21.10.2011 / Autor: Daniel Maurat Raumfahrt > Raketen

Langer Marsch 3

Die Langer Marsch 3 ist huete Chinas wichtigster Träger für geostationäre und Satelliten, die in eine hohe Umlaufbahn müssen. Sie ist maßgeblich beim chinesischen Beidou-Navigationssystem beteildigt und startete beide chinesischen Mondsonden.

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Geschichte

CGWIC

Bild vergrößernEine CZ 3 beim Start am 21. Juli 1994. An Bord der Satellit APStar 1.
(Bild: CGWIC)
Die Geschichte der Langen Marsch 3 begann damit, dass China in den späten 1970ern zwar Träger besaß, mit denen sie Nutzlasten in den niedrigen Erdorbit bringen konnte, doch waren mit den Trägern der CZ 2-Familie geostationäre Orbits unerreichbar. So suchte man nach einer Möglichkeit, vor allem aber nach einer Stufe, die diese Aufgabe erfüllen könnte. Man kam schnell zum Ergebnis, dass man eine neue Stufe brauchte, um den geostationären Orbit ansteuern zu können.

CGWIC

Bild vergrößernEine CZ 3A mit der chinesischen Mondsonde Chang'e 1 an Bord beim Start am 24. Oktober 2007.
(Bild: CALT)
Das Besondere an dieser dritten Stufe war die Treibstoffwahl: man wählte die sehr energiereiche, aber auch technisch sehr schwer beherrschbare Kombination als flüssigem Sauerstoff (LOX) las Oxydator und flüssigem Wasserstoff (LH2) als Treibstoff. Diese Treibstoffkombination wurde bisher nur von zwei anderen Staaten benutzt, nämlich den USA in Form der Centaur-Oberstufe der Atlas sowie die Stufen S-II, S-IV und S-IVB der Saturn-Serie, aber auch in der H-8-Oberstufe der europäischen Ariane 1. Somit wurde China zum erst dritten Land, dass sich an die Entwicklung einer kryogenen Stufe wagte (sogar noch vor den UdSSR, deren erste kryogene Oberstufe die Zentralstufe der Energija wurde). Dies war zwar eine sehr effiziente und nutzlastmaximierende Lösung, doch war der Preis dafür technische Probleme vor allem in der Triebwerksentwicklung und der Isolierung der Wasserstoff-Tanks, wobei LH2 schon bei -240°C siedet. Die neue Oberstufe bekam dabei den Namen H 8, nach ihrer maximalen Treibstoffkapazität von acht Tonnen (nicht zu verwechseln mit der europäischen H-8-Oberstufe für die Ariane). Die H 8-Oberstufe ähnelt stark den beiden bekanntesten kryogenen Oberstufen, der amerikanischen Centaur und der europäischen H-8. So konnte man sie wiederzünden, genauso wie die Centaur. Dagegen ähnelte sie sonst eher der H-8 aus Europa. Aber im Unterschied zu den beiden anderen Oberstufen besaß die H 8 ganze vier Triebwerke in der Drittstufe. Die Entwicklung dieser daraus neu entstehenden Rakete, der Langen Marsch 3, (auch CZ 3) begann 1978.

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Bild vergrößernEine CZ 3B auf der Startrampe. An Bord der Satellit APStar 6.
(Bild: CALT)
1984 schließlich stand die erste CZ 3 auf der Startrampe. Zwar wollte man auch westliche Nutzlasten starten, doch verbaten dies verschiedene Exportembargos, so etwas COCOM, welches die Ausfuhr von US-Technologie in Staaten des Ostblockes, eingeschlossen China, verbot. Doch nach dem Ende des Kommunismus in Osteuropa und die darauffolgende Lockerung von COCOM führen dazu, dass nun auch chinesische Raketen westliche Nutzlasten starten konnten.

Versionen

Von der CZ 3 gibt es seit 1984 vier Versionen in fünf Unterversionen:

  • Die CZ 3 war der erste Vertreter der CZ 3-Familie. Sie nutzte als Basis die CZ 2C, welche ein sehr erfolgreicher Träger war und ist. Neu war dabei nur die neue kryogene Oberstufe H 8, welche extra für den Träger entwickelt wurde. Sie konnte nur kleinere Nutzlasten mit einem Gewicht von maximal 1,5 Tonnen in den GTO starten, was aber ausreichte, die erste Generation von chinesischen Kommunikationssatelliten vom Typ DFH 2 zu starten. Nachdem aber es immer weniger Nutzlasten gab, die sie starten konnte, wurde ihre Produktion eingestellt. Trotzdem konnte sie mehrere westliche Nutzlasten starten, ein Novum für China. Die CZ 3 startete zwischen 1984 und 2000 insgesamt 13 Mal, wobei es zwei Fehlschläge gab. Beide konnten auf die neue Oberstufe zurückgeführt werden.


  • Die CZ 3A basiert schon auf der CZ 2CS, wobei auch die kryogene Drittstufe überarbeitet wurde. Sie wurde sowohl verlängert als auch im Durchmesser vergrößert und besaß zudem zwei neue Triebwerke, die zusammen mehr Schub liefern als die vier Triebwerke der alten Oberstufe der CZ 3 zusammen. Sie bildet heute die Basis des CZ 3-Programms. Insgesamt startete sie bisher (Stand: Oktober 2011) 21 Mal, wobei sie keinen Fehlstart hatte. Sie dient vor allem zum Start von Satelliten des Beidou-Satellitennavigationssystems oder von kleineren geostationären Satelliten. Ihre wohl bekannteste Nutzlast ist die erste chinesische Mondsonde, Chang'e 1, welche am 24. Oktober 2007 gestartet wurde.


  • Die CZ 3B ist eine CZ 3A mit verlängerter Zweitstufe und vier Startboostern. Diese stammen von der glücklosen CZ 2E. Sie ist die zurzeit stärkste chinesische Rakete mit einer Nutzlast von 5,1 t in den Geotransferorbit. Sie ist damit vergleichbar mit der Ariane 44L, lange Zeit die erfolgreichste kommerzielle Rakete. Von ihr gibt es zudem noch die Unterversion CZ 3B/E, wobei die Erststufe und die Booster verlängert wurden und so die Nutzlastkapazität auf 5,5 Tonnen auf den GTO stieg. Die CZ 3B startete seit 1996 bisher (Stand: Oktober 2011) insgesamt 17 Mal, wobei zehn Starts auf die CZ 3B und sieben auf die CZ 3B/E entfielen, die seit 2007 im Einsatz ist. Dabei kam es zu einem Fehlstart und einem Teilfehlschlag. Der Fehlschlag ereignete sich am 14. Februar 1996, als der Satellit Intelsat 708 gestartet werden sollte. Schon zwei Sekunden nach dem Abheben begann sich die Rakete aufgrund eines Defektes im Trägheitsnavigationssystem zu neigen, machte buchstäblich eine 180°-Kehrtwende und schlug 22 Sekunden nach dem Start nahe dem Startgelände in einem Dorf auf. Dabei starben nach offiziellen Angaben 6 Menschen, 57 wurden verletzt. Der Teilfehlschlag ereignete sich am 31. August 2009, als es beim Start des Satelliten Palapa D1 zu einer Minderleistung der Drittstufe kam und so eine zu niedrige Bahn angeflogen wurde. Der Satellit erreichte durch seinen eigenen Antrieb aber trotzdem seinen geplanten Orbit.


  • Die CZ 3C ist im Grunde genommen eine CZ 3B mit nur zwei Boostern. Diese Version war zwar schon in den 1990er Jahren angekündigt worden, doch dauerte es, bis sie endgültig flog. Insgesamt flog sie seit 2008 ganze sieben Mal, wobei es keinen Fehlstart gab. Die wohl geläufigsten Nutzlasten des Trägers sind Satelliten des Beidou-Navigationssystems. Aber auch Chinas zweite Mondsonde, Chang'e 2, startete am 1. Oktober 2010, Chinas größter Feiertag zur Gründung der Volksrepublik China, mit der CZ 3C.


Technik

CALT

Bild vergrößernEine CZ 3B/E Auf der Startrampe mit dem Satelliten Venesat 1 an Bord.
(Bild: CALT)
Die CZ 3-Familie verfügen alle über drei Stufe:

  • Die Booster der CZ 3B / C, auch als LB-40 bezeichnet, sind nichts anderes als Booster der CZ 2E. Ein einzelner Booster ist 15,33 m lang, hat einen Durchmesser von 2,25 m und wiegt voll betankt 41 t. Das einzelne Triebwerk vom Typ YF-20C lieferte für 128 Sekunden Brenndauer einen Schub von 740,4 kN. Zum Betrieb nutzt man die Kombination aus UDMH als Treibstoff und N2O4 als Oxydator.


  • Die Booster der CZ 3B/E, auch als LB-41 bezeichnet, sind im Gegensatz zu denen der CZ 3B / C verlängert worden. Ein einzelner Booster ist 16,094 m lang, hatte einen Durchmesser von 2,25 m und wiegt voll betankt 44,5 t. Das einzelne Triebwerk vom Typ YF-20C lieferten für 128 Sekunden Brenndauer einen Schub von 740,4 kN. Zum Betrieb nutzt man die Kombination aus UDMH als Treibstoff und N2O4 als Oxydator.


  • Die Erststufe der CZ 3, auch als L- bezeichnet, basiert auf der Erststufe der CZ 2C. Sie war 20,52 m lang, hatte einen Durchmesser von 3,35 m und wog voll betankt 151 t. Als Triebwerk nutzt sie das YF-21A-Triebwerk, das aus vier YF-20A-Triebwerken besteht, mit einem Schub von 2.785 kN bei einer Brenndauer von 132 Sekunden. Als Treibstoff nutzte man UDMH, als Oxydator N2O4.


  • Die Erststufe der CZ 3A / B / C, auch als L-180 bezeichnet, basiert auf der Erststufe der CZ 2C/SD. Sie ist 23,272 m lang, hat einen Durchmesser von 3,35 m und wiegt voll betankt 179 t. Das einzelne YF-21C-Triebwerk, welches wiederum aus vier YF-20C-Triebwerken besteht, hat einen Schub von 2.961,6 kN bei einer Brenndauer von 155 Sekunden. Als Treibstoff nutzt man UDMH, als Oxydator N2O4.


  • Die Erststufe der CZ 3B/E, auch als L-186 bezeichnet, ist eine verlängerte Erststufe der CZ 3A / B / C. Sie ist 24,76 m lang, hat einen Durchmesser von 3,35 m und wiegt voll betankt 193,4 t. Das einzelne YF-21C-Triebwerk, welches wiederum aus vier YF-20C-Triebwerken besteht, hat einen Schub von 2.961,6 kN bei einer Brenndauer von 155 Sekunden. Als Treibstoff nutzt man UDMH, als Oxydator N2O4.


  • Die Zweitstufe der CZ 3, auch als L-35 bezeichnet, basierte, wie ihre Erststufe, auf der CZ 2C. Sie war 9,71 m lang, hatte einen Durchmesser von 3,35 m und wog voll betankt 39 t. Das einzelne YF-24D-Triebwerk, bestehend aus einem YF-22D-Haupttriebwerk und vier YF-23C-Verniertriebwerken, leistet einen Schub von 761,9 kN. Als Treibstoff nutzte man UDMH, als Oxydator N2O4.


  • Die Zweitstufe der CZ 3A, auch als L-35 bezeichnet, basiert auf der Zweitstufe der CZ 2C/SD. Sie ist 11,276 m lang, hat einen Durchmesser von 3,35 m und wiegt voll betankt 33,6 t. Das einzelne YF-24E-Triebwerk, bestehend aus einem YF-22E-Haupttriebwerk und vier YF-23C-Verniertriebwerken, leistet einen Schub von 789,1 kN. Als Treibstoff nutzt man UDMH, als Oxydator N2O4.


  • Die Zweitstufe der CZ 3B / B/E / C, auch als L-35 bezeichnet, ist eine verlängerte Variante der Zweitstufe der CZ 3A. Sie ist 12,92 m lang, hat einen Durchmesser von 3,35 und wiegt voll betankt 55 t. Das einzelne YF-24E-Triebwerk, bestehend aus einem YF-22E-Haupttriebwerk und vier YF-23C-Verniertriebwerken, leistet einen Schub von 789,1 kN. Als Treibstoff nutzt man UDMH, als Oxydator N2O4.


  • CALT

    Bild vergrößernEine CZ 3C beim Start der Mondsonde Chang'e 2 von Xichang am 1. Oktober 2010.
    (Bild: CALT)
  • Die Drittstufe der CZ 3, auch als H 8 bezeichnet, war eine Neuentwicklung für China und deren erste kryogene Oberstufe. Sie war 7,48 m lang, hatte einen Durchmesser von 2,25 m und wog voll betankt 10,5 t. Die vier Triebwerke vom Typ YF-73 lieferten dabei je ein Triebwerk von 11,025 kN, also ein Gesamtschub von 44,1 kN bei einer Brenndauer von 810 Sekunden. Als Treibstoffe nutzte man einen kryogenen Treibstoffmix aus LH2 als Treibstoff und LOX als Oxydator.


  • Die Drittstufe der CZ 3A / B / B/E / C, auch als H 18 bezeichnet, ist eine Weiterentwicklung der H 8 der CZ 3. Die Verbesserungen beziehen sich dabei vor allem auf das neue Triebwerk sowie die Vergrößerung der Stufe an sich. Sie ist 12,375 m lang, hat einen Durchmesser von 3 m und wiegt voll betankt 21 t. Die zwei Triebwerke vom Typ YF-75 liefern für 470 Sekunden Brenndauer einen Schub von 167,17 kN Schub. Als Trebstoff nutzte man LH2 und LOX als Oxydator.


Starts

Alle Träger der CZ 3-Familie starteten seit 1984 schon (Stand: November 2012) ganze 69 Mal, wobei es zu einem Fehlstart und vier Teilfehlschlägen kam, der letzte erst am 31. August 2009. Alle Starts fanden bisher vom Startzentrum in Xichang in der südöstlichen Provinz Sichuan statt, da die Satelliten zumeist in den Geotransferorbit gingen oder auf Bahnen mit geringer Inklination. Hier eine Statistik der Starts:

  • CZ 3 gesamt: 69 Starts, 5 Fehlstarts; Erstflug: 29. Januar 1984, Letzter Flug: -
  • CZ 3: 13 Starts, 3 Fehlstarts; Erstflug: 29. Januar 1984, Letzter Flug: 29. Juni 2000
  • CZ 3A: 23 Starts, 0 Fehlstarts; Erstflug: 8. Februar 1994, Letzter Flug: -
  • CZ 3B (gesamt): 22 Starts, 2 Fehlstarts; Erstflug: 14. Februar 1996, Letzter Flug: -
  • CZ 3B: 10 Starts, 2 Fehlstarts; Erstflug: 14. Februar 1996, Letzter Flug: -
  • CZ 3B/E: 13 Starts, 0 Fehlstarts; Erstflug: 13. Mai 2007, Letzter Flug: -
  • CZ 3C: 10 Starts, 0 Fehlstarts; Erstflug: 25. April 2008, Letzter Flug: -
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