IAC2022: ArianeGroup stellt wiederverwendbare Oberstufe SUSIE vor

ArianeGroup stellt SUSIE (Smart Upper Stage for Innovative Exploration) vor, ein Projekt für eine vollständig wiederverwendbare Stufe, die dem künftigen Bedarf an Weltraummissionen und Transportleistungen ins und im Weltall Rechnung tragen soll. Eine Pressemitteilung von ArianeGroup.

Quelle: ArianeGroup 16. September 2022

SUSIE bei der Landung (Grafik: ArianeGroup)

SUSIE könnte vom Start bis zur Landung in einem automatisierten Cargomodus betrieben werden, zusätzlich aber auch Astronautinnen und Astronauten bei bemannten Missionen sicher an ihr Ziel bringen. SUSIE würde die bisherige Nutzlastverkleidung von Trägerraketen ersetzen und kompatibel mit der Ariane 64 sowie schweren Trägerraketen der nächsten Generation sein. Das auf dem International Astronautical Congress (IAC) in Paris erstmals präsentierte Konzept will eine Antwort auf die Herausforderungen der europäischen Raumfahrt in den kommenden Jahrzehnten bieten. Es basiert auf der eingehenden Analyse des künftigen europäischen Bedarfs an Weltraumtransport- und In-Orbit-Services und der Notwendigkeit, den Zugang zum Weltraum völlig neu zu denken.

Auf dem diesjährigen International Astronautical Congress in Paris stellt ArianeGroup erstmals das Projekt SUSIE „Smart Upperstage for Innovative Exploration“ vor. Das Konzept sieht eine komplett wiederverwendbare Stufe vor, die an die Stelle der Nutzlastverkleidung der Trägerrakete rücken soll und es ermöglicht, in den Weltraum zu gelangen, dort verschiedenste automatisierte oder handgesteuerte Missionen auszuführen und wieder auf der Erde zu landen.

SUSIE auf einer Ariane 64 beim Start in Kourou (Grafik: ArianeGroup)

SUSIE soll mit der Ariane 64 aber auch mit Trägerraketen der kommenden Generation fliegen können und damit den Weg zu vollständig wiederverwendbaren Trägerraketen der Zukunft ebnen.

Das flexible, modulare, sichere und zuverlässige Raumfahrzeug würde es erlauben, wichtige Weltraummissionen durchzuführen, die in Zukunft immer gefragter werden – von automatisierten Cargoeinsätzen für den Transport von Fracht und Nutzlasten bis hin zu bemannten Missionen mit bis zu fünf Astronauten an Bord. Die vollständig wiederverwendbare SUSIE-Stufe wird nach einem Wiedereintritt in die Atmosphäre eine hochpräzise vertikale und sanfte Landung auf einem dafür vorgesehenen Landeplatz ermöglichen und bei bemannten Missionen über die gesamte Reise ein Höchstmaß an Sicherheit für die Besatzung gewährleisten.

SUSIE trennt sich von der Oberstufe (Grafik: ArianeGroup)

„Die ESA und die Europäische Kommission haben insbesondere mit Blick auf die Erforschung des Weltraums und bemannte Missionen zu einem Paradigmenwechsel in der europäischen Raumfahrt aufgerufen und entsprechende Initiativen ins Leben gerufen. In diesem Licht präsentiert ArianeGroup das SUSIE-Konzept. Das Ergebnis der langjährigen Arbeit unserer Konzeptionsteams ist eine besonders smarte Antwort auf den künftigen Bedarf an bemannten und unbemannten Weltraummissionen und automatisierten oder gesteuerten Raumtransportservices, deren Wachstum vorprogrammiert ist. Das Projekt profitiert vom Know-how von ArianeGroup und der gesamten europäischen Industrie. Es steht in einer Linie mit den aktuellen und künftigen technologischen Entwicklungen im Bereich Weltraumtransport und Wiederverwendbarkeit“, so Morena Bernardini, Director Strategy and Innovation bei ArianeGroup. „Es ist unsere Verpflichtung als Unternehmen, Teil dieser Vision zu sein und den europäischen Entscheidungsträgern intelligente und ehrgeizige Technologien anzubieten, die Europa einen unabhängigen Zugang zum Weltraum ermöglichen und gleichzeitig den Weg zur europäischen Erforschung des Weltalls ebnen sowie dem kommerziellen und institutionellen Bedarf an Weltraumservices in den kommenden Jahrzehnten Rechnung tragen.“

Dank ihrer Vielseitigkeit eignet sich SUSIE für verschiedenste Weltraummissionen. Das große Innenvolumen von 40 m3 wird eine Vielzahl von Anpassungsmöglichkeiten für den Transport von Gütern und Nutzlasten sowie für bemannte Flüge eröffnen. Das Missionsspektrum von SUSIE umfasst das Aussetzen, die Inspektion oder die Justierung von Satelliten und weiteren Nutzlasten sowie die Versorgung von Raumstationen mit Treibstoff, Nahrungsmitteln und Ausrüstung. Möglich wären auch der Austausch von Besatzungen und Außeneinsätze von Astronauten.

SUSIE mit geöffneter Nutzlastbucht (Grafik: ArianeGroup)

So kann das Konzept dazu beitragen, große Infrastrukturen im Orbit einzurichten, z. B. für die Fertigung unter Mikrogravitationsbedingungen, und den Transport von Waren ermöglichen. Zudem könnte SUSIE eingesetzt werden, um Weltraummüll zu reduzieren, Satelliten an ihrem Lebensende einzusammeln oder aus dem Orbit zu entfernen. SUSIE wird in der Lage sein, Nutzlasten von mehr als 7 Tonnen zurück auf die Erde zu befördern. Das Konzept bringt die nötige operative und kommerzielle Effizienz mit sich, um zur künftigen Entwicklung von Weltraumaktivitäten beizutragen.

SUSIE ist ein vollständig integriertes Konzept, das ein maximales Wiederverwendungspotenzial birgt, wodurch die Einsatzkosten minimiert werden könnten. Es umfasst alle wichtigen Missionsfunktionen, z. B. Ausstattungen für Orbit-Support, Landung oder Crew-Sicherheit. Das Sicherheitssystem für den Fall eines Fehlschlags umspannt die gesamte Missionsdauer vom Start bis zur Landung und würde der Besatzung damit ein Höchstmaß an Sicherheit bieten.

SUSIE Mockup am Stand von ArianeGroup auf dem IAC 2022 (Foto: Kirsten Müller)

SUSIE ist zudem von Beginn an darauf ausgelegt, sich weiterzuentwickeln und künftige Anforderungen aufzugreifen oder neue Missionen zu erfüllen. Dank der Auslegung, mit einem Raumtransfermodul gekoppelt werden zu können, das den Antrieb sowie die Treibstoff- und Sauerstoffversorgung der Besatzung sicherstellt, könnte SUSIE Langstreckenmissionen zur Erforschung des Weltalls fliegen, z. B. zur Mondumlaufbahn.

Darüber hinaus ist das Konzept mit Weitblick auf die Verwendung auf verschiedenen Trägerraketentypen ausgelegt.

Zunächst könnte SUSIE mit der Ariane 6 starten, was in der automatisierten Cargo-Version keine Modifikationen erfordern würde. Der Einsatz für bemannte Missionen wäre nach einigen Anpassungen der Trägerrakete und der Bodensegmente möglich. In einer Studie wurde die Kompatibilität mit der Ariane 6 sichergestellt: Mit einer Länge von 12 Metern und einer Breite von 5 Metern ist SUSIE mit den Maßen der Trägerrakete kompatibel, und auch die Masse von 25 Tonnen entspricht den Leistungsparametern der Ariane 64 im niedrigen Orbit.

SUSIE Mockup am Stand von ArianeGroup auf dem IAC 2022 (Foto: Kirsten Müller)

SUSIE kann also ohne größere spätere Anpassungen in eine neue Generation schwerer wiederverwendbarer europäischer Trägerraketen integriert werden. SUSIE ist Bestandteil des Trägerraketenfamilienprojekts, das ArianeGroup und seine Partner der europäischen Weltraumagentur ESA im Rahmen der NESTS-Initiative (New European Space Transportation Solutions) vorgeschlagen haben. Diese Familie wiederverwendbarer und modularer Trägerraketen basiert auf der Verwendung gemeinsamer Technologiebausteine wie dem Prometheus-Triebwerk oder Innovationen aus dem Themis-Programm. Sie umfasst eine Mini-Trägerrakete und eine schwere Trägerrakete, wobei jede eine größere Version des Vorgängers ist. Eine „superschwere“ Version könnte aus der schweren Trägerrakete bestehen, die um zwei wiederverwendbare Flüssigtreibstoff-Booster erweitert wird, welche auch in der ersten Stufe der Mini-Trägerrakete zum Einsatz kommen. SUSIE könnte an Bord der schweren Trägerraketen integriert werden und somit den Weg für vollständig wiederverwendbare europäische Trägerraketen ebnen.

Diese Zukunftsvision für europäische Trägerraketen beruht auf einer umfassenden Studie der möglichen Zukunftsszenarien und damit verbundenen Raumfahrteinsätze. Der Transport von der Erde in den Weltraum basiert heute auf einem direkten Punkt-zu-Punkt-Ansatz. Dies führt zu Verlusten und dazu, dass sich die Trägerraketen in puncto Nutzlastkapazität und Reichweite stark voneinander unterscheiden. Um die Entwicklungs- und Betriebskosten zu minimieren und die Vielzahl verschiedener Missionen abzudecken, wird es künftig nötig sein, einen „vernetzten“ Ansatz zu verfolgen, wie es in der Luftfahrt mit den „Hubs“ heute schon der Fall ist. Bei diesem Ansatz würden Trägerraketen erdnahe Umlaufbahnen (Low Earth Orbit – LEO) und einen neuen „Parkorbit“ oberhalb des Van-Allen-Strahlungsgürtels anfliegen. Von dort aus könnten Raumfahrzeuge übernehmen und die Fracht oder die Besatzung zu ihrem endgültigen Ziel transportieren. SUSIE versteht sich als Teil dieses neuen widerstandsfähigen und sich weiterentwickelnden Weltraumtransportsystems, das Missionen im Weltraum und die Rückkehr von Waren und Menschen zur Erde ermöglichen wird.

SUSIE Mockup am Stand von ArianeGroup auf dem IAC 2022 (Foto: Kirsten Müller)

Über ArianeGroup
ArianeGroup, Hauptauftragnehmer der europäischen Trägerraketen Ariane 5 und Ariane 6, ist für
die gesamte Produktionskette der Träger verantwortlich – vom Entwurf über die vollständige
Fertigung bis hin zu Vermarktung und Betrieb über sein Tochterunternehmen Arianespace.
ArianeGroup beschäftigt ca. 7000 hochqualifizierte Mitarbeiter in Frankreich und Deutschland und
ist ein zu gleichen Teilen von Airbus und Safran gehaltenes Joint Venture. Das Unternehmen ist
zudem Hauptauftragnehmer für die ballistischen Trägerraketen der französischen Marine.
ArianeGroup und die Tochterunternehmen sind weltweit anerkannte Spezialisten für
Raumfahrtausrüstungen und -antriebe, Services und Weltraumüberwachung. Ihr Know-how findet
auch in anderen Industriezweigen und in der kritischen Infrastruktur Anwendung. Der
Konzernumsatz betrug im Jahr 2021 rund 3,1 Milliarden Euro.

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