Vega

Sie ist der Neuzugang der europäischen Trägerraketen: die Vega soll Europa auf dem Markt der Kleinträger vertreten.

Ein Beitrag von Daniel Maurat

Geschichte

Anfang der 1990er Jahre gab es in der Raumfahrt eine neue Entwicklung: Nutzlasten wurden immer spezialisierter und damit auch kleiner, weswegen man nun auch mit kleineren Trägerraketen starten konnten. Sowohl die USA mit ihren Kleinträgern, so etwa Pegasus und Taurus, als auch die ehemaligen Sowjetrepubliken, allen voran Russland und die Ukraine mit den abgewandelten Interkontinentalraketen Dnepr, Rockot, Start oder Kosmos, konnten diesen Markt dominieren. Europa dagegen hatte keine Möglichkeiten, kleine Satelliten selbst zu starten, da dazu die verfügbaren Trägerraketen, vor allem die Ariane 4 und 5, viel zu überdimensioniert und damit zu teuer waren.

Zu dieser Zeit hatte bereits Italien Erfahrung mit Kleinträgern, da sie das amerikanische Scout-Programm zum Beispiel auch mit der Startplattform San Marco vor der Küste Kenias unterstützten. Nachdem aber die USA das Programm beendeten, wollten die Italiener die Rakete in Eigenregie weiterentwickeln, wobei sie sowohl auf Technologie der Ariane als auch der Scout zurückgriffen. Die daraus resultierende Rakete, die Zefiro, nutzte die Erst- und die Zweitstufe der Scout, kombinierte sie mit zwei Feststoffboostern der Ariane 4 und mit zwei neu entwickelten Oberstufen. Einen einzigen Testflug mit den Erststufe und den Boostern führte sie am 19. März 1992 durch, doch wurde das Programm darauf eingestellt. Italien drängte dann aber bei der ESA auf die Entwicklung einer eigenen europäischen Kleinrakete, wobei man die Erfahrungen der Zefiro als auch Komponenten der sich damals in der Entwicklung befindlichen Ariane 5 nutze wollte. Doch die Entwicklung der Ariane 5 ließ keine weiteren Mittel für andere Trägerprojekte übrig, darüber hinaus regte sich heftiger Widerstand aus anderen ESA-Mitgliedsländern, allen voran aus Deutschland, da Astrium mit Eurockot auch an den Starts der Rockot beteiligt war und man keine weitere Konkurrenz wollte. Die ESA beschloss zwar im Oktober 1999, die nun Vettore Europeo di Generazione Avanzata, kurz Vega, genannte Rakete zu einem ESA-Programm zu machen, doch beteiligten sich nur sechs Staaten unter der Führung von Italien an diesem Programm. Im Jahr 2003 schließlich wurden die Verträge zum Bau der Rakete verteilt, wobei Avio aus Italien die meisten Aufträge bekam.

Technik

Die Vega verfügt über drei Stufen sowie eine Oberstufe:

• Die erste Stufe mit dem Namen P 80 FW basiert auf den Feststoffboostern EAP der Ariane 5, wurde aber weiterentwickelt und verkürzt. Der monolithische Raketenmotor, gebaut von Avio, hat eine Länge von 11,71 m, hat einen Durchmesser von 3 m und wiegt voll betankt 95,8 t. Der Feststoffmotor liefert bei einer Brenndauer von 107 Sekunden einen Schub von 2.112 kN. Als Treibstoff nutzt man den Festtreibstoff HTPB. Das Revolutionäre an der Stufe ist zunächst die Tatsache, dass die gesamte Struktur aus Kohlefaserverbundwerkstoffen besteht und damit die Hülle im Vergleich zu anderen Feststoffmotoren sehr leicht macht. Zudem werden zur Änderung der Flugbahn keine hydraulischen Aktoren, welche die Schubrichtung mittels der Düse beeinflussen, mehr benutzt, sondern elektrische.
• Die zweite Stufe vom Typ Zefiro 23 ist eine Neuentwicklung von Avio für die Vega. Die Stufe ist 7,53 m lang, hat einen Durchmesser von 1,91 m und wiegt voll betankt 25,75 t. Das einzelne Triebwerk liefert einen Schub von 954 kN bei einer Brenndauer von 72 Sekunden. Als Treibstoff nutzt man HTPB.
• Die dritte Stufe vom Typ Zefiro 9 ist eine verkleinerte Variante der Zefiro 23 Sie ist 3,47 m lang, hat einen Durchmesser von 1,91 m und wiegt voll betankt 10,95 t. Das Triebwerk liefert im Betrieb einen Schub von 225,8 kN bei einer Brenndauer von 130 Sekunden.
• Die vierte Stufe, auch als AVUM (Attitude Vernier Upper Module) ist eine kleine Stufe, welche Abbrandungenauigkeiten der Feststoffmotoren ausgleicht und den Satelliten auf seinen Orbit absetzt. Die in der Ukraine gefertigte Stufe hat eine Länge von 0,47 m, hat einen Durchmesser von 1,95 m und wiegt voll betankt 970 kg. Das einzelne Triebwerk vom Typ RD-869K von KB Juschnoje liefert bei einer Brenndauer von 315 Sekunden einen Schub von 2,54 kN. Dabei nutzt man als Treibstoff UDMH und als Treibstoff N₂O₄, welche in je zwei Tanks gelagert werden. Im AVUM ist auch die gesamte Avionik und der Bordcomputer der Rakete untergebracht.

Starts

Insgesamt gab es bisher (Stand: Mai 2012) nur einen Start der Vega. Dieser Jungfernflug fand am 13. Februar 2012 statt, wobei bei diesem Start insgesamt neun Kleinsatelliten in den Erdorbit gebracht wurden. Als Startrampe nutzt man die Startrampe ELV (l’Ensemble de Lancement Vega), welche ursprünglich als ELA 1 die Starts der Ariane-Versionen 1 bis 3 unterstützte. Der erste Start einer Vega war ursprünglich schon für 2007 geplant, doh verzögerte sich der Termin immer wieder, da zunächst die Drittstufe nach einem gescheiterten Testlauf vom 28. März 2007 diese modifiziert werden musste. Danach verzögerte sich der Start immer wieder aufgrund von Problemen an der Startrampe und mit der Rakete.

Zurzeit läuft ein Programm namens VETRA (Vega Research and Technology Accompanimen), wobei die Vega in insgesamt fünf Missionen getestet wird. Dieses Programm wird dabei von der ESA finanziert, wobei Arianespace die Starts vermarktet. Auch in Zukunft wird Arianespace für kommerzielle Flüge veranwortlich sein.

Ausblick

In den Wochen nach dem Jungfernflug im Februar und März 2012 gab es eine Reihe von Überlegungen zur Modifizierung der Vega. Einer der wichtigsten Ziele ist es, die AVUM ohne ukrainische Elemente zu bauen. Dabei zeigte Deutschland beziehungsweise die DLR große Bereitschaft, sich zu beteiligen und schlugen vor, eine neue Oberstufe zu bauen. Schon seit einigen Jahren läuft ein Programm namens VENUS (Vega New Upper Stage), wobei mehrere Konzepte für einen Ersatz der bisherigen AVUM diskutiert wurde.

Im Verlauf des VERTA-Programms sind noch vier Starts geplant, so unter anderem für Satelliten der Sentinel 2 und Sentinel 3-Serie, welche für Erderkundung genutzt werden sollen. Darüber hinaus soll mit der Vega das IXV, ein neues Konzept für ein wiederverwendbares Raumfahrzeug, starten. Das IXV macht einen knappen Erdumlauf und landet dann wieder gesteuert im Meer.

Technische Daten:

Stufen	4
Höhe	31.06 m
Durchmesser	3,00 m
Startschub	2.112 kN
Startmasse	135,4 t
Max. Nutzlast	2.500 kg (LEO); 1.500 kg (SSO)
Erster Start	13. Februar 2012
Letzter Start	–
Treibstoff	HTPB (1. – 3. Stufe); UDMH/N2o2 (4. Stufe)
Triebwerke	1. Stufe: 1x Avio P 80 FW 2. Stufe: 1x Avio Zefiro 23 FW 3. Stufe: 1x Avio Zefiro 9 FW 4. Stufe: 1x Juschnoje RD-869K