Der obere Teil der Rakete, zweite Stufe und Nutzlast, macht nur ein Fünftel der Startmasse aus. Deswegen bleibt von der Einsparung in der ersten Stufe am Ende nur noch ein Fünftel übrig.
Und nun?
Nun kann man sich Gedanken machen, wo man vorzugsweise Gewicht einsparen kann und wo sich der Einsatz der teuersten Technik lohnt. Das Space Shuttle ist da ein absolutes Negativbeispiel. Die vergleichsweise billigen und schweren Feststoffbooster sind dort die erste Stufe. Der große Wasserstofftank und das Space Shuttle selbst sind die zweite Stufe.
Nun hat man geglaubt Geld einsparen zu können, indem man das Space Shuttle landet und wieder verwendet. Die Fähigkeit das zu tun, kostet unglaublich viel Masse. Das Shuttle wog 80 Tonnen und der Treibstofftank schlug nochmal mit 26,5 bis 35 Tonnen zu Buche. (Im Lauf der Zeit wurden die Tanks immer leichter … und teurer.) Die Nutzlast des Shuttles war aber nur etwa 24 Tonnen, bei einer Startmasse von 2000 Tonnen. Eine normale Rakete dieser Größe hätte wenigstens 80 Tonnen Nutzlast gehabt. Das war nicht das einzige Problem, aber eines der wichtigsten.
Wenn man aus einer Rakete durch bessere Triebwerke mehr Nutzlast heraus holen will, dann ist auch dort, die oberste Stufe die erste Wahl. Um so kleiner die Raketenstufe, um so billiger ist meistens das Triebwerk und der Tank. Die Technik der Wasserstofftriebwerke ist im allgemeinen die teuerste. Die Ariane 4 Rakete war ein gutes Beispiel dafür. Die erste und zweite Stufe hatten kostengünstige Hydrazin Triebwerke, nur die dritte Stufe war von Anfang an ein Wasserstofftriebwerk.
Die Ariane 5 bestand am Anfang aus Feststoffboostern in der ersten Stufe, einem Wasserstofftriebwerk in der zweiten Stufe und einem einfachen Hydrazintriebwerk in der dritten Stufe. Diese Kombination war so unsäglich schlecht, dass man bald danach eine neue Oberstufe auf Basis des veralteten Triebwerks der Ariane 4 für die Ariane 5 baute. Die Nutzlast stieg dabei um 50%. Ein besseres Triebwerk für die Oberstufe ist seit über 10 Jahren in Planung und wird nun für die Ariane 6 hoffentlich gebaut.
Demnächst habe ich vor, einige Raketen etwas detaillierter zu beschreiben. Wünsche bitte in die Kommentare, sonst seit ihr dem ausgeliefert, was mir gerade in den Sinn kommt.
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