09.03.2011 / Autor: Johannes Amann Raumfahrt > Raketen

Black Arrow

Die Black Arrow war der erste und einzige Orbitalträger Großbritanniens. Nach dem ersten erfolgreichem Start wurde das Programm allerdings bereits eingestellt.

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Anfänge


Das Konzept zur Black Arrow entstammt frühen britischen Studien zur möglichen Entwicklung einer Trägerrakete aus der bereits vorhandenen Black Knight, einer frühen suborbitalen Rakete der Briten. Das Projekt wurde 1964 letztlich bewilligt.

Technik
BBC

Bild vergrößernEine Black Arrow während der Startvorbereitungen
(Bild: BBC)


Die Black Arrow verwendet eine sehr ungewöhnliche Treibstoffkombination mit 85%-igen Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel und RP-1, also Raketenkerosin als Treibstoff. Der Vorteil dieser Kombination ist, dass man sie über Wochen bei Zimmertemperatur lagern kann, und, dass diese bei Kontakt direkt zünden (hypergol). Im Vergleich zu dem in der Raumfahrt weit verbreitetem Hydrazin ist es ausserdem weit weniger giftig. Ein Nachteil dieser Kombination zeigt sich im niedrigem Energiegehalt des Treibstoffs, welcher bewirkt, dass für die gleiche Triebwerksleistung weit mehr Treibstoff verbrannt werden muss als bei anderen Kombinationen.

Als Triebwerk verwendet die dreistufige Black Arrow in der ersten Stufe ein Gamma 8 Triebwerk, welches 8 Brennkammern besitzt und vom Triebwerk der Black Knight abgeleitet wurde. Dieses Triebwerk erzeugt für eine Dauer von 25 Sekunden ca. 256kN Schub. Die 68kN Schub für die zweite Stufe liefert das Gamma 2, eine Variante des Gamma 8 mit lediglich 2 statt 8 Brennkammern. Beim Gamma 2 sind ausserdem die Schubdüsen verlängert, was die Effizienz des Triebwerks im Vakuum erhöht. Die Brenndauer des Gamma 2 beträgt dabei ca. 123 Sekunden, währenddessen wird die Nutzlastverkleidung abgeworfen. Nach dem Ausbrennen der zweiten Stufe folgt eine Freiflugphase, bis die Rakete den erdfernsten Punkt (Apogäum) erreicht hat. Kurz vor erreichen des Apogäums wird wird die Rakete durch Steuerdüsen in eine Rotation versetzt, so dass sie sich ca. 180 mal in der Minute um die eigene Achse dreht (Spinstabilisierung). Anschließend erfolgt die Stufentrennung, und die dritte Stufe, welche mit Festtreibstoff betrieben wird, zündet für etwa 55 Sekunden. Etwa eine Minute später wird die Nutzlast dann ausgesetzt. Mit allen Stufen ergibt sich für die Black Arrow eine Höhe von lediglich 12,9m, ein Durchmesser von 2m bei einer Startmasse von 18t. Diese relativ kleinen Dimensionen erklären zusammen mit der ineffizienten Treibstoffkombination die niedrige Nutzlast von gerade einmal 105kg auf einen 500km hohen Orbit.

Starts


Die Black Arrow startete lediglich 4 mal. Beim ersten Flug 1969 wurde die Black Arrow ohne die dritte Stufe gestartet, es handelte sich also um einen suborbitalen Testflug. Nach weniger als einer Minute verlor man, wahrscheinlich aufgrund einer gerissenen Verkabelung, die Kontrolle über die Rakete und musste sie aus Sicherheitsgründen sprengen. Der zweite Startversuch erfolgte wieder ohne Oberstufe, war allerdings erfolgreich, sodass die Rakete wie geplant gut 3.000km vom Startplatz im australischen Woomera entfernt in den Indischen Ozean eintauchte.

Durch diesen Erfolg bestätigt wagte man sich an den ersten orbitalen Start, also mit Oberstufe. Diesesmal lieferte die zweite Stufe allerdings zu wenig Schub, was dazu führte, dass kein stabiler Orbit erreicht wurde. Nach diesem Start wurde bereits das Ende des Black Arrow Programms beschlossen, unabhängig vom Ausgang des nächsten Startes, welcher letztlich erfolgreich war und den britischen Satelliten Prospero in eine stabile Umlaufbahn von ca. 530km*1400km mit einer Inklination von 82° gebracht hat. Durch diese Verzögerungen wurden die Briten nicht wie erhofft die vierte Nation im All, sondern erst die sechste, da Japan und China in der Zwischenzeit erfolgreiche Starts vorweisen konnten.

Die Einstellung des Programms erfolgte letztlich, weil man mit den amerikanischen Scout Raketen mehr Nutzlast für weniger Geld starten konnte, als dies bei der Black Arrow der Fall war.

Infrastruktur


Da Großbritannien dicht besiedelt ist, und man bei Starts nach Osten über das ebenfalls dicht besiedelte Kontinentaleuropa starten müsste, suchte die britische Raumfahrt früh nach geeigneten Startplätzen in britischen Überseegebieten oder ehemaligen Kolonien. Die Wahl fiel letztendlich auf Woomera im australischen Outback. Von dort startete man schon die suborbitalen Blue Streak und Black Knight Raketen. Ebenso startete von dort eine amerikanische Redstone Rakete, sowie mehrere Testflüge der europäischen Europa I Rakete. Seit dem Ende der Black Knight ist der Startkomplex in Woomera unbenutzt, allerdings gab es von der Firma Kistler Aerospace Corporation, welche eine komplett wiederverwendbare Rakete entwickeln wollte, Bestrebungen von Woomera aus zu starten. Seit der Insolvenz der Kistler Aerospace Corporation bleibt die Startanlage in Woomera allerdings weiterhin für orbitale Starts ungenutzt.
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