Zenit (Trägerrakete)

Zenit-2 in Baikonur, 10. Dezember 2001

Die seitlichen Booster der Energija-Rakete bilden jeweils die erste Stufe einer Zenit-Rakete

Die Zenit [zeːˈnɪt] (ukrainisch Зеніт; {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:ISO15924:97: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)) ist eine ukrainische Trägerrakete und wurde in den Jahren 1976 bis 1985 ursprünglich als Erststufe für die Energija-Rakete entwickelt – in einer einstufigen Variante als Booster mit dem Namen Zenit-1 –, kam aber gleichzeitig wie diese, ausgestattet mit einer Oberstufe, als selbstständige Trägerrakete zum Einsatz.

Sie wird größtenteils in Dnepropetrowsk in der Ukraine gefertigt und gilt daher seit dem Zerfall der Sowjetunion als ukrainisch, während einige wichtige Komponenten, wie die Triebwerke der ersten Stufe, in Russland hergestellt werden. Sie wird bis heute von Russland zum Starten von militärischen und Erderkundungssatelliten genutzt, soll aber in Zukunft von der rein russischen Angara-Rakete abgelöst werden.

Zenit ist die derzeit technologisch fortschrittlichste Trägerrakete, die Russland und der Ukraine zur Verfügung steht. Auch weltweit gilt sie als eine der modernsten, so verwenden die neuen US-amerikanischen Atlas-Raketen ein von der Zenit abgeleitetes RD-180-Haupttriebwerk.

Zenit-2

Eine zweistufige Ausführung der Zenit, entwickelt vom Konstruktionsbüro Juschnoje in Dnepropetrowsk wird auch Zenit-2 (GRAU-Index 11K77) genannt. Sie liegt in der Leistungsklasse zwischen der Sojus mit 7 t in den erdnahen Orbit und der Proton mit 21 t bei rund 13,7 t (Startplatz Baikonur). Der erste Start fand am 13. April 1985 statt, die Rakete steht immer noch im Dienst. Zenit-2 ist 57 m hoch und hat einen Durchmesser von 3,9 m, die Startmasse beträgt etwa 460 t. Die erste Stufe verwendet ein mit vier Brennkammern ausgestattetes RD-171-Triebwerk, das am Boden einen Schub von 7259 kN entwickelt und damit das stärkste je gebaute Flüssigkeitsraketentriebwerk ist. Das RD-171 übertrifft mit seinen Leistungsdaten selbst das F-1-Haupttriebwerk der amerikanischen Saturn-V-Mondrakete. Eine Ausführung mit zwei Brennkammern findet als ein schubschwächeres RD-180-Triebwerk in den amerikanischen Atlas-III- und Atlas-V-Raketen Verwendung, eine Ausführung mit einer Brennkammer als RD-191 in der zukünftigen Angara-Rakete. Beim Einsatz als Booster der Energija erhielt die Zenit ein über weniger Steuerungsmöglichkeiten als das RD-171 verfügendes RD-170-Triebwerk, das zudem mehrfach einsetzbar sein sollte, da die Booster geborgen und wiederverwendet werden sollten. Die zweite Stufe der Zenit verwendet das RD-120 (nicht zu verwechseln mit dem RD-0120 der Energija) als Haupttriebwerk und vier RD-8-Triebwerke zur Lageregelung. Die erste und zweite Stufe arbeiten beide mit flüssigem Sauerstoff (LOX) und der Kerosin-Art RP-1. Die Zenit erhielt als erste sowjetische Rakete ein adaptives Steuerungssystem, das im Flug auf auftretende Störfaktoren (z. B. Wind) reagiert und von der Erde aus umprogrammiert werden kann.

Nach ihren ersten Einsätzen sollte die Zenit die Sojus-Rakete in der bemannten Raumfahrt ersetzen. Sie sollte das neu zu entwickelnde Raumschiff Sarja (nicht zu verwechseln mit dem gleichnamigen Modul der ISS), das rund 15 t schwer war und bis zu acht Raumfahrer hätte aufnehmen konnte, in den Orbit befördern. In Baikonur wurden Türme zum Einstieg von Kosmonauten in die Rakete errichtet, doch kamen sie nach dem Zerfall der Sowjetunion nie zum Einsatz. Auch die Entwicklung des Raumschiffes wurde bereits 1989 in einem sehr frühen Stadium gestoppt. Eine Zenit-Startanlage in Plessezk wurde ebenfalls aus Geldmangel nie fertiggestellt. Seit einigen Jahren wird die Startanlage in Plessezk für den Start zukünftiger Angara-Raketen umgebaut.

Von den bisher 37 Einsätzen der Zenit-2 waren nur 28 vollständig erfolgreich (Stand: Juli 2007). Dies ist vor allem auf die sehr komplexe Technologie der Zenit zurückzuführen. Der schwerste Unfall ereignete sich am 4. Oktober 1990, als eine Zenit-2 drei Sekunden nach dem Start explodierte und dabei eine der beiden Startrampen vollständig zerstörte. Das Geld zum Wiederaufbau der Anlage fehlte jedoch, so dass derzeit nur eine funktionierende Startrampe in Baikonur existiert. Ihren ersten und bislang einzigen kommerziellen Einsatz hatte die Zenit-2 am 9. September 1998, als sie 12 Globalstar-Satelliten in den Weltraum befördern sollte. Doch die zweite Stufe der Rakete versagte, woraufhin sie zusammen mit der teuren Fracht nach einigen Minuten Flug auf dem Boden zerschellte.

Im Juni 2007 erfolgte der erste Start der modifizierten Zenit-2M (manche, auch offizielle, Quellen benutzen weiterhin die Bezeichnung Zenit-2). Bei diesem Start brachte die Rakete von Baikonur aus eine militärische Nutzlast in eine erdnahe Umlaufbahn. Die Zenit-2M übernimmt einige bereits in der Zenit-3SL integrierte Modifizierungen, wie z. B. das verbessere Steuerungssystem. Auch die Haupttriebwerke der ersten Stufe wurden modifiziert und sollen nun mehr Schub liefern. Diese tragen nun die Bezeichnung RD-171M. Die kommerzielle Ausführung der zweistufigen Zenit-2M wird seit 2007 unter dem Namen Zenit-2SLB im Rahmen des Land-Launch-Projektes für Starts von Baikonur aus vermarktet. Es wurde aber bisher (Stand: Oktober 2012) kein Start durchgeführt.

Zenit-3

Sea-Launch-Startplattform im Hafen von Long Beach

Zenit-3 ist eine dreistufige Ausführung der Zenit, die zum Aussetzen von Satelliten in die Geostationäre Transferbahn (GTO) genutzt wird. Das Unternehmen Sea Launch setzt die dreistufige Zenit-3SL-Rakete ein, wobei das Kürzel SL für Sea Launch steht. Als Startplatz wird eine schwimmende umgebaute Bohrplattform verwendet, die zum Start Position in der Nähe von Kiritimati bezieht. Durch die Nähe des Startplatzes zum Äquator steigt die Nutzlastkapazität der Rakete im Vergleich zu Baikonur, so dass eine Zenit-3SL bis zu 6 t schwere Satelliten in den Geotransferorbit bringen kann. Die ersten zwei Stufen der Rakete sind bis auf einige kleine Modifikationen mit denen einer Zenit-2 identisch. Als dritte Stufe wird das von dem russischen Unternehmen RKK Energija gebaute Block DM-SL verwendet, das auf dem Blok DM der Proton-Rakete basiert, jedoch mit LOX/Kerosin andere Treibstoffe verwendet. Die Nutzlastkapazität für die geostationäre Transferbahn betrug anfangs 5.250 kg und konnte durch einige Modifikationen auf 6.066 kg erhöht werden. Dabei wurden Triebwerke modifiziert (insbesondere das Triebwerk des Blocks DM-SL), die Treibstoffzuladung aller drei Stufen erhöht und gleichzeitig die Leermasse der Stufen gesenkt. Die neue Rakete (ohne die Drittstufe) wird auch oft Zenit-2S genannt.

Der Erstflug der Zenit-3SL mit einem Dummy-Satelliten fand 28. März 1999 statt, der erste kommerzielle Flug folgte noch im selben Jahr. Insgesamt absolvierte Zenit-3SL bisher 30 Einsätze, wobei zwei Starts fehlschlugen und ein Start als ein Teilerfolg gilt (die dritte Stufe erreichte nicht die vorgesehene Umlaufbahn, jedoch konnte der Satellit mit eigenen Triebwerken die Umlaufbahn erreichen). Da der Raketenstartplatz außerhalb der GUS liegt, unterliegen die Starts nicht den CoCom-Bestimmungen. Schätzungen gehen davon aus, dass der Start einer Zenit-3SL den Kunden rund 90 Millionen US-Dollar kostet.

Bei dem Versuch am 30. Januar 2007 den NSS-8-Kommunikationssatelliten zu starten, explodierte eine Zenit-3SL-Trägerrakete direkt auf der „Odyssey“-Startplattform. Die Plattform erlitt dabei begrenzte Beschädigungen und war bereits am 1. Februar 2007 wieder mit der vollen Besatzung bemannt, die sich wie immer während des Starts auf die „Sea Launch Commander“ zurückgezogen hatte.^[1] Als Ursache der Explosion konnte ein Metallteil in einer Treibstoffpumpe ermittelt werden.^[2] Am 15. Januar 2008 erfolgte der erste Start nach dem Unglück mit dem Telekommunikationssatelliten Thuraya 3, der erfolgreich verlief.^[3]

Unter der Bezeichnung Land Launch soll eine dreistufige Zenit-3SLB von Baikonur aus Satelliten in die geostationäre Transferbahn (GTO) bringen. Dafür wird die Zenit-3SL leicht modifiziert (die ersten zwei Stufen entsprechen dann der Zenit-2M) und von der Zenit-2-Startanlage gestartet. Wegen des ungünstigeren Standortes des Kosmodroms Baikonur kann die Rakete nur 3,6 t in den GTO befördern. Der Vorteil des Land Launches besteht jedoch darin, dass die Startkosten deutlich geringer als bei einem Start von See aus sind. Der erste Start der Land Launch Zenit-3SLB war im April 2007 für Ende 2007 mit einem kommerziellen Kommunikationssatelliten geplant.

Eine weitere dreistufige Ausführung der Zenit soll die Fregat-SB-Oberstufe anstelle des Block DM-SL einsetzen. Die Stufe ist von der auf Sojus-Raketen eingesetzten Fregat abgeleitet, besitzt jedoch zusätzliche abwerfbare Treibstofftanks. Sie kann somit mehr Treibstoff aufnehmen und schwerere Nutzlasten in hohe Orbits befördern. Diese Version der Zenit ist von Baikonur aus geflogen, wurde jedoch nicht von Land Launch vermarktet. Die Rakete ist am 20. Januar 2011 zum ersten Mal gestartet und brachte dabei den russischen Elektro-L-Wettersatelliten in eine Umlaufbahn.

Daten der Zenit

Siehe auch

• Liste der Zenit-Raketenstarts

Weblinks

Commons: Zenit – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

• Die Zenit Trägerrakete
• The Zenit launch vehicle bei Russianspaceweb.com (englisch)
• Sea Launch Homepage (englisch)
• Zenit bei Buran-eneriga.com (englisch)
• Homepage des ukrainischen Herstellers Yuzhnoye (englisch)
• Daten und Startliste der Zenit von Gunter Krebs (englisch)

Quellen