Super-Schwerlast-Trägerrakete – Wikipedia

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Trägerrakete, die mehr als 50 Tonnen Nutzlast in eine niedrige Erdumlaufbahn heben kann

Vergleich von Super-Heavy-Lift-Trägerraketen. Die aufgeführten Massen sind die maximale Nutzlast für eine niedrige Erdumlaufbahn in metrischen Tonnen.

EIN Super-Schwerlast-Trägerrakete (SHLLV) ist eine Trägerrakete, die mehr als 50 Tonnen (110.000 lb) (nach NASA-Klassifizierung) oder 100 Tonnen (220.000 lb) heben kann.[1] (nach sowjetischer/russischer Klassifikation) der Nutzlast in die niedrige Erdumlaufbahn (LEO),[2][3] mehr als eine schwere Trägerrakete.

Ab September 2021[update] nur zwei superschwere Trägerraketen mit einer Nutzlast der superschweren Klasse von mehr als 50 t (110.000 lb) haben die Umlaufbahn erreicht: Saturn V (1967–1973) und Energia (1987–1988). Eine Super-Heavy-Lift-Trägerrakete ist einsatzbereit (Falcon Heavy), hat aber noch keine >50 t Nutzlast in den Orbit transportiert. Drei superschwere Trägerraketen befinden sich in der Entwicklung: SpaceX Starship, Long March 9 und das NASA Space Launch System.

Geflogene Fahrzeuge[edit]

Im Ruhestand[edit]

  • Saturn V war eine NASA-Trägerrakete, die zwischen 1967 und 1973 12 Orbitalstarts durchführte, hauptsächlich für das Apollo-Programm bis 1972. Die Apollo-Mondnutzlast umfasste ein Kommandomodul, ein Servicemodul und eine Mondlandefähre mit einer Gesamtmasse von 45 t (99.000 .). Pfund).[4][5] Wenn die dritte Stufe und der Treibstoff für die Erdumlaufbahn eingerechnet wurden, platzierte Saturn V ungefähr 140 t (310.000 lb) in einer niedrigen Erdumlaufbahn.[6] Der letzte Start von Saturn V im Jahr 1973 platziert Skylab, eine 77-Tonnen-Nutzlast (170.000 lb) in LEO.
  • Die Energia-Trägerrakete wurde von der Sowjetunion entwickelt, um bis zu 105 t (231.000 lb) in eine niedrige Erdumlaufbahn zu bringen.[7] Energia startete 1987/88 zweimal, bevor das Programm von der russischen Regierung, die der Sowjetunion nachfolgte, abgebrochen wurde, aber nur die zweite Flugnutzlast erreichte die Umlaufbahn. Beim ersten Flug mit der Polyus-Waffenplattform (ca. 80 t (180.000 lb)) konnte das Fahrzeug aufgrund eines Softwarefehlers auf der Kick-Stage nicht in die Umlaufbahn gelangen.[7] Der zweite Flug startete erfolgreich den Buran-Orbiter.[8]

Das Space Shuttle der NASA unterschied sich von herkömmlichen Raketen dadurch, dass der Orbiter im Wesentlichen eine wiederverwendbare Bühne war, die intern Fracht beförderte. Buran sollte eine wiederverwendbare Kopie des Space Shuttle Orbiter sein, aber keine Raketenstufe, da es keine Raketentriebwerke hatte (außer für Manöver im Orbit). Es verließ sich vollständig auf die Einweg-Trägerrakete Energia, um den Orbit zu erreichen.

Betriebsbereit[edit]

  • Falcon Heavy soll 63,8 t (141.000 lb) in einer vollständig entbehrlichen Konfiguration in eine erdnahe Umlaufbahn (LEO) bringen und schätzungsweise 57 t (126.000 lb) in einer teilweise wiederverwendbaren Konfiguration, in der nur zwei seiner drei Booster geborgen werden.[9][10][a] Stand September 2020[update] letztere Konfiguration soll Anfang 2022 fliegen,[12] aber mit einer viel kleineren Nutzlast, die in eine geostationäre Umlaufbahn gebracht wird. Der erste Testflug fand am 6. Februar 2018 in einer Konfiguration statt, in der versucht wurde, alle drei Booster zu bergen, wobei Elon Musks Tesla Roadster von 1.250 kg (2.760 lb) in eine Umlaufbahn jenseits des Mars geschickt wurde.[13][14] Ein zweiter und dritter Flug haben Nutzlasten von 6.465 kg (14.253 lb) gestartet.[15] und 3.700 kg (8.200 lb).[16]

Vergleich[edit]

Rakete Aufbau Organisation Staatsangehörigkeit LEO-Nutzlast Erster Orbitalflug Erste >50 t Nutzlast Betriebsbereit Wiederverwendbar Einführungskosten Einführungskosten (2020 USD, Millionen)
Saturn V Apollo/Skylab NASA Vereinigte Staaten 140 t (310.000 lb)EIN 1967 1967 Im Ruhestand Nein 1,23 Milliarden US-Dollar (2019) 1.245 $
N1 L3 OKB-1 Sovietunion 95 t (209.000 lb) Keiner Keiner Versagen Nein 3,0 Milliarden Rubel (1971) 17.254 $
Energie NPO Energie Sovietunion 100 t (220.000 lb)C 1987 1987 Nutzlast abgebrochen Nein 764 Millionen US-Dollar (1985) 1.838 $
Falke Heavy VerbrauchtD SpaceX Vereinigte Staaten 63,8 t (141.000 lb)[17] Noch nichtD Noch nicht Betriebsbereit, aber Masse und Konfiguration ungetestetD Nein 150 Millionen US-Dollar (2018) 154 US-Dollar
Wiederherstellbare SeitenverstärkerE 57 t (126.000 lb)[9] 2022 (geplant)[18]D Noch nicht Betriebsbereit, aber Masse und Konfiguration ungetestetD TeilweiseE 90 Millionen US-Dollar (2018) 92 $
Raumschiff Sehr schwer SpaceX Vereinigte Staaten 150 t (330.000 lb)[19]F 2022 (geplant)[20] N / A Entwicklung Völlig 2 Millionen US-Dollar (anstrebend)[21] 2 US-Dollar (angestrebt)
SLS Block 1 NASA Vereinigte Staaten 95 t (209.000 lb)[22] 2022 (geplant)[23] N / A Entwicklung Nein 4,1 Milliarden US-Dollar (2021) 3.840 US-Dollar
Block 1B 105 t (231.000 lb)[24] TBA N / A Entwicklung Nein Unbekannt Unbekannt
Block 2 130 t (290.000 lb)[25] TBA N / A Entwicklung Nein Unbekannt Unbekannt
921 Rakete CALT China 70 t (150.000 lb)[26] 2025 (geplant)[27] N / A Entwicklung Nein Unbekannt Unbekannt
Langer März 9 CALT China 140 t (310.000 lb)[28] 2030 (geplant)[27] N / A Entwicklung Nein Unbekannt Unbekannt
Jenissei Jenissei JSC SRC-Fortschritt Russland 103 t (227.000 lb) 2028 (geplant)[29] N / A Entwicklung Nein Unbekannt Unbekannt
anziehen 130 t (290.000 lb) 2030 (geplant) N / A Entwicklung Nein Unbekannt Unbekannt

^A Enthält eine Masse von Apollo-Befehls- und Servicemodulen, Apollo-Mondlandefähre, Raumfahrzeug/LM-Adapter, Saturn-V-Instrumenteneinheit, S-IVB-Stufe und Treibstoff für die translunare Injektion; Nutzlastmasse nach LEO beträgt ca. 122,4 t (270.000 lb)[30]^C Erforderliche Oberstufe oder Nutzlast, um die endgültige Orbitalinsertion durchzuführen^D Falcon Heavy ist nur in einer Konfiguration geflogen, in der alle drei Booster geborgen werden sollen, die eine theoretische Nutzlastgrenze von etwa 45 Tonnen hat; der Erstflug in einer Konfiguration, bei der bewusst auf einen Boosterkern verzichtet wird, ist für Anfang 2022 geplant.[12]^E Seitliche Booster-Kerne wiederherstellbar und Mittelkern absichtlich verbraucht. Die erste Wiederverwendung der seitlichen Booster wurde 2019 demonstriert, als die beim Start von Arabsat-6A verwendeten beim Start von STP-2 wiederverwendet wurden.^F Enthält keine Trockenmasse des Raumschiffs

Vorgeschlagene Designs[edit]

Chinesische Vorschläge[edit]

Am langen 9. März wurde 2018 eine 140 t (310.000 lb) schwere LEO-fähige Rakete vorgeschlagen[31] von China, mit Plänen, die Rakete bis 2028 zu starten. Die Länge des Langen Marsches-9 wird 103 Meter überschreiten und die Rakete hätte eine Kernstufe mit einem Durchmesser von 10 Metern. Es wird erwartet, dass der lange 9. März eine Nutzlast von 140 Tonnen in eine erdnahe Umlaufbahn mit einer Kapazität von 50 Tonnen für die Erde-Mond-Transferbahn befördern wird.[32] Das Design wurde in der Entwicklung genehmigt, die offiziell im Jahr 2021 gestartet wurde.[33]

Russische Vorschläge[edit]

Jenissei,[34] eine Super-Schwerlast-Trägerrakete, die vorhandene Komponenten verwendet, anstatt das weniger leistungsstarke Angara A5V-Projekt voranzutreiben, wurde im August 2016 von Russlands RSC Energia vorgeschlagen.[35]

2016 wurde auch eine Wiederbelebung des Energia-Boosters vorgeschlagen, auch um das Angara-Projekt nicht voranzutreiben.[36] Wenn dieses Fahrzeug entwickelt wird, könnte es Russland ermöglichen, Missionen zur Errichtung einer permanenten Mondbasis mit einfacherer Logistik zu starten und nur eine oder zwei superschwere Raketen von 80 bis 160 Tonnen anstelle von vier 40-Tonnen-Angara A5Vs zu starten, die schnelle Starts erfordern und mehrere Rendezvous im Orbit. Im Februar 2018 wurde das Design des КРК СТК (Weltraumraketenkomplex der superschweren Klasse) aktualisiert, um mindestens 90 Tonnen in den LEO und 20 Tonnen in die polare Mondumlaufbahn zu heben und vom Kosmodrom Vostochny aus gestartet zu werden.[37] Der Erstflug ist für 2028 geplant, die Mondlandungen beginnen im Jahr 2030.[29] Es sieht so aus, als ob dieser Vorschlag zumindest pausiert wurde.[38]

US-Vorschläge[edit]

Das Space Launch System (SLS) ist eine Super-Schwerlast-Trägerrakete der US-Regierung, die von der NASA seit fast einem Jahrzehnt in einem gut finanzierten Programm entwickelt wird und derzeit ihren Erstflug frühestens im Januar durchführen soll 2022.[39] Ab 2020[update], es soll die primäre Trägerrakete für die Pläne der NASA zur Erforschung des Weltraums sein.[40][41] einschließlich der geplanten bemannten Mondflüge des Artemis-Programms und einer möglichen bemannten Folgemission zum Mars in den 2030er Jahren.[42][43][44]

Das SpaceX Starship-System ist eine zweistufige, vollständig wiederverwendbare Trägerrakete, die von SpaceX privat entwickelt wird und aus dem Super Heavy-Booster als erster Stufe und einer zweiten Stufe, auch Starship genannt, besteht.[45][46] Es ist als Langzeit-Fracht- und Passagierraumfahrzeug konzipiert.[47] Die Tests der zweiten Stufe sind im Gange, und ein Orbitaltest der vollständigen Rakete ist frühestens im März 2022 geplant.[48]

Blue Origin hat Pläne für ein Projekt nach ihrer New Glenn-Rakete, genannt Neuer Armstrong, von dem einige Medienquellen spekuliert haben, wird eine größere Trägerrakete sein.[49]

Indische Vorschläge[edit]

In Indien wurde in verschiedenen Präsentationen von ISRO-Beamten, die in den 2000er Jahren und 2010er.,[50][51] Es wird hauptsächlich spekuliert, dass es sich um eine Variante des Unified Launch Vehicle handelt, die von geclusterten SCE-200-Triebwerken angetrieben wird und derzeit in der Entwicklung ist.[52][53][54]ISRO hat bestätigt, Voruntersuchungen für die Entwicklung einer Super-Heavy-Lift-Trägerrakete durchzuführen, die eine Tragfähigkeit von über 50-60 Tonnen (voraussichtlich LEO) haben soll.[55]

Abgebrochene Designs[edit]

Vergleich von Saturn V, Sea Dragon und interplanetarem Transportsystem
Vergleich von Space Shuttle, Ares I, Saturn V und Ares V

Zahlreiche Super-Heavy-Lift-Fahrzeuge wurden vorgeschlagen und haben vor ihrer Einstellung verschiedene Entwicklungsstufen erhalten.

Als Teil des sowjetischen Mondprojekts mit Besatzung, um mit Apollo/Saturn V zu konkurrieren, wurde die N1-Rakete heimlich mit einer Nutzlastkapazität von 95 t (209.000 lb) konstruiert. Von 1969 bis 1972 wurden vier Testfahrzeuge auf den Markt gebracht, die jedoch alle kurz nach dem Abheben scheiterten.[56] Das Programm wurde im Mai 1974 ausgesetzt und im März 1976 offiziell eingestellt.[57][58] Das sowjetische UR-700-Raketendesign-Konzept konkurrierte mit der N1, wurde aber nie entwickelt. Im Konzept sollte es eine Nutzlast von bis zu 151 t (333.000 lb) haben.[59] in die niedrige Erdumlaufbahn.

Während des Projekts Aelita (1969-1972) entwickelten die Sowjets einen Weg, die Amerikaner zum Mars zu schlagen. Sie entwarfen die UR-700m, eine nuklearbetriebene Variante der UR-700, um das 1.400 t schwere MK-700-Raumschiff in zwei Starts in der Erdumlaufbahn zu montieren. Die Rakete hätte eine Nutzlastkapazität von 750 t (1.650.000 lb). Die einzige Universalrakete, die die Designphase überstand, war die UR-500, während die N1 als HLV der Sowjets für Mond- und Marsmissionen ausgewählt wurde.[60]

Der General Dynamics Nexus wurde in den 1960er Jahren als vollständig wiederverwendbarer Nachfolger der Saturn-V-Rakete mit einer Kapazität von bis zu 450–910 t (990.000–2.000.000 lb) in die Umlaufbahn vorgeschlagen.[61][62]

Der 1969 vorgeschlagene UR-900 hätte eine Nutzlastkapazität von 240 t (530.000 lb) für eine niedrige Erdumlaufbahn gehabt. Es hat das Reißbrett nie verlassen.[63]

Die amerikanische Saturn-MLV-Raketenfamilie wurde 1965 von der NASA als Nachfolger der Saturn-V-Rakete vorgeschlagen.[64] Es hätte bis zu 160.880 kg (354.680 lb) in eine niedrige Erdumlaufbahn tragen können. Die Nova-Designs wurden auch von der NASA untersucht, bevor sich die Agentur Anfang der 1960er Jahre für den Saturn V entschied.[65]

Basierend auf den Empfehlungen des Stafford-Synthese-Berichts hätte sich First Lunar Outpost (FLO) auf eine massive, von Saturn abgeleitete Trägerrakete namens Comet HLLV verlassen. Der Comet wäre in der Lage gewesen, 230,8 t (508.800 lb) in eine niedrige Erdumlaufbahn und 88,5 t (195.200 lb) auf einem TLI zu injizieren, was ihn zu einem der leistungsfähigsten Fahrzeuge aller Zeiten macht.[66] FLO wurde während des Designprozesses zusammen mit dem Rest der Space Exploration Initiative abgesagt.[citation needed]

Das US-amerikanische Ares V für das Constellation-Programm sollte viele Elemente des Space-Shuttle-Programms sowohl auf der Boden- als auch auf der Flughardware wiederverwenden, um Kosten zu sparen. Die Ares V war für 188 t (414.000 lb) ausgelegt und wurde 2010 eingestellt.[67]

Das Shuttle-Derived Heavy Lift Launch Vehicle (“HLV”) war ein alternativer Vorschlag für eine Super-Heavy-Lift-Trägerrakete für das NASA-Konstellationsprogramm, der 2009 vorgeschlagen wurde.[68]

Ein Entwurfsvorschlag von 1962, Sea Dragon, verlangte eine riesige, 150 m (490 ft) hohe, vom Meer gestartete Rakete, die 550 t (1.210.000 lb) in eine niedrige Erdumlaufbahn heben kann. Obwohl die Vorplanung des Designs von TRW durchgeführt wurde, wurde das Projekt aufgrund der Schließung der Future Projects Branch der NASA nie weitergeführt.[69][70]

Die Rus-M war eine vorgeschlagene russische Familie von Trägerraketen, deren Entwicklung im Jahr 2009 begann. Es hätte zwei superschwere Varianten gegeben: eine, die 50-60 Tonnen heben konnte, und eine andere, die 130-150 Tonnen heben konnte.[71]

Das SpaceX Interplanetary Transport System war ein Trägerraketenkonzept mit 12 m (39 ft) Durchmesser, das 2016 vorgestellt wurde. Die Nutzlastkapazität sollte 550 t (1.210.000 lb) in einer Einwegkonfiguration oder 300 t (660.000 lb) in einer wiederverwendbaren Konfiguration betragen.[72] Im Jahr 2017 entwickelte sich die 12 m zu einer Big Falcon Rocket mit 9 m (30 ft) Durchmesser, die in SpaceX Starship umbenannt wurde.[73]

Siehe auch[edit]

  • Vergleich von Orbitalstartsystemen
  • Liste der Orbitalstartsysteme
  • Höhenforschungsrakete, suborbitale Trägerrakete
  • Small-Lift-Trägerrakete, die bis zu 2.000 kg (4.400 lb) in eine niedrige Erdumlaufbahn heben kann
  • Trägerrakete mit mittlerem Hub, die 2.000 bis 20.000 kg (4.400 bis 44.000 lb) Nutzlast in eine niedrige Erdumlaufbahn heben kann
  • Schwerlast-Trägerrakete, die 20.000 bis 50.000 kg (44.000 bis 110.000 lb) Nutzlast in eine niedrige Erdumlaufbahn heben kann
  1. ^ Eine Konfiguration, bei der alle drei Kerne gewinnbar sein sollen, wird als Schwerlast-Trägerrakete klassifiziert, da ihre maximal mögliche Nutzlast für LEO unter 50.000 kg liegt.[11][10]

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  73. ^ Boyle, Alan (19. November 2018). „Auf Wiedersehen, BFR … hallo, Starship: Elon Musk gibt seinem Mars-Raumschiff einen klassischen Namen“. GeekWire. Abgerufen 22. November 2018.

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