Sojus

Semjorka

Semjorka oder in den westlichen Ländern auch als "Sojus" bekannt. Nach dem II.Weltkrieg begannen die Siegermächte mit der Weiterenwicklung ihrer Raketenprojekte. Wobei nach 1945 die Aggregate 4 (beser bekannt als V2) als Basis der Projekte diente. Während die USA den Kern der Entwicklungsmannschaft und etwa hundert fertig montierte A4 übernahmen, baute die Sowjetunion die Trägerrakete mit dem Rest der Entwickler nach. Die Technologie in der A4 wurden schrittweise verbessert, indem z.B. die Tanks leichter und der Treibstoff durch das energiereichere Kerosin ausgetauscht wurde. Die Fortentwicklungen der A4 waren bei beiden Staaten dann Grundlage der ersten Mittelstreckenraketen. Ein großer Nachteil der Sowjetunion war, dass die USA sie mit Mittelstreckenraketen von Militärstützpunkten rund um die Sowjetunion und Westeuropa erreichen konnten, was der Sowjetunion umgekehrt nicht möglich war. Daher waren sie auch wesentlich mehr mit der Entwicklung einer Trägerrakete beschäftigt als die USA. Dadurch hatte die Sowjetunion Ende der fünfziger Jahre die technologische Führung im Raketenbau. Nun begann aber auch die USA mit der Weiterenwicklng ihrer Raketen. So enstand die erste amerikanische Interkontinentalrakete, der Atlas. Doch genau wie die Sojus war es zu gefährlich sie als Atomwaffenträger einzusetzen. Für einen Einsatz als Interkontinentalrakete war die Rakete (Atlas) mit 250 Tonnen flüssigen Treibstoff, davon der größte Teil bei -183 Grad siedenden flüssigen Sauerstoffs, einfach zu unpraktikabel. Nach längeren Erfahrungen mit der Wostok Trägerrakete,kam man zu dem Entschluss eine leistungsstärkere Oberstufe einzusetzen.Mit dieser Oberstufe würde die Nutzlast in einen nahen Erdorbit um weitere 2 Tonnen erhöht werden. Die vierstufige Version der Sojus wurde als Molnja Rakete eingesetzt. Die Sojus ist die am meist eingesetzte sowjetischen Rakete. Es wurden mehr als 1500 Stück eingesetzt. Die neue Oberstufe, die den Block E der Wostok ablöste, bekam den Namen Block I und war anfangs 23 Tonnen schwer. Das Gewicht stieg im Laufe der Entwicklung auf 25 Tonnen an. Zuerst wurde die neue Trägerrakete als Woschnod eingeführt. Auch hier wurde die Trägerrakete nach dem schweren 2-3 Mann Raumschiff Woschnod benannt. Von dieser Rakete gab es in den frühen sechziger Jahren zahlreiche Versionen mit kleineren Modifikationen, ähnlich der Wostok. Eine Konsolidierung setzte mit der Umbenennung als Sojus Trägerrakete ein. Zweimal noch während der Entwicklung wurde die Sojus in ihrer Leistung gesteigert: Ab 1971 als Sojus-U und ab 1982 als Sojus U2. Die U2 ist eine spezielle Version für bemannte Einsätze. Diese Version benutzt anstatt Kerosin einen synthetischen Treibstoff namens Zyklin. Dieser besitzt eine etwas höhere Energiedichte, wodurch die Nutzlast um 200 Kilogramm steigt. Diese Rakete wurde aber seit 1996 aus Kostengründen nicht mehr eingesetzt.

Woschnod

Erstflug 16.11.1963, letzter Start 29.6.1976

306 Flüge, 1 Fehlstart, Zuverlässigkeit 99.7 %

Nutzlast 6300 kg in einen 200 km hohen 65° Orbit

Stufe 1 : 4 x Block B,D,W,G : 11A57-0

Vollmasse : 4 x 43400 kg

Leermasse : 4 x 3800 kg

Schub : 995 KN (Vakuum), 821 KN (Boden)

Spez. Impuls (2520 Boden, 3080 Vakuum)

Brennzeit 119 sec.

Durchmesser 2.68 m, Länge 19.0 m

Triebwerke : 4 x RD-107-8D74K

Stufe 2 :

Block A : 11A57-1

Vollmasse 100500 kg Leermasse 6800 kg

Schub 941 KN (Vakuum). 765 KN (Boden)

Spez. Impuls 3090 (Vakuum) 2432 (Boden)

Brennzeit 301 sec

Durchmesser 2.95 m, Länge 28.0 m

Triebwerk : RD-108-8D75K

Stufe 3 : Block I : 11A57-2

Vollmasse 24300 kg Leermasse 2000 kg

Schub 298 KN, spezifischer Impuls 3236

Brennzeit 240 sec.

Durchmesser 2.66 m, Länge 6.7 m

Triebwerk RD-0108

Sojus U2

Erststart 26.12.1982, letzter Start 3.9.1995

89 Flüge, kein Fehlstart 100 % Zuverlässigkeit

Nutzlast 7050 kg in einen 200 km hohen 65° Orbit

Stufe 1 : 4 x Block B,D,W,G : 11A511U2-0

Vollmasse : 4 x 42810 kg

Leermasse : 4 x 3550 kg

Schub : 1050 KN (Vakuum), 821 KN (Boden)

Spez. Impuls (2520 Boden, 3080 Vakuum)

Brennzeit 118 sec.

Triebwerke : 4 x RD-107-8D74K

Stufe 2 :

Block A : 11A57-U2-1

Vollmasse 101600 kg Leermasse 6500 kg

Schub 1010 KN (Vakuum). 765 KN (Boden)

Spez. Impuls 3129 (Vakuum) 2472 (Boden)

Brennzeit 286 sec.

Durchmesser 2.95 m, Länge 27.8 m

Triebwerk : RD-108-11D512P

Stufe 3 : Block I : 11A57-U2

Vollmasse 25400 kg Leermasse 2400 kg

Schub 298 KN, spezifischer Impuls 3236

Brennzeit 250 sec.

Durchmesser 2.66 m, Länge 6.7 m

Triebwerk RD-0110

Die Sojus - Fregat 1996 gründeten die russischen Hersteller der Sojus RKA und Samara zusammen mit den westlichen Firmen Aerospatiale und Arianespace das Konsortium Starsem. Dieses vermarktet die Sojus auch für westliche Nutzlasten. Dafür musste die Rakete modifiziert werden, da westliche Satelliten etwas empfindlicher als russische Nutzlasten sind. So ist die Nutzlastverkleidung etwas größer. Die wesentlichste Änderung ist aber eine neue 4.te Stufe namens Fregat, diese Oberstufe ist die erste im Sojus Programm die wiederzündbar ist. Dadurch können auch höhere Orbits erreicht werden. Dies ist nötig für Nutzlasten, wie die Satelliten des Globalstar Programmes, die als erste Nutzlasten mit dieser Rakete gestartet haben. Die Nutzlast der Sojus Ikar wird mit 6.2 t für den 200 km Orbit und 2.35 t für einen 1400 km hohen polaren Orbit angegeben. Neben den Globalstars werden auch ESA Sonden (Cluster und Mars Express) transportiert. Weitere ESA Sonden im Planetenprogramm sind auch auf die Sojus-Fregat als Träger ausgelegt. Die Sojus RUS 1991 wurde das Programm der RUS entworfen. Ziel war zunächst eine Steuerung der Sojus um 500-800 kg Nutzlast. Daraus ist ein mehrstufiges Programm geworden.

Im ersten Schritt werden die Triebwerke der Zentralstufe und der Außenblöcke leicht verbessert und ein moderneres adaptives Lenksystem eingeführt. Dadurch steigt die Nutzlast für erdnahe Umlaufbahnen um 800 kg.

Im zweiten Schritt erhält die Oberstufe Block I ein neues Triebwerk, das RD-124. Durch den höheren spezifischen Impuls steigt die Nutzlast dadurch weiter an. Für exzentrische oder höhere Bahnen steht zudem eine neue Oberstufe Fregat zur Verfügung. Für erdnahe Umlaufbahnen steigt so die Nutzlast um 900 kg. Das Triebwerk arbeitet im Gegensatz zu den bisherigen Stufen der Sojus mit den lagerfähigen Treibstoffen Stickstofftetroxid und UDMH.

Im dritten radikalsten Schritt sollen die Triebwerke der Zentralstufe und Außenblöcke durch die wesentlich moderneren RD-120 der zweiten Stufe der Zenit ersetzt werden. Diese senken die Leermasse und haben einen höheren spezifischen Impuls. Über die Nutzlast dieser Rakete herrscht Unklarheit, es sollen 7.9-11 t sein. Wenn die Treibstoffmenge nicht geändert wird, ist der erste Wert wahrscheinlicher.

Die Entwicklung der RUS hat sich aber durch den Zusammenbruch der Sowjetunion stark verzögert. Der erste Start wurde von 1996 auf unbestimmte Zeit verschoben. Seit 2001 wird eine modernisierte Sojus-U2 für bemannte Missionen eingesetzt, die jedoch mit einer Nutzlast von 7420 kg in einen 193 km Orbit nicht der RUS entspricht. Die Tabelle gibt die projektierten Daten der RUS in der letzten Entwicklungsstufe an.

RUS

Nutzlast 7900 kg in einen 200 km hohen 65° Orbit

Stufe 1 : 4 x Block B,D,W,G

Vollmasse : 4 x 42200 kg

Leermasse : 4 x 3000 kg

Schub : 873 KN (Vakuum), Spez. Impuls 3296 Vakuum)

Brennzeit 145 sec.

Durchmesser 2.68 m, Länge 20.0 m

Triebwerke : 4 x RD-120K

Stufe 2 :

Block A :

Vollmasse 100500 kg

Leermasse 6000 kg

Schub 873 KN (Vakuum), Spez. Impuls 3296 (Vakuum)

Brennzeit 298 sec.

Durchmesser 2.95 m, Länge 28.0 m

Triebwerk : RD-120K

Stufe 3 : Block I :

Vollmasse 26900 kg

Leermasse 2000 kg

Schub 298 KN

spezifischer Impuls 3521

Brennzeit 300 sec.

Durchmesser 2.66 m, Länge 6.7 m

Triebwerk RD-124

Stufe 4 : Fregat

Vollmasse 5000 kg

Leermasse 1000 kg

Schub 20 KN

spezifischer Impuls 3521

Brennzeit 700 sec, 20 mal wiederzündbar

Durchmesser 2.4 m, Länge 2.7 m

Triebwerk RD-161

Quellen: liftoff.msfc.nasa.gov
fas.org
kp.dlr.de