberstufe aufweisen, die vom Vinci-Motor angetrieben wird, und bis zu 8,500 kg (18,700 lb) auf GTO erhöhen, während Ariane 6.2 eine kostengünstigere hypergolische Oberstufe verwenden würde, die vom Aestus-Motor angetrieben wird. Ariane 6.1 hätte die Möglichkeit, zwei elektrisch angetriebene Satelliten gleichzeitig zu starten, während Ariane 6.2 sich auf den Start von Regierungsnutzlasten konzentrieren würde.

Die französische Zeitung La Tribune fragte, ob Airbus Space Systems die versprochenen Kosten für ihren Ariane-6-Vorschlag einhalten könne und ob Airbus und der Safran-Gruppe vertraut werden könne, als festgestellt wurde, dass sie für einen Ausfall von Ariane 5 verantwortlich sind Flug 517 im Jahr 2002 und ein jüngerer Ausfall der ballistischen Rakete M51 im Jahr 2013. Die Unternehmen wurden auch kritisiert, weil sie nicht bereit waren, Entwicklungsrisiken einzugehen, und eine höhere Anfangsfinanzierung als ursprünglich geplant forderten – 2,6 Mrd. € anstelle von 2,3 Mrd. €. Geschätzte Startpreise von 85 Mio. € für Ariane 6.1 und 69 Mio. € für Ariane 6.2 waren im Vergleich zu SpaceX-Angeboten nicht günstig. Beim Treffen der EU-Minister am 7. Juni 2014 in Genf wurden diese Preise als zu hoch eingestuft und keine Einigung mit den Herstellern erzielt.

Vorschläge für Ariane 62 und Ariane 64bearbeiten

Ursprünglich vorgeschlagene Ariane A62 und Ariane A64

Nach Kritik am Ariane-6-PPH-Design stellte Frankreich im September 2014 einen überarbeiteten Ariane-6-Vorschlag vor. Diese Trägerrakete würde eine kryogene Hauptstufe verwenden, die von der Vulcain 2 und der oberen Stufe von der Vinci angetrieben wird, aber die Anzahl der festen Booster variieren. Mit zwei P120-Boostern würde Ariane 6 zu einem Preis von 75 Mio. € bis zu 5.000 kg (11.000 lb) nach GTO starten. Mit vier Boostern könnte Ariane 6 zwei Satelliten mit einem Gesamtgewicht von 11.000 kg (24.000 lb) zu einem Preis von 90 Mio. € nach GTO starten.

Dieser Vorschlag bot im Gegensatz zu Ariane 6 PPH eine skalierbare Trägerrakete unter Beibehaltung der Dual-Launch-Fähigkeit von Ariane 5. Der Vorschlag beinhaltete auch eine Vereinfachung der industriellen und institutionellen Organisation sowie eine bessere und billigere Version des Vulcain 2-Motors für die Hauptbühne. Obwohl die Ariane 6 „niedrigere geschätzte wiederkehrende Produktionskosten“ haben sollte, wurden „höhere Gesamtentwicklungskosten aufgrund der Notwendigkeit einer neuen, Ariane 6-dedizierten Startrampe“ prognostiziert.

Die italienischen, französischen und deutschen Raumfahrtminister trafen sich am 23.September 2014, um eine Strategie zu planen und die Möglichkeit einer Einigung über die Finanzierung des Ariane-5-Nachfolgers zu prüfen, und im Dezember 2014 wählte die ESA die Ariane-62- und Ariane-64-Designs für die Entwicklung und Finanzierung aus.

Testfahrzeugentwicklung: 2016-2021bearbeiten

Im November 2015 wurde ein aktualisiertes Design der Ariane 64 und 62 vorgestellt, mit neuen Nasenkegeln an den Boostern, einem Durchmesser der Hauptstufe von 5,4 m (18 ft) und einer Höhe von 60 m (200 ft). Das grundlegende Design wurde im Januar 2016 fertiggestellt und die Entwicklung in detaillierte Design- und Produktionsphasen vorangetrieben, wobei die ersten großen Verträge bereits unterzeichnet wurden. Im Gegensatz zu früheren Ariane-Raketen, die vertikal zusammengebaut und betankt werden, bevor sie zur Startrampe transportiert werden, werden die Ariane-6-Hauptstufen horizontal in der neuen Integrationshalle in Les Mureaux zusammengebaut und dann nach Französisch-Guayana transportiert, wo sie aufgestellt und mit Boostern und Nutzlast integriert werden.

Der horizontale Montageprozess wurde von der russischen Tradition für Sojus– und Proton—Trägerraketen inspiriert – die kürzlich auf die amerikanischen Delta IV- und Falcon 9-Booster angewendet wurde – mit dem erklärten Ziel, die Produktionskosten zu halbieren.

Der industrielle Produktionsprozess wurde komplett überarbeitet und ermöglichte einen synchronisierten Arbeitsablauf zwischen mehreren europäischen Produktionsstandorten, die sich mit einer monatlichen Trittfrequenz bewegten, was zwölf Starts pro Jahr ermöglichen und die jährliche Kapazität der Ariane 5 verdoppeln würde. Um den Preis weiter zu senken, werden Ariane-6-Triebwerke 3D-gedruckte Komponenten verwenden. Ariane 6 wird die erste große Rakete sein, die ein Laserzündsystem verwendet, das vom Kärntner Forschungszentrum (CTR) entwickelt wurde und zuvor in Automobil- und Turbinentriebwerken eingesetzt wurde. Ein Festkörperlaser bietet gegenüber elektrischen Zündsystemen den Vorteil, dass er hinsichtlich der Lage des Plasmas innerhalb der Brennkammer flexibler ist, eine wesentlich höhere Pulsleistung bietet und einen größeren Bereich von Kraftstoff-Luft-Mischungsverhältnissen tolerieren kann.

Die Umstrukturierung der Branche hinter einer neuen Trägerrakete, die zur Gründung von Airbus Safran Launchers führte, leitete auch eine Überprüfung durch die französische Regierung in Steuersachen und die Europäische Kommission wegen eines möglichen Interessenkonflikts ein, wenn Airbus Defence and Space, ein Satellitenhersteller, Starts von ASL erwerben sollte.

Während die Entwicklung ursprünglich für 2019 mit einem ersten Start im Jahr 2020 im Wesentlichen abgeschlossen sein sollte, ist der ursprüngliche Starttermin zweimal verschoben worden: zuerst auf 2021 und dann auf das zweite Quartal 2022.

Andere Entwicklungsoptionenbearbeiten

Hauptartikel: Adeline (Raketenstufe)

CNES begann 2010 mit Studien zu einer alternativen, wiederverwendbaren ersten Stufe für Ariane 6, wobei eine Mischung aus flüssigem Sauerstoff und flüssigem Methan anstelle von flüssigem Wasserstoff verwendet wurde, der in der ersten Stufe der Ariane 6 von 2016 verwendet wird. Der mit Methan betriebene Kern könnte einen oder mehrere Triebwerke verwenden, die den Fähigkeiten der Ariane 64 mit nur zwei statt vier Boostern entsprechen. Ab Januar 2015 stand die wirtschaftliche Machbarkeit einer Wiederverwendung einer ganzen Bühne weiterhin in Frage. Gleichzeitig mit der Liquid Fly-Back Booster-Forschung in den späten 1990er und frühen 2000er Jahren schloss CNES zusammen mit Russland Studien ab, die darauf hindeuteten, dass die Wiederverwendung der ersten Stufe wirtschaftlich unrentabel war, da die Herstellung von zehn Raketen pro Jahr billiger und praktikabler war als die Wiederherstellung, Aufarbeitung und Leistungsverlust durch Wiederverwendbarkeit. Es wurde vorgeschlagen, dass bei einem Arianespace-Startplan von 12 Flügen pro Jahr ein Motor, der ein Dutzend Mal wiederverwendet werden könnte, nur einen Motor pro Jahr benötigt, was die Unterstützung einer laufenden Lieferkette für die Triebwerksherstellung unrentabel macht.

Im Juni 2015 gab Airbus Defence and Space bekannt, dass die Entwicklung von Adeline, einer teilweise wiederverwendbaren ersten Stufe, zwischen 2025 und 2030 in Betrieb gehen und als nachfolgende erste Stufe für Ariane 6 entwickelt werden soll. Anstatt eine Möglichkeit zur Wiederverwendung einer gesamten ersten Stufe (wie SpaceX) zu entwickeln, schlug Airbus ein System vor, bei dem nur hochwertige Teile mithilfe eines Flügelmoduls am Boden des Raketenstapels sicher zurückgegeben werden.

Im August 2016 gab Airbus Safran Launchers einige weitere Details zu zukünftigen Entwicklungsplänen bekannt, die auf dem Ariane-6-Design aufbauen. CEO Alain Charmeau gab bekannt, dass Airbus Safran nun an zwei Hauptlinien arbeite: erstens die Fortsetzung der Arbeit (auf eigene Kosten) am wiederherstellbaren Adeline-Triebwerks- und Avionikmodul; und zweitens, Beginn der Entwicklung eines Triebwerks der nächsten Generation namens Prometheus. Dieser Motor hätte ungefähr den gleichen Schub wie der Vulcain 2, der derzeit Ariane 5 antreibt, würde aber Methan anstelle von flüssigem Wasserstoff verbrennen. Charmeau war unverbindlich darüber, ob Prometheus (noch nur in den ersten Monaten der Entwicklung) als entbehrlicher Ersatz für den Vulcain 2 in Ariane 6 verwendet werden könnte, oder ob es an das wiederverwendbare Adeline-Design gebunden war, und sagte nur, dass „Wir vorsichtig sind, und wir sprechen lieber, wenn wir sicher sind, was wir ankündigen… Aber sicherlich könnte dieser Motor eines Tages sehr gut zur ersten Stufe der Ariane 6 passen“, könnte zwischen 2025 und 2030 entschieden werden, ob Prometheus in einer Verbrauchs- oder wiederverwendbaren Rolle eingesetzt werden soll. Im Jahr 2017 wurde bekannt, dass das Prometheus-Motorenprojekt das Ziel hat, die Kosten für die Motoreinheit von 10 Mio. € des Vulcain2 auf 1 Mio. € zu senken und den Motor bis zu fünfmal wiederverwenden zu können. Die Triebwerksentwicklung soll Teil einer umfassenderen Anstrengung – Codename Ariane NEXT – sein, um die Ariane-Startkosten um den Faktor 2 über die Verbesserungen von Ariane 6 hinaus zu senken. Die Ariane NEXT-Initiative umfasst eine wiederverwendbare Höhenforschungsrakete, Callisto, um die Leistung verschiedener Kraftstoffe in neuen Triebwerkskonstruktionen zu testen.