Zenit (Rakete)

Für die schweizer Zenit Höhenforschungsrakete siehe Zenit (Höhenforschungsrakete)

Die Zenit ^* (russisch Зени́т; ukrainisch Зеніт) wurde in den Jahren 1976 bis 1985 ursprünglich als Erststufe für die Energija-Rakete entwickelt (hier in einer einstufigen Variante unter der Bezeichnung Zenit-1 als Booster verwendet), kam aber gleichzeitig ausgestattet mit einer Oberstufe als selbstständige Trägerrakete zum Einsatz. Die Rakete wird größtenteils in Dnepropetrowsk in der Ukraine gefertigt und gilt daher nach dem Zerfall der Sowjetunion als ukrainisch, obwohl einige wichtige Komponenten, wie z.B. die Triebwerke der ersten Stufe, in Russland hergestellt werden. Sie wird jedoch weiterhin 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 Ukraine zur Verfügung steht. Auch weltweit gilt sie als eine der modernsten, die neuen US-amerikanischen Atlas-Raketen verwenden 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 (Herstellerbezeichnung 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 Raketentriebwerk ist. 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 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 als Haupttriebwerk und vier RD-8 Triebwerke zur Lageregelung. Die erste und zweite Stufe arbeiten beide mit flüssigen Sauerstoff (LOX) und Kerosin. 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 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 fertig gestellt. Jedoch gehen nun bereits seit einigen Jahren die Arbeiten an der Startanlage in Plessezk weiter, von der nun die neuen Angara-Raketen starten sollen.

Von den bisher 36 Einsätzen der Zenit-2 waren nur 28 vollständig erfolgreich (Stand: Anfang 2005). Dies ist vor allem auf die sehr komplexe Technologie der Zenit zurückzuführen. Die schwerste Unfall ereignete sich am 4. Oktober 1990, als eine Zenit-2 drei Sekunden nach dem Start explodierte und dabei eine der beiden Startanlagen vollständig zerstörte. Das Geld zum Wiederaufbau der Anlage fehlte jedoch, so dass derzeit nur eine funktionierende Startanlage 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 teueren Fracht nach einigen Minuten Flug auf dem Boden zerschellte.

Die Zenit-2 kann bis zu zwölf Tonnen Nutzlast in kreisförmige Umlaufbahnen und knapp 3,5 Tonnen auf hochelliptische Umlaufbahnen befördern.

Zenit-3

SeaLaunch-Odyssey.jpg]] Zenit-3 ist eine dreistufige Ausführung der Zenit, die zum Aussetzen von Satelliten in den Geotransferorbit (GTO) genutzt wird. Das internationale 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. 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 Block DM der Proton-Rakete basiert, jedoch mit LOX/Kerosin andere Treibstoffe verwendet. Die Nutzlastkapazität für den Geotransferorbit betrug anfangs 5.250 kg, 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 17 Einsätze (Stand: Juni 2005), wobei ein Start ein Fehlschlag war 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.

Unter der Bezeichnung Land Launch soll eine dreistufige Zenit-3SLB von Baikonur aus Satelliten in den Geotransferorbit bringen. Dafür wird die Zenit-3SL leicht modifiziert und von der Zenit-2 Startanlage gestartet. Wegen des ungünstigeren Standortes des Kosmodroms Baikonur kann die Rakete nur 3,6 t on den GTO befördern. Der Vorteil des Land Launches besteht jedoch darin, dass die Startkosten deutlich geringer als bei einem Start von See aus sind. Auch eine zweistufige Zenit-2SLB (bzw. Zenit-2M) ist geplant – sie könnte bis zu 12 t zur Internationalen Raumstation (ISS) befördern. Der erste Start der Land Launch Zenit-3SLB ist derzeit (Mitte 2005) für 2007 mit einem kommerziellen Kommunikationssatelliten geplant.

Daten der Zenit

1. Stufe
- bgcolor="#FFDEAD"	Version	Zenit-1 (Energija-Booster)	Zenit-2	Zenit-3SL	Zenit-2SLB	Zenit-3SLB
Startmasse (t)	372,6	460	472	450 - 460	462 - 466
Höhe (maximal) (m)	39,46	57	59,6	57,4	58,65
Startplatz	Baikonur	Baikonur	Odyssey Plattform	Baikonur	Baikonur
Nutzlast (LEO 200 km) (t)	–	13,7	6,1 (strukturell bedingt)	13,920	5 (strukturell bedingt)
Nutzlast (GTO) (t)	–	–	6,066	–	3,6
Nutzlast (GEO) (t)	–	–	2,9	–	?
Erstflug	15. Mai 1987	13. April 1985	28. März 1999	–	geplant 2007
Triebwerk	RD-170	RD-171	RD-171	RD-171	RD-171
Länge (m)	39,46	?	32,9	32,9	32,9
Durchmesser (m)	3,9	3,9	3,9	3,9	3,9
Masse (t)	372,6 (leer 65,6)	352,7 (leer 33,9)	354,58	354,35 (leer 27,564)	354,35 (leer 27,564)
Schub (max) (kN)	7.259 (7.908 im Vakuum)	7.259 (7.908 im Vakuum)	7.259 (7.908 im Vakuum)	7.259 (7.908 im Vakuum)	7.259 (7.908 im Vakuum)
Brennzeit (s)	~ 135	?	~ 144	140 - 150	140 - 150
Treibstoff	LOX/Kerosin	LOX/Kerosin	LOX/Kerosin	LOX/Kerosin	LOX/Kerosin
2. Stufe
Triebwerk	–	RD-120 + RD-8	RD-120 + RD-8	RD-120 + RD-8	RD-120 + RD-8
Länge (m)	–	?	10,4	10,4	10,4
Durchmesser (m)	–	3,9	3,9	3,9	3,9
Masse (t)	–	89,9 (leer 9,3)	90,76	90,85 (leer 8,367)	90,79 (leer 8,307)
Schub (max) (kN)	–	834 + 78	912 + 79,5	912 + 79,5	912 + 79,5
Brennzeit (s)	–	?	~ 360	300 - 1.100	360 - 370
Treibstoff	–	LOX/Kerosin	LOX/Kerosin	LOX/Kerosin	LOX/Kerosin
3. Stufe
Triebwerk	–	–	11D58M	–	11D58M
Länge (m)	–	–	5,93	–	5,93
Durchmesser (m)	–	–	3,7	–	3,7
Masse (t)	–	–	19,7	–	17,8 (leer 3,2)
Schub (max) (kN)	–	–	79,5	–	79,5
Brennzeit (s)	–	–	~ 700	–	~ 600
Treibstoff	–	–	LOX/Kerosin	–	LOX/Kerosin
Nutzlastverkleidung
Länge (m)	–	13,7	11,39	13,7	10,4
Durchmesser (m)	–	3,9	4,15	3,9	4,1

Starts aller Zenit Versionen (unvollständig)

Stand der Liste: 13. April 2006

- bgcolor="#FFDEAD"	Lauf. Nr.	Datum u. Uhrzeit UTC	Typ	Ser.-Nr.	Nutzlast	Nutzlast in kg	Orbit¹	Anmerkungen
...	...	...	...	...	...	...	...
?	28. Juli 2000	Zenit-3SL	?	PAS 9 (Kommerzieller Kommunikationssatellit)	3659 kg	GTO	Erfolg
?	12. April 2006 23:30	Zenit-3SL	?	JCSAT 9 (Kommerzieller Kommunikationssatellit)	4401 kg	GTO	Erfolg

¹ NICHT zwangsläufig der Zielorbit der Nutzlast - sondern die Bahn auf der die Nutzlast von der Oberstufe ausgesetzt werden soll.

Geplante Starts

Stand der Liste: 13. April 2006

- bgcolor="#FFDEAD"	Lauf. Nr.	Datum u. Uhrzeit UTC	Typ	Ser.-Nr.	Nutzlast	Nutzlast in kg	Orbit¹	Anmerkungen
...	...	...	...	...	...	...	...
?	Juli 2006	Zenit-3SL	?	Koreasat 5 (Kommerzieller Kommunikationssatellit)	4550 kg	GTO	Geplant

¹ NICHT zwangsläufig der Zielorbit der Nutzlast - sondern die Bahn auf der die Nutzlast von der Oberstufe ausgesetzt werden soll.

Weblinks

Die Zenit Trägerrakete (dt.)
The Zenit launch vehicle bei Russianspaceweb.com (engl.)
Sea Launch Homepage (engl.)
Homepage des ukrainischen Herstellers Yuzhnoye (engl.)
Daten und Startliste der Zenit von Gunter Krebs (engl.)

Raketentyp