Langer Marsch (Rakete)

chinesische Trägerrakete

Langer Marsch, kurz LM (chinesisch 長征 / 长征, Pinyin Chángzhēng, kurz CZ) ist eine von der China Aerospace Science and Technology Corporation hergestellte Trägerraketenreihe der Volksrepublik China, benannt nach dem Heldenmythos der Kommunistischen Partei Chinas.

Start einer CZ-3B-Trägerrakete – Taiyuan Satellite Center, 2008

ModelleBearbeiten

Alte Generation der Langer-Marsch-RaketenBearbeiten

 
Schematische Darstellung der CZ-2F

Es gibt mehrere Modelle der Trägerrakete, die teilweise aus völlig unterschiedlichen Entwicklungsrichtungen kamen (auch innerhalb einer Modellreihe). Die Raketen sind Eigenentwicklungen der Volksrepublik China, teilweise basierend auf der Technologie sowjetischer Raketen der 1960er und 1970er Jahre. Unterstufen und (soweit vorhanden) Mittelstufen und Booster der Baureihen CZ-2 – CZ-4 benutzen als Treibstoff UDMH und als Oxidator N2O4, ebenso die Oberstufen der CZ-4-Reihe. Die Oberstufen von CZ-2 und CZ-3 verwenden LH2 und LOX.

Neue Generation der Langer-Marsch-RaketenBearbeiten

Die CZ-5, CZ-6 und CZ-7 sind ein neu entworfenes, am 8. August 2006 vom Staatsrat der Volksrepublik China offiziell genehmigtes Baukastensystem aus wenigen verschiedenen Einzelteilen. Sie verzichten auf die giftige und umweltschädliche UDMH/N2O4-Kombination und verwenden für die Booster der CZ-5 und die daraus abgeleiteten Unterstufen von CZ-6 und CZ-7 RP-1/LOX, für die Haupt- sowie Zweitstufe der CZ-5 LH2/LOX.[1] Die unteren Stufen der CZ-7 bestehen z. B. aus den gleichen Komponenten, wie die Booster der CZ-5:

  • K2-1 (kl. Booster der CZ-5, 2,25 m, 1 YF-100 RP-1/LOX-Triebwerk) als Booster
  • K3-1 (gr. Booster der CZ-5, 3,35 m, 2 YF-100 RP-1/LOX-Triebwerke) als Hauptstufe

Komponenten der CZ-5 bis CZ-7Bearbeiten

  • Stufen in Durchmessern von 2,25 m, 3,35 m und 5,0 m
  • 2 LH2/LOX-Triebwerke für die Haupt- und Oberstufe der CZ-5:
    • YF-77: gas generator cycle, 102 bar Brennkammerdruck, 510 kN (Isp 3.042 Ns/kg) auf Meereshöhe, 700 kN (Isp 4.200 Ns/kg) im Vakuum.
    • YF-75D: expander cycle, 41 bar Brennkammerdruck, 88,26 kN (Isp 4.330,0 Ns/kg) im Vakuum.
  • 2 RP-1/LOX-Triebwerke für Booster und die unteren Stufen von CZ-6 und CZ-7:
    • YF-100: staged combustion cycle, 180 bar Brennkammerdruck, 1.199,2 kN (Isp 2.942,0 Ns/kg) auf Meereshöhe, 1.339,5 kN (Isp 3.286,2 Ns/kg) im Vakuum.[2]
    • YF-115: staged combustion cycle, 120 bar Brennkammerdruck, 147,1 kN auf Meereshöhe, 176,5 kN (Isp 3.349,0 Ns/kg) im Vakuum.[3]

Liste der RaketenmodelleBearbeiten

Die CASC hat folgende Bezeichnungen vergeben (CZ-Bezeichnungen sind mit den entsprechenden LM-Bezeichnungen gleichwertig):

  • CZ-1-Reihe mit den Modellen CZ-1 und CZ-1D – leichte Trägerraketen (Nutzlast LEO 0,75 t)
  • CZ-2-Reihe mit den Modellen CZ-2C, CZ-2D, CZ-2E und CZ-2F – leichte bis mittelschwere, zweistufige (teils bemannte) Trägerraketen (Nutzlast LEO 2C 3,5 t, 2E/F 8,5 t)
  • CZ-3-Reihe mit den Modellen CZ-3, CZ-3A, CZ-3B und CZ-3C – mittelschwere dreistufige Trägerraketen für GTO (Nutzlast 1,5 t (CZ-3) bis 5,2 t (CZ-3B)) und interplanetare Bahnen
  • CZ-4-Reihe mit den Modellen CZ-4, CZ-4B und CZ-4C – mittelschwere dreistufige Trägerraketen für polare und sonnensynchrone Bahnen (Nutzlast LEO 2,8–4,5 t)
  • CZ-5-Reihe – Familie von mittelschweren bis schweren Trägerraketen ähnlich der Ariane 5, Delta IV, H-IIB, Atlas V oder Angara. Der Erststart erfolgte am 3. November 2016.
  • CZ-6-Reihe – Leichte Trägerrakete, die als Erststufe eine modifizierte Variante der kleineren CZ-5-Booster verwendet. Sie soll vor allem kleinere Nutzlasten bis zu einem Gewicht von 1,5 Tonnen in einen sonnensynchronen Orbit bringen. Der Erststart fand am 19. September 2015 erfolgreich statt.[4]
  • CZ-7-Reihe – mittelschwere Trägerrakete, die als Erststufe eine modifizierte Variante der größeren CZ-5-Booster verwendet. Sie soll die mit hypergolen Treibstoffen arbeitenden CZ-2, CZ-3 und CZ-4 ersetzen und ist auch für bemannte Flüge vorgesehen. Der Erststart erfolgte am 25. Juni 2016.[2]
  • CZ-8-Reihe – zweistufige, teilweise wiederverwendbare Trägerrakete in Entwicklung. Die auf der CZ-7 basierenden erste Stufe der CZ-8 soll ebenso wie ihre beiden Seitenbooster vertikal landen. Es ist eine Nutzlastkapazität von 7,6 t in LEO, 5 t SSO und 2,8 t GTO geplant; Erststart frühestens 2020.[5][6][7]
  • CZ-9 – dreistufige Super-Schwerlast-Trägerrakete für 140 t in LEO, 66 t in GTO, 50 t zum Mond und 44 t zum Mars. Die CZ-9 ist noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Um 2030Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren könnte sie erstmals starten[8] und mit dem nächsten Flug eine Sonde auf den Weg zum Mars bringen, die mit Gesteinsproben wieder zur Erde zurückkehrt.[9][10]
  • CZ-11-Reihe – Feststoff-Tägerrakete (mit Flüssigtreibstoff-Manövrierstufe) für Notfälle, die ständig bereitstehen soll. Sie ist lange lagerbar und sofort startbereit.[11] Der Erststart fand am 25. September 2015 statt.[12]
2A 2C 2D 2E 2F 3 3A 3B 3C 4A 4B 4C 7/340
                         

StartzentrenBearbeiten

Jiuquan
Taiyuan
Xichang
Wenchang
Startplätze der Trägerraketenfamilie Langer Marsch

Gegenwärtig werden vier Startzentren für die verschiedenen Langer-Marsch-Raketen verwendet. Mittelfristig soll das Startzentrum in Wenchang den Startzentrum in Xichang ersetzen, da dort aufgrund der dichten Besiedlung bei Unfällen die Anwohner zu Schaden kamen.

  • seit 1958 das Kosmodrom Jiuquan in der Provinz Gansu im Norden des Landes, für bemannte Flüge mit dem Raumschiff Shenzhou und für Starts in niedrige und mittlere Umlaufbahnen mit mittlerer Bahnneigung (CZ-1, CZ-2, CZ-4, CZ-11)
  • seit 1966 das Kosmodrom Taiyuan in der Provinz Shanxi im Norden des Landes, vorwiegend für Starts in niedrige sonnensynchrone und polare Umlaufbahnen (CZ-1, CZ-2, CZ-4, CZ-6)
  • seit 1984 das Kosmodrom Xichang in der Provinz Sichuan im Landesinneren, vorwiegend für Starts in geostationäre Umlaufbahnen (CZ-2, CZ-3, CZ-4), aber auch für die Mondsonden Chang’e-1 bis Chang’e 5-T1 (CZ-3)
  • seit 2016 das Kosmodrom Wenchang im Nordosten der Insel Hainan im äußersten Süden Chinas, für Starts in geostationäre Umlaufbahnen und schwere Lasten im Allgemeinen (CZ-5, CZ-7)

Bemannte RaumfahrtBearbeiten

Am 15. Oktober 2003 gelang es der Volksrepublik China, mit einer Trägerrakete „Langer Marsch 2F“ das Raumschiff Shenzhou 5 mit dem Taikonauten Yang Liwei an Bord in eine Umlaufbahn um die Erde zu bringen. Damit ist China der dritte Staat nach der Sowjetunion und den USA, der eigenständig bemannte Flüge mit selbst entwickelten Raketen betreibt. Mittelfristig sollen die „Langer Marsch 7“ (mit Raumschiffen der Shenzhou-Serie) und die „Langer Marsch 5“ (mit dem bemannten Raumschiff der neuen Generation) die Beförderung der Raumfahrer übernehmen. In den 2030er Jahren sind mit der „Bemannten Rakete der neuen Generation“ bemannte Missionen zum Mond geplant.

Unfälle und ihre AuswirkungenBearbeiten

Eine relativ starke Variante ist die Langer Marsch 3B (CZ-3B / LM-3B), die speziell zum Transport von Kommunikationssatelliten in Geotransferbahnen ausgelegt ist. Diese Rakete wird zu einem verhältnismäßig günstigen Preis auf dem internationalen Satellitenstartmarkt angeboten, konnte allerdings bisher nur wenige Startaufträge erhalten, da die USA die Einfuhr von US-amerikanischer Satellitentechnik nach China sanktionierten. Der offizielle Grund für das Verbot waren die sich 1995 und 1996 ereigneten Fehlstarts einer CZ-2E bzw. CZ-3B, als die Raketen kurz nach dem Start über einem nahe gelegenen Dorf explodierten bzw. auf einen Berghang bei der Startanlage stürzten und viele Menschen umkamen. Die gefundenen Mängel wurden akribisch abgestellt und so waren die Baureihen danach zuverlässig. Dies wurde vom Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten jedoch als gefährliche Entwicklung gedeutet, woraufhin die USA versuchten, mit Sanktionen den weiteren Export von westlicher Satellitentechnologie zu beschränken. So wurden die Fehlstarts 1998 Teil der offiziellen Begründung für eine Verschärfung der amerikanischen Technologiesanktionen im Rahmen der International Traffic in Arms Regulations, die es westlichen Kunden nahezu unmöglich machen, ihre Satelliten mit diesen Raketen starten zu lassen, da fast alle größeren Satelliten US-Bauteile enthalten. Da der amerikanische Präsident laut einem Zusatz zum Arms Export Control Act bei jedem Satellitengeschäft bestätigen muss, dass dieses nicht amerikanische Startfirmen schädigt, wurde von den USA so ein Vorteil für den heimischen Satellitenstartmarkt geschaffen.[13][14]

Im Falle der am 14. Februar 1996 abgestürzten CZ-3B dauerte es anderthalb Jahre, bis der Fehler – ein mangelhaft ausgeführter drahtgebondeter Gold-Aluminium-Kontakt in der Stromversorgung des Trägheitsnavigationssystems – gefunden und behoben war.[15] Am 19. August 1997 wurde der Flugbetrieb mit der Rakete wieder aufgenommen.[16] Eine falsch konstruierte Turbopumpe an einem Triebwerk der CZ-5 hatte schwerwiegendere Konsequenzen. Nach einem Fehlstart am 2. Juli 2017 dauerte es mehr als zwei Jahre, bis man die Turbine des Triebwerks umkonstruiert hatte und am 27. Dezember 2019 der nächste Start durchgeführt werden konnte. Dadurch wurden wichtige Projekte wie die Mondsonde Chang’e-5 oder die Chinesische Raumstation stark verzögert.[17]

Schadensbegrenzung im RegelbetriebBearbeiten

Bei den Inlandskosmodromen, vor allem in Xichang, besteht das ständige Problem, dass auch im Regelbetrieb abgebrannte Raketenstufen und Booster auf besiedeltes Gebiet stürzen können. Zwar werden die Flugbahnen der Raketen möglichst so gewählt, dass sie keine Städte und Infrastruktureinrichtungen passieren; zudem wird die Bevölkerung der jeweils betroffenen Regionen vor jedem Start dazu aufgerufen, sich in sichere Gebiete zu begeben. Obwohl es im Regelbetrieb bislang keine Personenschäden gab,[18] stößt dies jedoch angesichts der immer häufiger werdenden Flüge – 2018 war China erstmals das Land mit den meisten Raketenstarts – auf sinkende Akzeptanz, und die Entschädigungszahlungen für durchschlagene Hausdächer etc. treiben die Startkosten in die Höhe. Darum wird mittlerweile versucht, die Raketenteile mit Lenkvorrichtungen zu versehen, sodass sich das Absturzgebiet enger begrenzen lässt.

Die seit 1999 eingesetzte CZ-2F als neuestes Modell der CZ-2-Reihe verfügt bereits über ausklappbare Gitterflossen, die den Absturz der ersten Stufe in kontrollierteren Bahnen ablaufen lassen. 2019 wurde an der ersten Stufe einer CZ-2C erstmals schwenkbare Gitterflossen getestet,[19] wie sie bereits seit 2015 bei der landbaren Erststufe der amerikanischen Rakete Falcon 9 in Gebrauch sind. Die Landestelle lag bei jenem Test knapp drei Kilometer vom berechneten Punkt entfernt. Mit einer Weiterentwicklung dieses Systems möchte man bei der als wiederverwendbar geplanten Trägerrakete Langer Marsch 8 präzise Landungen ermöglichen.[20] Beim Start der CZ-4B Y37 am 3. November 2019 wurden erstmals bei diesem Raketentyp ebenfalls Gitterflossen getestet. Das geplante Absturzgebiet der ersten Raketenstufe konnte dadurch um 85 % reduziert werden.[21] Diese Methode wird bei der CZ-4B nun regulär eingesetzt.[22]

Die Gitterflossen der nach dem Start am 20. Dezember 2019 geborgenen Erststufe der CZ-4B Y38 wurden einer gründlichen Untersuchung unterzogen. Die Ingenieure der Shanghaier Akademie für Raumfahrttechnologie stellten fest, dass die Flossen völlig unbeschädigt waren, sie waren weder verbogen, noch konnte man Risse feststellen. Daher wurden sie von Farbresten und Rußspuren gesäubert, eine neue Hitzeschutzlackierung aufgesprüht und bei der am 21. September 2020 gestartete CZ-4B Y41 erneut verwendet, als erster Test für die wiederverwendbare CZ-8.[23]

Bei den Boostern wählte die Chinesischen Akademie für Trägerraketentechnologie eine andere Herangehensweise. Im März 2020 wurde an einer CZ-3B erstmals ein System getestet, bei dem ein Booster nach dem Abtrennen zunächst mit einem kleinen Fallschirm stabilisiert wurde und dann an einem lenkbaren Gleitschirm zur Erde sank und zugleich seine Koordinaten an eine Bodenstation übermittelte. So konnten die Suchtrupps den Booster bereits nach 25 Minuten bergen, während dies bislang mehrere Stunden oder, bei einer Landung in unwegsamem Gelände, einen halben Monat dauern konnte.[24][25] Mit dieser Methode sollen auch die Tanks der Stufe intakt bleiben, welche Reste der hochgiftigen und explosiven Treibstoffkomponenten 1,1-Dimethylhydrazin und Distickstofftetroxid enthalten können.[26]

Langfristig versucht man auch, das Absturzgebiet der Nutzlastverkleidungen einzuengen. Daher wurden beim Start einer CZ-2C am 26. Oktober 2020 in den Segmenten der Nutzlastverkleidung Telemetriesysteme untergebracht, um Daten über deren Flugverhalten beim Wiedereintritt in die Atmosphäre zu gewinnen.[27]

KabelreduzierungBearbeiten

In jeder Rakete befinden sich mindestens 100 (bei der CZ-5 mehr als 300) Kabelbäume für die Signalübertragung bei Telemetrie und Steuerung, die nicht nur ein beträchtliches Gewicht haben, sondern durch die bis zu 100 verschiedenen Steckerarten die Montage schwierig gestalten und auch ein Sicherheitsrisiko darstellen. Bei den in den Jahren 2017–2019 festgestellten Qualitätsmängeln bei Changzheng-Raketen stellte die Verkabelung mit mehr als 20 % den größten Anteil der einzelnen Problembereiche. Daher arbeitet die Chinesischen Akademie für Trägerraketentechnologie, die innerhalb der China Aerospace Science and Technology Corporation die Mehrzahl der Changzheng-Typen herstellt, seit 2018 daran, die Kabelbäume durch WLAN-artige Funkverbindungen mit Zeitmultiplexverfahren und Frequenzmultiplexverfahren sowie drahtlose Stromübertragung zu ersetzen.[28] Bei der Steuereinheit einer CZ-5 lassen sich so allein bei den Leitungen der Sensoren 60 % des Gewichts einsparen, in der 3. Stufe einer CZ-7A mehr als 40 %. Zunächst soll die Technik jedoch in einer kleineren Rakete vom Typ CZ-2C erprobt werden.[29]

Siehe auchBearbeiten

WeblinksBearbeiten

Commons: Langer Marsch (Rakete) – Sammlung von Bildern

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. 国家航天局:中国航天事业创建60年60件大事正式公布. In: zhuanti.spacechina.com. 12. Oktober 2016, abgerufen am 9. März 2020 (chinesisch).
  2. a b China successfully debuts Long March 7 – Recovers capsule. NASA Spaceflight.com, 25. Juni 2016, abgerufen am 29. Juni 2016 (englisch).
  3. 长征七号运载火箭. In: aihangtian.com. 26. Juni 2016, abgerufen am 9. Oktober 2020 (chinesisch).
  4. China conducts debut launch of Long March 6. NASA Spaceflight.com, 19. September 2015, abgerufen am 27. September 2015 (englisch).
  5. China plant 2020 etwa 50 Startmissionen. German.China.org.cn, 3. Januar 2020.
  6. Andrew Jones: China reveals details for super-heavy-lift Long March 9 and reusable Long March 8 rockets. In: spacenews.com. 5. Juli 2018, abgerufen am 7. März 2019 (englisch).
  7. Andrew Jones: China to launch new Long March 8 rocket by end of 2018. In: gbtimes.com. 27. Februar 2017, abgerufen am 6. März 2019 (englisch).
  8. Mighty Long March 9 carrier rocket set to debut in 2030. China Daily, 26. November 2020.
  9. Andrew Jones: China developing new launch vehicle for human spaceflight, future moon missions. In: spacenews.com. 13. November 2018, abgerufen am 12. März 2019.
  10. Ernst Messerschmid, Stefanos Fasoulas: Raumfahrtsysteme: Eine Einführung mit Übungen und Lösungen. Springer 2017, ISBN 978-3-662-49638-1, Seite 375; eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche.
  11. China’s first solid-fuel rocket to debut before 2016. China Daily, 2. März 2013, abgerufen am 27. September 2015 (englisch).
  12. China debuts Long March 11 lofting Tianwang-1 trio. NASA Spaceflight.com, 24. September 2015, abgerufen am 27. September 2015 (englisch).
  13. Ryan Zelnio: A short history of export control policy. In: thespacereview.com. 9. Januar 2006, abgerufen am 25. März 2020 (englisch).
  14. Debra Werner und Andrew Jones: China could launch another Long March 5 by year’s end. In: spacenews.com. 11. September 2019, abgerufen am 25. März 2020 (englisch).
  15. Chen Lan: Mist around the CZ-3B disaster (part 1). In: thespacereview.com. 1. Juli 2013, abgerufen am 9. März 2020 (englisch).
  16. Mark Wade: Chang Zheng 3B in der Encyclopedia Astronautica, abgerufen am 9. März 2020 (englisch).
  17. Andrew Jones: China targets late 2020 for lunar sample return mission. In: spacenews.com. 1. November 2019, abgerufen am 9. März 2020 (englisch).
  18. 找到了!长征三号乙运载火箭助推器残骸在余庆、石阡找到了. In: sohu.com. 23. Juni 2020, abgerufen am 23. Juni 2020 (chinesisch).
  19. 我国首次“栅格舵分离体落区安全控制技术”试验. In: www.bilibili.com. 13. August 2019, abgerufen am 19. März 2020 (chinesisch).
  20. 胡喆: 我国成功完成首次火箭落区安全控制技术验证. In: www.xinhuanet.com. 28. Juli 2019, abgerufen am 19. März 2020 (chinesisch).
  21. 长四乙验证栅格舵技术 中国可重复用火箭迈成功一步. In: mil.news.sina.com.cn. 4. November 2019, abgerufen am 19. März 2020 (chinesisch).
  22. 郑莹莹、郭超凯: 长征四号火箭今年“首秀” 采用精准落区技术“指哪落哪”. In: chinanews.com. 3. Juli 2020, abgerufen am 4. Juli 2020 (chinesisch).
  23. 马永香: 长四乙火箭两周后发射又成功,国内首个箭上重复使用产品问世. In: spaceflightfans.cn. 21. September 2020, abgerufen am 21. September 2020 (chinesisch).
  24. 我国火箭残骸伞降控制系统可行性得到验证. In: www.spaceflightfans.cn. 19. März 2020, abgerufen am 19. März 2020 (chinesisch).
  25. 我国火箭残骸精准定位技术研究取得重大突破. In: www.spaceflightfans.cn. 16. März 2020, abgerufen am 19. März 2020 (chinesisch).
  26. 赵艺涵: 我国首次火箭残骸伞降着陆画面披露. In: sasac.gov.cn. 9. April 2020, abgerufen am 9. April 2020 (chinesisch). Enthält Fotos des gelandeten Boosters.
  27. 陈昕: 长二丙Y43火箭一箭四星 成功发射遥感三十07组卫星和一颗微纳卫星. In: spaceflightfans.cn. 28. Oktober 2020, abgerufen am 28. Oktober 2020 (chinesisch).
  28. 超乎想象!两年后中国火箭内部可以一根电缆也没有. In: calt.spacechina.com. 13. April 2018, abgerufen am 28. August 2020 (chinesisch).
  29. 将来火箭上一根电缆都没有 长二丙上电缆最多的一个系统已经实现了. In: spaceflightfans.cn. 28. August 2020, abgerufen am 28. August 2020 (chinesisch).