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Kleinträgerraketen aus Deutschland
Ein Erfolgsmodell oder kommen die hiesigen Start-ups schon zu spät auf den Markt?
Der Raumtransport ist die Schlüsseltechnologie für den Zugang zum Weltraum. In dieser nicht nur technologisch, sondern auch geopolitisch wichtigen Disziplin ist Europa denkbar schlecht aufgestellt. Ein Blick auf die Startstatistik belegt das: Bis zum 12. August dieses Jahres wurden weltweit 76 Orbitalstarts durchgeführt. Ganze zwei davon aus Europa. Für einen unbeschränkten Zugang zum Weltraum benötigt Europa moderne Trägerraketen aller Leistungsklassen. Doch da sieht es nicht gut aus.
Im oberen Leistungsbereich hat die »Ariane 6« als Nachfolgerin der »Ariane 5« noch nicht einmal ihren (vielfach verschobenen) Erstflug absolviert und ist dennoch schon hoffnungslos veraltet. Sie ist technologisch ein Produkt der frühen achtziger Jahre des letzten Jahrhunderts. Diese Rakete soll in einer Variante (als »Ariane 62«) auch den Bereich der oberen Mittelklasse abdecken.
Kleinträger mit einer Nutzlastkapazität bis zu etwa 1000 Kilogramm für den niedrigen Erdorbit bedienen einen weltweit schnell wachsenden Markt. Sie transportieren vorwiegend Kleinsatelliten, angefangen vom nur 100 Gramm schweren Femtosatelliten bis zu 500 Kilogramm schweren Miniplattformen, in den Orbit. Man benötigt sie für die Nachbestückung von Kommunikations- und Erdbeobachtungskonstellationen im niedrigen Erdorbit. Für Forschung aller Art, die Schwerelosigkeit benötigt oder außerhalb der störenden Atmosphäre stattfinden muss. Für Technologiedemonstrationen und Systemerprobungen. Auch für die Zwecke schulischer Bildung und sogar für künstlerische Aktivitäten wurden sie bereits eingesetzt.
Die Zielbahnen dieser Nano- und Micro-Launcher liegen in der Regel bei unter 1000 Kilometern Höhe. Bevorzugte Orbits gehen entweder - der Nutzlastoptimierung wegen - genau nach Osten oder aber in sogenannte polare Umlaufbahnen, die den Vorteil haben, alle Punkte der Erde einsehbar zu machen. Sie sind somit für jegliche Art von Erdbeobachtung gut geeignet. ER
Im wichtigen Gebiet der mittleren Mittelklasse besitzt Europa keine eigene Satellitenstartkapazität. Hier hat man sich in Vereinbarungen mit Russland die »Sojus 2« ins Haus geholt, den konzeptionell weltweit ältesten Träger überhaupt. Er geht zurück auf die sowjetische R-7-Interkontinentalrakete aus den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts.
Europas Rakete der unteren Mittelklasse, die »Vega«, ist zu teuer, nicht zuletzt wegen ihrer sehr geringen Startfrequenz. Und sie ist nur mäßig zuverlässig, wie zwei Startversager in den letzten beiden Jahren gezeigt haben.
Was den Bereich der Kleinträger betrifft, da gab es in Europa bis vor einer Weile außer bunten Powerpoint-Präsentationen gar nichts. Immerhin, diese Situation ändert sich nun.
Kleinträger in Europa und in Deutschland
Momentan werden in Europa ein halbes Dutzend Kleinträgerentwicklungen vorangetrieben. Damit beschäftigen sich in Spanien PLD Space mit der »Miura-5«-Rakete, in Italien Avio mit der »Vega Light« und in England Skyrora mit der »Skyrora-XL«-Rakete. Drei weitere Unternehmen kommen aus Süddeutschland: Die Rocket Factory Augsburg (RFA), die zur OHB-Gruppe gehört, Isar-Aerospace aus Ottobrunn bei München und die Hyimpulse Technologies GmbH in Neuenstadt am Kocher, nahe Heilbronn.
Von den deutschen Unternehmen sind RFA und Isar-Aerospace für die Anfangsphase eines solchen Unterfangens ausreichend finanziert. HyImpulse mit seinem »SL-Launcher« steht nicht ganz so gut da. Dieses Start-up versucht, sich durch den Umweg über den Absatz kleiner Höhenforschungsraketen auf der Finanzierungsleiter zum Orbitalträger hochzuhangeln.
Immerhin gibt es bei HyImpulse (wie bei den beiden anderen deutschen Firmen auch) Fördermittel des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Von dem erhält das Unternehmen auch eine intensive Betreuung durch das Zentrum für Raketenantriebe in Lampoldshausen. Diese Zuwendung ist nicht verwunderlich, denn bei HyImpulse handelt es sich um eine Ausgründung des DLR.
Die technologische Unterstützung ist notwendig, denn die Württemberger Raketentechniker arbeiten an einem neuen technischen Konzept mit einem Antrieb, der Paraffin - eine Art Kerzenwachs - als Treibstoff einsetzt. Umwege über Technologieprogramme sind allerdings einem schnellen und preisgünstigen Entwicklungsprozess nicht gerade förderlich. Das Vorhaben von HyImpulse muss denn auch eher als akademisches Projekt als ein nach Marktkriterien ausgerichtetes Vorhaben verstanden werden. Sollte es aber eines - wahrscheinlich eher ferneren - Tages mit dem geplanten dreistufigen Orbitalträger so weit sein, dann strebt HyImpulse einen Preis in der Gegend von 7000 Euro pro Kilo Nutzlast in den Orbit an. Das ist in etwa der Durchschnittspreis, mit dem die bereits auf dem Markt befindlichen Kleinträger derzeit um Kunden werben.
Deutlich marktnäher sieht es bei den Konkurrenten RFA und Isar-Aerospace aus. Beide arbeiten an klassischen Trägerraketen, die mit Kerosin und flüssigem Sauerstoff (RFA) bzw. mit Propan und flüssigem Sauerstoff (Isar-Aerospace) betrieben werden. Diese beiden Start-ups haben gewisse Chancen, innerhalb der nächsten beiden Jahre einen funktionsfähigen Prototyp auf die Startrampe zu bringen.
Die RFA gehört zum deutschen Raumfahrtkonzern OHB Group und dürfte über die tiefen Taschen der Mutter ausreichend finanziert sein. Der Preis pro Kilogramm Nutzlast soll nach Angaben von RFA bei 2300 Euro liegen. Diese Zahl ist derart niedrig, dass sie angesichts der verwendeten Technik und der absehbar niedrigen Startfrequenz reichlich unrealistisch erscheint.
Finanziell eher noch besser steht Isar-Aerospace da, denn an der hat eine Investorengruppe unter der Führung der Porsche SE Gefallen gefunden und mehr als 150 Millionen Euro hineingesteckt. Damit ist das Ottobrunner Unternehmen nach eigenen Worten das »bestfinanzierte und am schnellsten wachsende Space-Start-up in der EU«. Ihre zweistufige Rakete namens »Spectrum« soll schon im nächsten Jahr vom norwegischen Startplatz Andoya aus zum Erstflug aufbrechen. Ziel der Isar-Aerospace-Ingenieure ist es, ein Kilo Nutzlast für weniger als 10 000 Euro in den Orbit zu bringen.
Serienfertigung und Vermarktung
Nach dem Erstflug beginnt der eigentliche Eintritt in das Geschäftsmodell. Das wird keine leichte Übung, denn die deutschen Start-ups werden auf einen Markt treffen, der vollständig gesättigt ist. Nach Informationen des Northrop Grumman Smallsat Launcher Survey sind derzeit 155 Unternehmen weltweit dabei, Kleinträger zu entwickeln. Zehn davon sind bereits im Einsatz.
Die Welt wartet nicht darauf, dass irgendwann auch die Deutschen auf dem Markt erscheinen. Wenn sie es denn in zwei, drei oder noch mehr Jahren tatsächlich tun, dann finden sie dort eine große Anzahl von Unternehmen vor, die um die etwa fünf bis sieben Positionen kämpfen, die der Markt wirklich braucht.
Ein Design zu erstellen ist die mit weitem Abstand leichteste Aufgabe. Schon deutlich schwieriger ist es, einen flugfertigen Prototyp zu bauen. Das wahre Problem aber liegt im Produktionssystem. Es ist etwas vollständig anderes, einen für 150 Millionen Euro in jahrelanger liebevoller Handarbeit gebastelten Prototyp herzustellen, als für fünf Millionen Euro eine Serienrakete in so wenigen hoch rationalisierten Prozessschritten wie möglich. Es ist der Schritt, an dem Deutschland oft scheitert.
Die Einrichtung einer Serienfertigung kostet das Vielfache der Prototypenentwicklung. Ein Beispiel ist hier RocketLab, Hersteller der »Electron«-Kleinträgerrakete. Die Entwicklung bis zum Prototyp kostete dort etwa 120 Millionen Dollar. Für Serienreifmachung, Produktionsoptimierung, Beschaffung und Kalibrierung der Produktionsinfrastruktur, Bereitstellung von Bodenausrüstung und Startanlagen musste Rocket Lab das sechs- bis siebenfache dieser Summe aufbringen.
Neue Entwicklungen
Und noch etwas: Der Markt ist dynamisch und baut sich ständig um. Typische europäische Reaktionszeiten auf diese Marktdynamik sind viel zu langsam. Für Kleinnutzlasten, die nicht sensitiv für spezielle Anforderungen an ihre Umlaufbahn sind, bietet beispielsweise SpaceX seit einer Weile einen für Raumfahrtverhältnisse revolutionären Service an: Mehrmals jährlich regelmäßige Transportflüge zu festen Terminen. Sie gehen stets auf dieselbe sonnensynchrone polare Umlaufbahn in 500 Kilometer Höhe, denn das ist der beim Kunden beliebteste Orbit. Sie finden statt, egal ob sie ausgelastet sind oder nicht (doch es ist kein Geheimnis: Sie sind komplett ausgelastet).
Aufgrund der enormen Nutzlastkapazität dieser Rakete können dabei pro Flug 100 oder mehr Kleinsatelliten mitgenommen werden. Zu - für Raumfahrtverhältnisse - sensationell niedrigen Preisen. Die ersten 200 Kilogramm Nutzlast kosten den Kunden des Transporter-Programms von SpaceX eine Million Dollar, somit 5000 Dollar (etwa 4000 Euro) pro Kilogramm.
Damit bleiben für die Micro-Launcher nur zwei Lösungen. Zum einen die Startaufträge für die maßgeschneiderten Lösungen, die den Einschuss in spezielle Bahnen und besondere Orbithöhen erfordern und die deswegen auch etwas teurer sein können, und zum anderen die Möglichkeit noch billiger zu sein als SpaceX. Das Letztere erfordert ein technisch enorm ausgefeiltes Produktionskonzept in Verbindung mit sehr hohen Startraten.
Chance im geschützten Binnenmarkt?
Ist es also vergebliche Liebesmüh, in Deutschland oder in Europa Kleinraketen entwickeln zu wollen? Tatsächlich scheint es nicht gut auszusehen. Deutschland und Europa sind für derlei Technologien, man muss es so hart sagen, weder dynamisch genug noch mental dafür gut aufgestellt. So, wie sich die Situation gegenwärtig darstellt, würden sie in der »freien Wildbahn« des offenen Weltmarktes nicht überleben.
Ein Ausweg wäre es, in die USA zu gehen, wo schon die regulatorischen Voraussetzungen wesentlich einfacher sind als im überbürokratisierten Europa. Dort hätte man dann auch Zugang zum US-Markt mit seiner großen privaten und institutionellen Raumfahrtszene. Zusätzlich könnte man damit auch die strikten US-Technologietransferregularien umgehen, die heute einem außeramerikanischen Unternehmen Starts technologisch sensitiver US-Nutzlasten verbieten. Den Weg einer US-Registrierung haben beispielsweise das neuseeländische Unternehmen Rocketlab oder das britische Unternehmen Virgin Orbit beschritten. Und sie haben gut daran getan, denn der weitaus überwiegende Teil ihrer Startaufträge kommt heute von dort.
Ein Sonderfall mag in Deutschland die Rocket Factory Augsburg sein. Sie hat ihren finanziellen und technologischen Rückhalt bei der OHB-Gruppe, die selbst Kleinsatelliten herstellt. Das könnte dieser Rakete zumindest eine gewisse Grundauslastung aus dem eigenen Haus gegeben.
Im Prinzip müssen wir aber zur Eingangsbetrachtung zurückkommen. Europa braucht schon alleine aus geostrategischen Überlegungen eine vollständige Palette moderner und leistungsfähiger Raumfahrtträger. Angefangen von der Schwerlastrakete bis zum Micro-Launcher. Die Chancen für Deutschlands Kleinraketen wären somit vor allem innerhalb eines geschützten europäischen Binnenmarktes gegeben. Allerdings müsste man dazu alle institutionellen Nutzer solcher Träger dazu verpflichten, nur das europäische Produkt zu nehmen und nicht zum günstigeren Anbieter außerhalb des EU-Raumes zu gehen. Es wäre dann ein ähnliches Konstrukt, wie es beispielsweise auch für die sonst weltweit kaum vermarktungsfähige »Ariane 6« gefordert wird.
Schön ist so eine Lösung nicht. Es ist ein Eingeständnis der Schwäche. Des Nicht-mithalten-Könnens. Hoffen wir also, dass ich mich mit meiner Einschätzung irre und sich die neuen deutschen Kleinträger in Zukunft auf dem freien Markt behaupten können.
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