09.02.2011 / Autor: Daniel Maurat und Stefan Heykes Raumfahrt > Raketen

Rus-M

Sie sollte neben der Angara das neue Arbeitspferd Russlands sein: Die Rus-M sollte neben der bemannten PPTS-Kapsel auch ein Schwerlastträger für einen Marsflug Russlands sein. Im Oktober wurde sie aber ad acta gelegt.

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Entwicklung

Anatoly Zak

Bild vergrößernDrei der vier Versionen der Rus-M: Rus-MP, Rus-MT35 und Rus-MT50.
(Bild: Anatoly Zak)
Als man 2009 in Russland mit der Entwicklung des neuen bemannten Raumschiffes PPTS (Perspektivisches Pilotiertes Transport-System) begann, stellte sich die Frage nach einer geeigneten Trägerrakete. Man hat zunächst die bestehenden Träger auf ihre Verwendbarkeit untersucht. Die altbewährte Sojus hätte eine deutliche Leistungssteigerung benötigt (Sojus 3) und wäre damit am Ende ihrer Entwicklungsmöglichkeiten angelangt. Dennoch hätte sie lediglich die minimale Masse des PPTS tragen können. Diese Nachteile wogen schwerer als der Vorteil, dass es sich um eine bewährte Rakete handelt.

Die Proton hat zwar genügend Leistung, um das PPTS zu tragen, allerdings wird man sie in wenigen Jahren durch die Angara ersetzen und möchte sie nicht für diesen Zweck am Leben erhalten. Außerdem gilt sie, obwohl neuer als die Sojus, ebenfalls als veraltet.

Die Zenit hingegen ist zwar modernerer, kann aber nur die kleinste Version des PPTS tragen. Für größere Varianten, die z. B. zum Mond fliegen sollen, müsste modifiziert werden. Darüber hinaus wird die Zenit in der Ukraine gefertigt und ist somit eine ausländische Rakete, was ihre Chancen, als Träger ausgewählt zu werden, zunichte machte.

Die Angara wäre eine Möglichkeit gewesen, allerdings hätte man diese noch für den bemannten Einsatz umkonstruieren müssen. Außerdem hätte man damit die gesamte Raketenproduktion bei Chrunitschew konzentriert und damit die russische Raumfahrt von nur einer Rakete abhängig gemacht. Dies wollte man vermeiden, daher entschied man sich, eine neue Rakete entwickeln zu lassen: die Rus-M.

Für die Rus-M griff man beim Entwickler TsSKB Progress aus Samara auf ein altes Konzept von Energia für die Angara zurück. Dieses damals abgelehnte Konzept sah eine erste Stufe vor, die aus drei Blöcken mit je einem RD-180 Triebwerk bestehen sollte. Diese erste Stufe wurde fast unverändert für die Rus-M übernommen. Die zweite Stufe soll vier Triebwerke vom Typ RD-0146E bekommen. Eine solche Stufe wurde erstmals für die Sojus 3 konzipiert. Allerdings ist die Stufe der Rus-M deutlich größer als die der kleineren Sojus 3. Dieser Basisentwurf ermöglichte es, sehr einfach vier verschiedene Modelle der Rus-M zu konzipieren.

Das Basismodell erhielt die Bezeichnung Rus-MP. Seit den 1990ern hatten sich die Vorraussetzungen für dieses Raketenkonzept verändert. Wurde es damals für die Angara noch abgelehnt, weil die Triebwerke noch nicht entwickelt waren, wurde das RD-180 inzwischen für die US-amerikanischen Träger Atlas III und V entwickelt. Das RD-0146 entstand in Kooperation mit dem amerikanischen Hersteller Pratt & Whitney Rocketdyne als russisches Gegenstück zum RL-10 mit ähnlicher Schubkraft, aber höherer Effizienz. Daher konnte dieses Konzept 2009 problemlos angenommen werden.

Versionen

Zurzeit entwickelt TsSKB Progress vier verschiedene Varianten der Rus-M, wobei aber schon Studien für weitere Versionen mit Nutzlasten von bis zu 150 t vorliegen. Diese Arten von Trägern können später genutzt werden, um Module eines Mars-Raumschiffs in den Orbit zu bringen oder Nutzlast zum Mond zu schießen und werden nicht vor 2020 konkret entwickelt werden. Die bisher geplanten Varianten der Rus-M haben aber nur eine Nutzlast zwischen 6,5 und 50 t, wobei sie verschiedene Träger wie die Proton und die Zenit ersetzen würden (dies wird aber wohl durch die Angara geschehen). Die vier bisher geplanten Versionen werden ab 2015 in Dienst gestellt.
  • Die Rus-MS wäre die kleinste Rus-M gewesen. Ihre erste Stufe wäre nur ein einzelner Stufenblock gewesen und als Zweitstufe hätte man die Block I, die dritte Stufe der Sojus 2.1b, genutzt. Diese Kombination sollte eine Nutzlast von 6,5 t in eine niedrige Umlaufbahn bringen und könnte so die Sojus U ersetzen, die bisher diesen Bereich des Nutzlastspektrums abdeckte. Denkbar wäre gewesen, dass die Rus-MS die russischen ISS-Versorger starten würde.

  • Die Rus-MP sollte das PPTS starten. Sie besäßr drei Module gebündelt als Erststufe und als Zweitstufe eine LH2/LOX-Stufe. Sie sollte in der Lage sein, 23,8 t Nutzlast in einen niedrigen Erdorbit zu bringen. Eine Besonderheit wäre, dass die Module der ersten Stufe fest miteinander verbunden wären und zusammen abgesprengt werden würden. Die erste Nutzlast sollte ein Modul für den Parom-Versorger sein, der sich ebenfalls in Entwicklung befindet.

  • Die Rus-MT35 besäße in der Erststufe zwei Module mehr als die Rus-MP, aber im Flug würde das mittlere Modul der ersten Stufe gedrosselt und würde länger als die äußeren Module arbeiten. Dadurch würden die vier äußeren zuerst abgesprengt und der Treibstoff effizienter genutzt. Die Nutzlast stiege auf 35 t.

  • Die Rus-MT50 schließlich würde wieder fünf Module in der ersten Stufe bündeln, doch wärden sie im Gegesatz zur Rus-MT35 verlängert, damit mehr Treibstoff verfügbar wäre. Dadurch stiege die Nutzlast für den niedrigen Erdorbit auf 50 t.

Technik

Die Rus-M wäre insgesamt 61,10 m hoch, hätte einen Durchmesser von 3,80 m und wird eine der modernsten Raketen ihrer Zeit sein. Daten zur Rus-M waren aber dürftig, da die Entwicklung erst (Stand Oktober 2011) in einem sehr frühen Stadium war und die russische Weltraumagentur Roskosmos nur sehr wenige Informationen weitergab. Im Großen und Ganzen aber hätte sie aus insgesamt zwei Stufen bestanden:
  • Die erste Stufe der Rus-M bestände bei allen Versionen aus verschieden vielen universellen Raketenmodulen. Diese besäßen je eine Treibstoffkapazität von 180 t. Sie wären ausgestattet mit Triebwerken vom Typ RD-180V, die Kerosin und Sauerstoff verwenden. Hierbei handelt es sich um eine in Entwicklung befindliche Variante des RD-180, welches schon heute in der Atlas V verwendet wird und eine Abwandlung des RD-170 der Zenit ist, das für den bemannten Einsatz zusätzliche Sensoren erhält. Damit soll sichergestellt werden, dass bei einem Unfall oder einer Fehlfunktion das Rettungssystem ausgelöst wird und so die Raumfahrer von der Rakete wegbringt. Für die Rus-MT50 sollten die Tanks dieser Module gestreckt werden, um mehr Treibstoff aufnehmen zu können. Dies würde die Brenndauer verlängern und die Nutzlast erhöhen.

  • Die zweite Stufe wäre eine Neuentwicklung und würde als Treibstoff den in Russland sehr untypischen Treibstoffmix LH2 (flüssiger Wasserstoff) und LOX (flüssiger Sauerstoff) verwenden. Dieser wurde vorher nur einmal verwendet, und das in der Hauptstufe der Energija. Aber Russland hat auch eine kryogene Stufe für die indische GSLV gebaut, weswegen man nicht wenig Erfahung im Umgang mit LH2/LOX hat. Des Weiteren plante man die KVTK-Oberstufe für die Angara und vielleicht auch für die Proton. Als Triebwerk wollte man vier Aggregate vom Typ RD-0146E verwenden. Sie erzeugen je 100 kN Schub, wobei die Brenndauer noch nicht bekannt ist. Insgesamt soll die Stufe 46,5 t aufnehmen, doch die Leermasse ist ebenfalls noch unbekannt. Eine Besonderheit dieser Stufe wäre gewesen, dass sie einen Deorbit hätte durchführen können, um Weltraumschrott zu vermeiden. Dies macht nur noch die Zweitstufe der H-IIA und H-IIB.

  • Die Rus-M hätte mit zwei verschiedenen Oberstufen ausgerüstet werden können. Die eine wäre eine modifizierte Block-DM gewesen, deren Urvater noch von der gescheiterten sowjetischen Mondrakete N1 abstammt und heute bei Proton und Zenit (nur bei staatlichen Flügen) eingesetzt wird. Aber es wäre auch eine weitere Oberstufe entwickelt worden, die auf der KVTK der Angara basiert. Sie sollte auch Wasserstoff und Sauerstoff als Treibstoffe verwenden und mehr Leistung bringen als die Block DM.

Starts

Bis Oktober 2011 war der erste Start der Rus-M in der Variante MP im Jahr 2015 vom neu zu errichtendem Weltraumstartplatz Wostotschny nahe der russischen Pazifikküste geplant. Man baut dort ein neues Kosmodrom, da Plesezk zu weit nördlich liegt, um effektiv einen geostationären Orbit zu erreichen. Baikonur hingegen liegt mitten in der kasachischen Steppe und Russland muss das Gebiet pachten, um es nutzen zu können.

Rus-M im Vergleich

Das Konzept der Rus-M erinnert stark an die Angara. Beide sind modulare Raketen, die ein bis fünf baugleiche Module gruppieren, um verschiedene Nutzlasten stemmen zu können. Selbst das Konzept, für das kleinste Modell nicht die normale zweite Stufe, sondern eine Stufe von einem anderen kleinen Träger zu verwenden, ist praktisch identisch. Da die Angara das RD-191 verwendet, das praktisch ein halbes RD-180 darstellt, ist auch nachvollziehbar, dass die Angara bei gleicher Modulanzahl etwa die halbe Nutzlast der Rus-M hat. Es ist allerdings auffällig, dass die Rus-M trotz der großen kryogenen Zweitstufe keinen Leistungsvorteil gegenüber der Angara zu haben scheint. Die Kosten werden aber sicherlich höher sein. Dies ist der Preis, den man dafür bezahlt, eine Rakete mit hohen Reserven zu entwickeln. Erst die Rus-MT50 nutzt alle Stufen ideal aus, auch die Rus-MS ist relativ ideal, da sie eine günstige Zweitstufe besitzt. Die Rus-MT35 wird eine Chance auf viele Flüge haben, wenn sich eine große Anzahl Nutzlasten findet, die für die Angara 5 zu groß sind. Die Rus-MP wird hingegen auf dem kommerziellen Markt klar unterlegen sein und wahrscheinlich nur staatliche Flüge durchführen.

Das Konzept einer Erststufe mit dem RD-180 und einer kryogenen Zweitstufe entspricht offensichtlich auch weitgehend dem der amerikanischen Atlas V. Allerdings ist klar ersichtlich, dass bei der Entwicklung der Rus-M ein großer Nutzlastbereich von 6,5-50 Tonnen im Fokus steht, während die Atlas V eine feine Abstufung von etwa 10-20 Tonnen (25 t bei der konzipierten Atlas V HLV) ermöglichen soll. Daher wird bei der Atlas die Stufenbündelung nur bei der größten Version HLV durchgeführt, während die kleineren Versionen eine unterschiedliche Anzahl an Feststoffboostern haben. Dadurch kann die Atlas V sehr präzise an die Leistungsanforderungen angepasst werden, sie ist aber im Gegensatz zur Rus-M nicht in der Lage, alle Leistungsklassen vom mittelschweren Träger bis zum überschweren abzudecken.

Ende

Am 7. Oktober 2011 verkündete der Leiter von Roskosmos, Wladimir Popowkin, dass man die Rus-M nach Investitionen von über umgerechnet 24 Mio. $ aufgeben würde, da man schon über Raketen verfügt oder bald verfügen wird, die ihre Aufgaben übernehmen können. Dabei steht vor allem die Angara im Vordergrund, die in den Versionen Angara-3 / Angara-5 auch das PPTS-Raumschiff starten könnte.
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