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Jun 01, 2023

Die Antares 330- und MLV-Pläne von Northrop Grumman und Firefly nehmen Gestalt an

Während die Cygnus SS Laurel Clark ihre ersten Tage an der ISS verbringt, nimmt in den Einrichtungen von Northrop Grumman (NG) der Nachfolger der Trägerrakete Antares 230+ Gestalt an, mit der sie gestartet wurde.

Während die Cygnus SS Laurel Clark ihre ersten Tage an der ISS verbringt, nimmt der Nachfolger der Trägerrakete Antares 230+, mit der sie gestartet wurde, in den Anlagen von Northrop Grumman (NG) und Firefly Aerospace Gestalt an.

Das Antares 330/Medium Launch Vehicle (MLV), dessen Erstflug Mitte 2025 geplant ist, wird für die Durchführung von ISS-Frachtflügen vom Mid-Atlantic Regional Spaceport auf Wallops Island, Virginia, entwickelt. Seine Entwicklung begann, nachdem die russische Invasion in der Ukraine im Februar 2022 die bestehende Antares-Lieferkette lahmgelegt hatte.

Antares 230+ und seine Vorgänger verwendeten russische Motoren und eine in der Ukraine gebaute erste Stufe. Die russischen Motoren sind nicht verfügbar, nachdem westliche Nationen, darunter die Vereinigten Staaten, Sanktionen verhängt haben, während die ukrainische Fabrik, die für die erste Stufe verantwortlich war, von russischen Streitkräften angegriffen wurde.

Die Antares 330, die auf einer brandneuen ersten Stufe mit sieben Firefly-Miranda-Triebwerken basiert, die Kerosin und flüssigen Sauerstoff nutzen, ist für die Nutzung der vorhandenen Start- und Verarbeitungsanlagen konzipiert, die die SS Laurel Clark und die meisten anderen Vertragsflüge von NG Commercial Resupply Services (CRS) unterstützten . Wie frühere Versionen von Antares wird die 330 von der Startrampe 0A in Wallops aus fliegen.

Die Einrichtungen in Wallops, die die ursprünglichen Antares-Starts unterstützten, werden zur Unterstützung der Antares 330- und MLV-Raketen umgebaut. Die Plattform wird modernisiert, um die breitere erste Stufe aufzunehmen, der Transporter-Erektor wird verstärkt, um schwerere Lasten bewältigen zu können, und die horizontale Integrationsanlage wird verlängert, um die längeren Trägerraketen unterzubringen.

Rendering des Antares 330-Fahrzeugs. Die erste Stufe soll auch beim MLV zum Einsatz kommen. (Quelle: Mack Crawford für NSF)

Die erste Stufe des Antares 330 ist der Dreh- und Angelpunkt der künftigen Startstrategie von NG und Firefly, da sie auch vom leistungsfähigeren MLV eingesetzt wird. Die Miranda-Triebwerke der ersten Stufe verfügen jeweils über eine Schubkraft von rund 1.000 Kilonewton. Sieben dieser Triebwerke würden im Vakuum knapp 7.200 Kilonewton Schub erzeugen, was fast dem Doppelten des Schubs der ersten Stufe Antares 230+ mit 3.800 Kilonewton entspräche.

Diese Stufe wird aus Kohlenstoffverbundmaterialien wie der Electron-Rakete von Rocket Lab und der Alpha-Rakete von Firefly hergestellt. Carbon-Composite-Baugruppen zielen darauf ab, die Bühne so leicht wie möglich zu machen.

Die Miranda-Engine befindet sich derzeit in der Entwicklungs- und Testphase. Für die ersten Tests des Motors wurden „Stubby“-Verbrennungskammer-Testartikel gebaut, während der erste Miranda-Testartikel in Originalgröße ebenfalls vorbereitet wird. Miranda-Triebwerke werden in der Produktions- und Testanlage von Firefly Aerospace in Briggs, Texas, in Massenproduktion hergestellt.

Die erste Stufe des Antares 330 mit einer Höhe von 31 Metern und einem Durchmesser von 4,3 Metern wird auch über die MACH-Avionik von NG verfügen, die in früheren Antares-Fahrzeugen zum Einsatz kam. Wie die Antares 230+ wird auch die Antares 330 für ihre Oberstufe den Feststoffraketenmotor Castor 30XL sowie die gleiche Nutzlastverkleidung verwenden.

Die Zweitstufe des Feststofftreibstoffs Castor 30XL der Antares-Rakete, die die NG-13 Cygnus in die Umlaufbahn bringen wird. (Quelle: Jacques van Oene für NSF)

Antares 330 verfügt über eine prognostizierte Nutzlastkapazität von bis zu 10.500 Kilogramm im erdnahen Orbit, im Gegensatz zur Kapazität des Antares 230+ von bis zu 8.120 Kilogramm im erdnahen Orbit. Dadurch können im Rahmen des CRS-2-Vertrags des Unternehmens schwerere Frachtladungen zur ISS befördert werden.

Das MLV ist ein Nachfolgefahrzeug, das die erste Stufe des Antares 330 zusammen mit einer neuen flüssigkeitsbetriebenen Oberstufe und einem vakuumoptimierten Miranda-Motor verwenden wird. Wie andere vakuumoptimierte Raketentriebwerke wird das Miranda-Triebwerk der Oberstufe über eine viel größere Düse verfügen als die Triebwerke der ersten Stufe. Dadurch kann der Motor in größeren Höhen – der einzigen Region, in der der Motor feuert – effizienter arbeiten.

Der erste Miranda-Testartikel zur „stämmigen“ Brennkammer. (Quelle: Firefly Aerospace)

Wie die erste Stufe wird auch die zweite Stufe eine Carbon-Verbundkonstruktion aufweisen. In beiden Stufen werden Graphit-/Epoxidharztanks mit einer gemeinsamen Kuppel sowie die bereits erwähnte Avionik von NG MACH verwendet. Die zweite Stufe wird den gleichen Durchmesser wie die erste Stufe haben, während die Carbon-Verbundverkleidung zusammen mit pneumatischen Trennanschlüssen und Aktuatoren einen Durchmesser von 5,2 Metern haben wird.

MLV-Spezifikationen und Rendering. (Quelle: Firefly Aerospace)

Der MLV soll auch mit einer optionalen dritten Stufe auf Basis einer Firefly Lightning-basierten Engine angeboten werden. Lightning wurde erfolgreich bei der Firefly-Alpha-Rakete eingesetzt, während die Arbeit, die in das Firefly-Beta-Konzept eingeflossen war, nun bei MLV zum Einsatz kommt. NG hatte für frühere Antares-Fahrzeuge drei optionale Optionen für die dritte Stufe angeboten, aber diese Fahrzeuge fanden außer der NASA nie andere Kunden für mehr als kleine CubeSats.

Die derzeit angegebene Nutzlastkapazität des MLV beträgt bis zu 16.000 Kilogramm auf einer 200 Kilometer langen kreisförmigen erdnahen Umlaufbahn mit einer Neigung von 38 Grad zum Äquator. Nach der ersten Ankündigung des MLV wurde seine Fähigkeit zur geosynchronen Umlaufbahn mit 2.750 Kilogramm angegeben, aktualisierte Zahlen sind jedoch derzeit nicht öffentlich.

Luftaufnahme der Wallops Flight Facility. (Quelle: NASA)

MLV soll derzeit von Wallops Island aus fliegen, und es bleibt abzuwarten, ob es für andere Startplätze eingesetzt wird. NG sieht vor, dass MLV für Missionen der Phase 3 Lane 1 des National Security Space Launch (NSSL) angeboten wird, die nicht die Nutzung aller Starteinrichtungen der Space Force erfordern. Diese Missionen stellen auch weniger strenge Anforderungen an die Art der Umlaufbahnen, die das Fahrzeug erreichen kann. Die Verkleidung des MLV erfüllt die Anforderungen der NSSL-Kategorie B.

Es ist geplant, das MLV auch für Missionen des NASA Launch Services Program und für VADR-Flüge (Venture-Class Acquisition of Dedicated and Rideshare) anzubieten, bei denen es sich um NASA-Satellitenmissionen mit höherem Risiko und höheren Kosten handelt. Private Satellitenkonstellationen, kommerzielle Raumstationen im erdnahen Orbit und Flüge des Raketensystem-Startprogramms des US-Verteidigungsministeriums werden ebenfalls als mögliche MLV-Kunden aufgeführt.

Das MLV schließt sich einem immer dichter werdenden Wettbewerberfeld im Bereich mittlerer Startdienste an. Das Neutron von Rocket Lab, das teilweise wiederverwendbar ist, soll über ähnliche Fähigkeiten wie das MLV verfügen – ganz zu schweigen vom Start aus nur einem halben Kilometer Entfernung von Pad 0A –, während dies bei ULA Vulcan, Arianespace Ariane 6, Indiens LVM3 und Japans H3 der Fall sein wird auch um Markteinführungsgeschäfte konkurrieren.

Der New Glenn von Blue Origin wird bald für zahlreiche Startverträge im Einsatz sein, mit dem zusätzlichen Vorteil seiner überlegenen Leistungsfähigkeit im Vergleich zu allen oben genannten Fahrzeugen. Unterdessen beweist die SpaceX Falcon 9 weiterhin hohe Zuverlässigkeit, niedrige Kosten und eine hohe Flugfrequenz für leichte, mittlere und schwere Nutzlasten.

(Hauptbild: Künstlerische Darstellung des Abhebens des NG/Firefly MLV. Bildnachweis: Firefly Aerospace)