Sojus (Rakete)
Die Sojus-Rakete [] (rus. Союз für Vereinigung; engl. Soyuz) ist eine der Weiterentwicklungen der weltweit ersten Interkontinentalrakete, der R-7, die am 15. Mai 1957 zu ihrem ersten Flug startete. Die erste offizielle Weltraummission hatte die R-7 am 4. Oktober 1957 mit Sputnik 1 an Bord. Durch die ständige Weiterentwicklung entstanden viele Varianten der R-7, die zudem immer leistungsfähiger und zuverlässiger wurden. Eine der bekanntesten Varianten der R-7 ist die Sojus. Sie entstand durch leichte Modifizierungen der Woschod-Rakete, mit der anfänglichen Aufgabe, bemannte Sojus-Raumschiffe zu starten. Dabei waren die Unterschiede zwischen beiden Raketen so gering, dass einige Autoren die Woschod ebenfalls zu der Sojus-Reihe rechnen. Der Erststart der Sojus fand am 28. November 1966 statt (die Woschod flog bereits seit 1963). Seidem wurde die Rakete zum Starten von unterschiedlichsten Nutzlasten verwendet, darunter waren u.a. alle bemannten Sojus-Kapseln, Progress-Raumtransporter, niedrigfliegende Forschungs- und Militärsatelliten und neuerdings auch ESA-Raumsonden und kommerzielle Satelliten.
Heute ist die Sojus-Rakete die meistgeflogene orbitale Rakete der Welt mit insgesamt mehr als 850 Flügen und eine der erfolgreichsten mit einer Zuverlässigkeitsquote von 97,5 %. Außerdem ist sie die einzige aktive Trägerrakete der Russischen Föderation, die für den bemannten Raumflug zugelassen ist. Kommerziell wird die Rakete von der Firma Starsem (in Zusammenarbeit mit Arianespace) vermarktet, die sie ab 2007 auch von dem europäischen Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana, starten will.
Technik
Die erste Stufe der Sojus besteht aus vier Boostern mit jeweils vier Brennkammern und pro Brennkammer eine Düse (RD-107), die zweite Stufe ist den Boostern in Aufbau sehr ähnlich, besitzt aber einen verlängerten Tank und einen modifizierten Triebwerk (RD-108). Dadurch konnte man eine Neuentwicklung der Brennkammer für höheren Druck und höhere Temperaturen vermeiden. Da man anfangs noch keine Erfahrungen mit in Flug zündenden Stufen hatte, wurden beide Stufen einfach gleichzeitig gestartet. Die Triebwerke der ersten beiden Stufen verbrennen Kerosin und flüssigen Sauerstoff (LOX). Die Triebwerke wurden laufend in ihrer Leisung gesteigert, und tragen bei der aktuellen Sojus-FG die Bezeichnungen RD-107A und RD-108A. Die zweite Stufe (der Zentralbooster) wird auch als Block A bezeichnet, die vier Boostern der ersten Stufe als Block B, W, G und D (nach den Anfangsbuchstaben des russischen Alphabets: А, Б, В, Г, Д).
Die dritte Stufe der Sojus wird von dem RD-0110 Triebwerk angetrieben, das ebenfalls Kerosin und flüssigen Sauerstoff (LOX) verbrennt. Die Stufe wird als Block I (rus. И) bezeichnet. Sie wird mit der zweiten Stufe der Rakete, dem Kernblock A (engl. als Core bezeichnet), durch einen Gitterrohradapter verbunden und wird 2 Sekunden vor dem Brennschluss des Blocks A gezündet.
Bei bemannten Einsätzen der Sojus trägt sie zusätzlich ein Rettungsystem (rus. САС - система аварийного спасения, deut. SAS) für Kosmonauten mit sich. Das System besteht aus einer Feststoffrakete, die oben an der Sojus angebracht ist. Bei einem Fehlstart wird sie gezündet und trägt die Kabine mit den Kosmonauten innerhalb kürzester Zeit aus der Gefahrenzone. Am 27. September 1983 explodierte eine Sojus-U direkt auf dem Starttisch, das Rettungssystem rettete die Besatzung des Sojus T-10A Raumschiffs nur Sekunden vor der Explosion. Durch den Einsatz dieses Rettungssystems gab es bisher keine tödlichen Unfälle bem Start von Sojus-Raumschiffen (allerdings welche bei der Landung).
Startanlagen der Sojus existieren sowohl in Baikonur als auch in Plessezk, wobei bemannte Starts nur von Baikonur aus erfolgen, was an dem energetisch günstigeren Standort von Baikonur bei einem Flug zu einer Raumstation liegt.
Versionen der Sojus
Im Laufe der Jahre entstanden mehrere Versionen der Sojus-Rakete. Sie unterschieden sich in den eingesetzten Triebwerken, Nutzlastverkleidungen und Treibstoffen. Alle Versionen verfügten über drei Stufen und wurden zum Befördern von Nutzlasten in niedrige Umlaufbahnen verwendet. Erst ab Ende der 1990er wurde bei der Sojus eine vierte Stufe zum Erreichen von höheren Orbits eingesetzt, da die bisher für diese Aufgabe verwendete vierstufige Molnija nicht flexibel genug war. Die Oberstufen der Sojus werden im eigenen Abschnitt behandelt.
Frühe Versionen
- Sojus - (Werksbezeichnung 11A511) - Das ist die ursprüngliche Version der Sojus-Rakete, die zum ersten Mal 1966 flog und am 23. April 1967 das bemannte Sojus-1 Raumschiff ins All beförderte. Die Rakete verwendete RD-107 Triebwerke in der ersten Stufe, RD-108 in der zweiten und RD-0110 in der dritten. Die Startmasse betrug 308 t, die Länge 50,670 m. Neben den Sojus-Raumschiffen wurde sie auch zum Starten von zahlreichen Militärsatelliten der Kosmos-Reihe verwendet. Der letzte Flug fand 1975 mit dem Sojus-18-Raumschiff statt.
- Sojus-L - (Werksbezeichnung 11A511L, rus. 11A511Л) - Eine Sojus, mit der Prototypen russischer Mondlandefähren zu Testzwecken in die Erdumlaufbahn geschossen wurden. Sie unterschied sich von der Sojus durch eine andere Nutzlastverkleidung und strukturell verstärkte Zentralstufe. Die Startmasse betrug 305 t, die Länge 44 m. Die Trägerrakete wurde nur drei Mal gestartet, das erste Mal am 24. November 1970. Eine Skizze der Sojus-L gibt es hier [1].
- Sojus-M - (Werksbezeichnung 11A511M, rus. 11A511М) - Über die Unterschiede zu einer gewöhnlichen Sojus gibt es nur wenige Informationen (siehe [2]). Sojus-M wog 310 t und war 50,670 m hoch. Diese Rakete wurde insgesamt acht Mal gestartet und trug militärische Aufklärungssatelliten vom Typ Zenit-4MT in die Erdumlaufbahn. Erststart erfolgte am 27. Dezember 1971.
Spätere Versionen
- Sojus-U - (Werksbezeichnung 11A511U, rus. 11A511У) - Mit der Sojus-U, die zum ersten Mal am 18. Mai 1973 flog, wurden die Modifizierungen der letzten acht Jahre in einer standartisierten Rakete zusammengefasst. Die Modifizierungen betraffen Triebwerke und Booster der Rakete, außerdem wurden die Startvorbereitungsanlagen an die neue Rakete angepasst. Die Triebwerke bekamen neue Bezeichnungen: RD-117 für die erste Stufe und RD-118 für die zweite. Die Sojus-U ist die am meisten verwendete Version der Sojus-Reihe, sie wiegt 313 t und hat eine Höhe von 51,1 m. Die Nutzlastkapazität der Rakete beträgt bei einem Start von Baikonur bis zu 6.950 kg in einen 200 km hohen Orbit und bei einem Start von Plessezk bis zu 6.700 kg in einen 220 km hohen Orbit. Diese Version wird noch heute (Stand: 2005) eingesetzt, soll jedoch bald durch die moderneren Sojus-FG und Sojus-2 abgelöst werden.
- Sojus-U2 - (Werksbezeichnung 11A511U2, rus. 11A511У2) - Sojus-U2 startete zum ersten Mal am 28. Dezember 1982 und verwendete im Gegensatz zur Sojus-U synthetisches Kerosin (Sintin) als Treibstoff für die Zentralstufe (Block A). Dadurch stieg die Nutzlast der Rakete um 200 kg gegenüber der Sojus-U an. Die Sojus-U2 flog insgesamt über 80 Mal und wurde vor allem zum Starten von bemannten Sojus-Kapseln eingesetzt. Da jedoch der Treibstoff für die Rakete teurer als gewöhnliches Kerosin war, wurde die Produktion der Sojus-U2 Mitte der 1990er eingestellt und sie brachte bei ihrem letzten Flug am 3. September 1995 die Sojus-TM 22 Raumkapsel in den Orbit.
- Sojus-FG - (Werksbezeichnung 11A511FG, rus. 11A511ФГ) - Sojus-FG ist eine Übergangsversion zwischen der Sojus-U und der neuen Sojus-2. Die Triebwerke der ersten und zweiten Stufe wurden optimiert und erhielten die Bezeichnungen RD-107A und RD-108A. Die Rakete ist etwas stärker als die Sojus-U und kann dadurch die etwas schwereren Sojus-TMA Raumschiffe zu der ISS starten. Die Nutzlastkapazität der Rakete beträgt bei einem Start von Baikonur bis zu 7.130 kg in einen 200 km hohen Orbit. Der erste Start erfolgte am 21. Mai 2001 mit einem Progress-Raumtransporter.
Sojus-2/ST
Seit 1992 wird in Russland das Projekt der Rus-Rakete (rus. Русь) verfolgt, die eine Weiterentwicklung der Sojus-U darstellt und über eine Nutzlastkapazität von etwa 7,5 t für den erdnahen Orbit verfügt. Die Rus sollte ein digitales Flugsteuerungssystem erhalten, das das alte, aus den 1960er stammende, analoge Steuerungssystem ersetzen sollte. Dadurch wäre eine flexiblere Flugplanung und eine effizientere Treibstoffnutzung möglich, was der Nutzlastkapazität der Rakete zugute käme. Außerdem sollte die Rakete eine modifizierte Drittstufe (Block I) mit einem neuen RD-0124 Triebwerk erhalten und die Triebwerke der ersten und zweiten Stufe sollten durch die verbesserten RD-107A und RD-108A ersetzt werden. Später erhielt die Rus die Bezeichnung Sojus-2. Da jedoch in der russischen Raumfahrtkasse das Geld fehlte, lief die Entwicklung der Sojus-2 in den 1990er nur sehr zögernd.
Die Wende kam, als in Kooperation mit Arianespace die Firma Starsem gegründet wurde, die die Sojus im Westen zum Start von kommerziellen Satelliten anbot. Bald kamen die ersten Startaufträge und damit auch Geld in die Kassen, das zur Weiterentwicklung der Sojus verwendet werden konnte. Die ursprünglichen Pläne von Starsem sahen vor, ab 2002 eine Sojus-U, die mit einem digitalen Steuerungssystem und mit den RD-107A und RD-108A Triebwerken in der ersten und der zweiten Stufe ausgestattet ist, unter der Bezeichnung Sojus-ST anzubieten. Außerdem sollte die Sojus-ST über eine größere und geräumigere Nutzlastverkleidung, die man von der Ariane 4 nahm, verfügen und eine neue Oberstufe, genannt Fregat, zum Erreichen von hohen Orbits einsetzen. Eine Sojus-ST mit dem neuen RD-0124 Triebwerk in der dritten Stufe sollte Sojus-ST+ heißen.
An Stelle von Sojus-ST kam 2001 die Sojus-FG, die sich von der gewöhnlichen Sojus-U nur durch die RD-107A und RD-108A Triebwerke in den ersten beiden Stufen unterschied. Sie wird nun zum Starten bemannter Raumkapseln und Raumtransportern verwendet. Außerdem wurde die Fregat-Stufe in Verbindung mit der Sojus-U getestet und mehrfach erfolgreich eingesetzt.
Am 8. November 2004 startete erfolgreich die Sojus-2-1a, die die nächste Entwicklungsstufe auf dem Weg zur Sojus-2 darstellt. Sie verfügt nun über das digitale Flugsteuerungssystem und eine an das RD-0124 angepasste Drittstufe, die allerdings noch von einem älteren RD-0110 angetrieben wird. Mit dem Erststart der Sojus-2-1a wollte Russland den westlichen Partnern zeigen, dass man nun über das digitale Steuerungssystem verfügt und so den Weg für den Einsatz der Sojus in Kourou ebnen. Die Sojus-2-1b, die den ehemaligen Planungen der Sojus-2 entspricht, soll zum ersten Mal 2006 von Baikonur starten, um dann ab Anfang 2008 von Kourou zusammen mit der Sojus-2-1a unter der Bezeichnung Sojus-ST für kommerzielle Starts zur Verfügung zu stehen.
Die Nutzlastkapazität der Sojus-2-1a beträgt bei einem Start von Baikonur bis zu 7.020 kg in einen 200 km hohen Orbit und bei einem Start von Plessezk bis zu 6.830 kg in einen 220 km hohen Orbit. Sojus-2-1b kann von Baikonur aus bis zu 8.250 kg in einen 200 km hohen Orbit und von Plessezk aus bis zu 7.020 kg in einen 220 km hohen Orbit befördern. Die Nutzlastkapazität der Sojus-ST bei einem Start von Kourou aus dürfte noch um einiges höher liegen.
Sojus mit Oberstufe
Um kommerzielle Satelliten auf hohe Umlaufbahnen bringen zu können, wurde der Sojus eine vierte Raketenstufe hinzugefügt. Die vierte Stufe wird zusammen mit der Nutzlast von der Nutzlastverkleidung eingehüllt.
Sojus-Ikar
Die Ikar-Stufe wurde von dem Antriebsmodul des Kometa-Auklärungssatelliten abgeleitet und wurde genutzt, um mit der Sojus-U Globalstar-Satelliten zu starten. Dabei wurden 1999 bei sechs Flügen 24 Globalstar-Satelliten ins All gebracht, jeweils vier Stück pro Flug. Sojus-U-Ikar ist 308 t schwer und 47,285 m hoch. Ab 2000 wurde die Ikar durch die neue und leistungsfähigere Fregat ersetzt.
Sojus-Fregat
Die Fregat-Stufe wurde von dem Antriebsmodul der Fobos und Mars 96 Raumsonden abgeleitet und ist mit einem modernen digitalen Steuerungssystem ausgestattet. Fregat kann bis zu 20 Mal wiedergezündet werden und ist somit ideal zum Aussetzen von mehreren Satelliten in verschiedenen Umlaufbahnen. Diese Tatsache wurde von der ESA genutzt, als sie eine Trägerrakete für ihre Cluster-Satelliten suchte. Der erste Start einer Sojus-U-Fregat fand am 8. Februar 2000 statt. Nach einem weiteren Testflug wurden bei zwei Sojus-U-Fregat Flügen erfolgreich vier Cluster-Satelliten ins All gebracht. Seitdem wird die Sojus mit der Fregat-Stufe zum Starten von Raumsonden (Mars Express) und kommerziellen Nutzlasten genutzt. Fregat soll zukünftig ebenfalls auf der neuen Sojus-2/ST Rakete eingesetzt werden. Außerdem soll Sojus-Fregat die bereits veraltete Molnija-Rakete ersetzen, die ebenfalls über vier Stufen verfügt und hochfliegende Satelliten startet. Die Sojus-U-Fregat ist 308 t schwer, 46,645 m hoch und kann bis zu 2.100 kg in den Geotransferorbit oder bis zu 1.260 kg auf eine Transferbahn zum Mars bringen.
Sojus in Kourou
Ende 2004 haben sich die ESA und die russische Raumfahrtbehörde Roskosmos darauf geeinigt, ab Anfang 2008 Sojus-Raketen von dem europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana zu starten. Dabei soll Sojus-2 mit der Nutzlastverkleidung einer Ariane 4 unter dem Namen Sojus-ST kleinere Nutzlasten, für die Ariane 5 zu groß ist, ins All befördern. Sowohl Sojus-2-1a, als auch Sojus-2-1b Versionen sollen dabei verwendet werden. Die Bauarbeiten an der neuen Sojus-Startanlage in Kourou sollen bis 2007 abgeschlossen sein, wobei Europa die meisten Kosten des Baus trägt, die mit 344 Millionen € angegeben werden. Mit dem gleichzeitigen Dienstantritt der kleineren Vega-Rakete wird Arianespace ab 2008 in Kourou Startdienste in allen Nutzlastkategorien anbieten können: für leichte Nutzlasten die Vega, für mittelschwere Sojus-ST und für schwere Ariane 5.
Da Kourou viel näher am Äquator als Baikonur liegt, ist es energetisch günstiger von dort geostationäre Satelliten zu starten, so dass eine Sojus in Kourou über eine höhere Nutzlastkapazität als in Baikonur oder Plessezk verfügt.
Es erscheint außerdem möglich, die ohnehin schon für bemannte Flüge zugelassene Sojus in Kourou zum Starten von Astronauten einzusetzen. Auch bei einem Flug zu der internationalen Raumstation ISS würde die Nutzlastkapazität der Sojus im Vergleich zu Baikonur steigen. Allerdings gab es bisher keine offiziellen Gespräche zwischen Europa und Russland, die bemannte Starts in Kourou betraffen, eine solche Möglichkeit wird jedoch für die Zukunft nicht ausgeschlossen.
Zukünftige Projekte
Auf der Basis der Sojus sind mehrere Projekte neuer leistungsstärkerer Raketen entstanden. Hier sollen die bekanntesten davon beschrieben werden.
Aurora
Aurora ist das Projekt einer weitgehend auf der Sojus basierenden Trägerrakete, die von einer neuen Startanlage auf Christmas Island im Pazifischen Ozean starten soll. Sie verfügt über verbesserte RD-107A Triebwerke in der ersten Stufe (Booster) und über einen NK-33 Triebwerk in der zweiten Stufe (Zentralstufe). NK-33 wird mit geringfügigen Anpassungen von der sowjetischen Mondrakete N-1 genommen. Die dritte Stufe soll von einem RD-0124 angetrieben werden, das auch bei der Sojus-2 verwendet wird. Außerdem soll die Rakete eine vierte Stufe mit dem Namen Korwet erhalten, die von dem Block D der Proton-Rakete abgeleitet wird.
Durch die Verbesserungen an der Rakete und das Verlegen des Startplatzes näher an den Äquator steigt die Nutzlastkapazität der Aurora auf 11.860 kg in den erdnahen Orbit und auf 4.350 kg in den Geotransferorbit [3].
Onega
Onega wurde 2004 von S.P. Korolev Rocket and Space Corporation Energia als der zukünftige Träger für das neue bemannte Raumschiff Kliper vorgeschlagen. Ihre Nutzlastkapazität wird mit etwa 15 t für den erdnahen Orbit angegeben.
Da die russische Raumfahrtbehörde derzeit eine Angara oder eine Zenit für den Transport von Kliper bevorzugt, wurde das Projekt der Onega bis auf weiteres auf Eis gelegt.
Siehe auch
Liste der Raketentypen, R-7, Sojus (Raumkapsel)
Weblinks
- Sojus Trägerrakete (dt.)
- Starsem Website (engl.)
- Arianespace: Sojus (engl.)
