Vulcan (Rakete)

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Vulcan
Vulcan
Die erste Vulcan auf dem Startplatz SLC-41
Typ Schwerlast-Trägerrakete
Land Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Betreiber United Launch Alliance
Hersteller United Launch Alliance
Startpreis 82–200 Mio. US-Dollar
Status aktiv
Aufbau
Stufen 2
Booster 0, 2, 4 oder 6 Seitenbooster
Stufen
Booster GEM 63XL[1]
Typ Feststoffraketentriebwerk
1. Stufe  
Triebwerk 2 × BE-4
Treibstoff Methan / Flüssigsauerstoff
2. Stufe Centaur-V
Triebwerk 2 × RL-10C-1
Treibstoff Flüssigwasserstoff / Flüssigsauerstoff
Starts
Erststart 8. Januar 2024
Starts 2 (beide erfolgreich)
Startplatz SLC-41, Cape Canaveral SFS
SLC-3E, Vandenberg SFB
Nutzlastkapazität
Kapazität LEO max. 27.200 kg
Kapazität GTO max. 14.500 kg

Die Vulcan ist eine Trägerrakete des US-amerikanischen Herstellers United Launch Alliance (ULA). Sie startete erstmals am 8. Januar 2024 und soll nach und nach die ULA-Raketen Delta IV und Atlas V ersetzen. Die Rakete ist nur in Teilen eine Neuentwicklung; überwiegend ist sie von der Atlas V und der Delta IV abgeleitet.[2]

Entwurf von 2015

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Die erste Stufe der Vulcan sollte ursprünglich die Tankstruktur der Delta IV mit 5 Metern Durchmesser übernehmen. Als zweite Stufe sollte anfangs die Centaur-Raketenstufe der Atlas V dienen. Dieses sollte je nach Missionsanforderungen ein bis vier Triebwerke des Typs RL-10C besitzen und auf einem konischen Stufenadapter angebracht sein. Auch die Nutzlastverkleidungen mit 4 m oder 5 m Durchmesser der Atlas V sollten übernommen werden. Die 5-m-Nutzlastverkleidung hätte neben der Nutzlast auch die Centaur und ihren Adapter umschlossen. Die Rakete sollte außerdem über bis zu vier Feststoffbooster bei der 4-m-Nutzlastverkleidung verfügen und maximal sechs Feststoffbooster bei der 5-m-Nutzlastverkleidung.[3][4]

Für eine spätere Raketenversion war eine neue Zweitstufe namens Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES) geplant. Diese hätte druckversteifte Tanks mit dreifacher Kapazität besessen. Wie die Centaur sollte sie flüssigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff als Treibstoff verwenden. Die Tanks sollten durch verdampften Treibstoff unter Druck gesetzt werden. Dieser wäre auch für die Lageregelung und Erzeugung von elektrischer Energie verwendet worden. So hätte die Stufe wochenlang in Betrieb sein können.[5]

Heutiger Aufbau der Rakete

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Erste Stufe

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Die Erststufe der Vulcan hat einen Durchmesser von 5,4 Metern. Sie verwendet zwei BE-4-Triebwerke von Blue Origin; als Treibstoff kommen flüssiges Methan und flüssiger Sauerstoff zum Einsatz. Nicht zum Zuge kam das ebenfalls evaluierte AR1 von Aerojet Rocketdyne, das mit Kerosin und flüssigem Sauerstoff betrieben werden soll.[6]

In einer späteren Vulcan-Version soll die Triebwerkseinheit, bestehend aus den Triebwerken und der tragenden Struktur, nach Brennschluss abgetrennt werden. Ein aufblasbarer Hitzeschutzschild soll sie anschließend vor den Temperaturen beim Wiedereintritt schützen und im Wasser den nötigen Auftrieb verleihen, um sie später wiederverwenden zu können. Anfängliche Planungen sahen vor, dass die Triebwerkseinheit am Fallschirm hängend von einem Hubschrauber eingefangen wird.[7]

Zweite Stufe

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Die zweite Raketenstufe ist eine Weiterentwicklung der Centaur-Oberstufe von Atlas und Vulcan. Sie hat wie die Erststufe einen Durchmesser von 5,4 Metern und ist mit zwei Triebwerken des Typs RL-10C-X bestückt, einer neuen Version des schon mit der alten Centaur verwendeten RL-10. Damit entschied ULA sich gegen das ebenfalls zur Auswahl stehende BE-3U von Blue Origin und ein Triebwerk von XCOR.[8]

Zusatzbooster und Varianten

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Die Vulcan Centaur ist in fünf Varianten geplant. Das kleinste Modell ohne Feststoffbooster soll eine Nutzlastkapazität von bis zu 10,6 t für niedrige Erdumlaufbahnen (LEO) und 3,5 t für geostationäre Transferbahnen (GTO) bieten. Mit zwei, vier oder sechs Boostern steigt die Transportleistung schrittweise bis 27,2 t LEO, 14,5 t GTO und 6,5 t für den direkten Start in geostationäre Umlaufbahnen (GEO). Später soll auch eine Heavy-Variante mit stärkerer Centaur-Zweitstufe für bis zu 15,3 t GTO und 7 t GEO angeboten werden.[9][10]

Die Feststoffbooster vom Typ GEM 63XL wurden bereits vor dem Vulcan-Erstflug mit der Atlas V erprobt.

Namensschema

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Die verschiedenen Vulcan-Varianten sind ähnlich wie die der Atlas V benannt. Das Namensschema besteht aus vier Teilen:

  • Erste Stelle: V für „Vulcan“
  • Zweite Stelle: C für Centaur-Oberstufe
  • Dritte Stelle: Anzahl der Feststoffbooster – 0, 2, 4 oder 6
  • Vierte Stelle: Nutzlastverkleidungstyp – S für die Standardausführung mit 15,5 m Länge und L für die verlängerte Variante mit 21,3 m Länge.[9]

Beispielsweise stünde die Bezeichnung „VC6L“ für eine Vulcan mit Centaur-Oberstufe, 6 Feststoffboostern und verlängerter Nutzlastverkleidung.

Zwischenfälle

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Beim zweiten Start einer Vulcan am 4. Oktober 2024 zerbrach die Düse eines der beiden Feststoffbooster. Die beiden Haupttriebwerke und die Zweitstufe konnten den Schubverlust durch eine längere Brenndauer ausgleichen. Hierzu wurden reguläre Treibstoffreserven genutzt. Die Nutzlast erreichte die geplante Umlaufbahn, sodass der Start als Erfolg zu werten ist.[11][12]

Startliste

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Erfolgte Starts

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Stand: 30. November 2024

Lfd. Nr. Datum (UTC) Typ Startplatz Nutzlast / Mission Art der Nutzlast Orbit 1  Anmerkungen 
01 8. Jan. 2024
07:18 		VC2S CC SLC-41 Vereinigte StaatenVereinigte Staaten Peregrine M1
 Mondlander HEO Erfolg[13]
02 4. Okt. 2024
11:25 		VC2S CC SLC-41 Vereinigte StaatenVereinigte Staaten Cert-2 Massesimulator LEO Erfolg[14]

Geplante Starts

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Seit der Vergabe der untenstehenden Startaufträge an ULA verzögerte sich die Inbetriebnahme der Vulcan, insbesondere durch Probleme mit dem BE-4-Triebwerk und durch die Explosion einer Centaur-Oberstufe bei einem Test im März 2023. Sollte die Rakete nicht rechtzeitig verfügbar sein, das heißt durch zwei von der U.S. Space Force als erfolgreich angesehene Starts qualifiziert, könnten staatliche Startaufträge (USSF, NROL, GPS, WGS und TTL) vertragsgemäß auf Falcon-Raketen des Konkurrenten SpaceX umgebucht werden.[15]

Datum oder Anzahl Typ Startplatz Nutzlast / Mission Art der Nutzlast Orbit a Anmerkungen, Belege
2025[16] VC4L[17] CC SLC-41[17] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten Dream Chaser 1 Versorgungsraumschiff LEO ISS-Versorgung (CRS 2)
[18] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten USSF-106
Vereinigte StaatenVereinigte Staaten NTS-3[19] 		militärische Mission
Technologieerprobung 		GTO[19]
[20] VC4[21] CC SLC-41[22] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten USSF-87 militärische Mission
[20] VC4[21] CC SLC-41[22] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten USSF-112 militärische Mission
[23] CC SLC-41[23] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten WGS-11+ militärischer Kommunikationssatellit
[23] CC SLC-41[23] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten GPS-III 7 Navigationssatellit MTO b
[23] CC SLC-41[23] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten USSF-16 militärische Mission
[23] CC SLC-41[23] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten USSF-23 militärische Mission
[23] CC SLC-41[23] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten USSF-43 militärische Mission
[24] CC SLC-41[24] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten NROL-64
[24] VSFB SLC-3E[24] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten NROL-83
[24] VSFB SLC-3E[24] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten T1TL-B Frühwarn- und Kommunikationssatelliten LEO[25]
[24] VSFB SLC-3E[24] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten T1TL-D Frühwarn- und Kommunikationssatelliten LEO[25]
[24] CC SLC-41[24] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten GPS-III 8 Navigationssatellit MTO[24] b
[24] CC SLC-41[24] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten USSF-114 militärische Mission
[26] CC SLC-41 Vereinigte StaatenVereinigte Staaten GPS-III 9 Navigationssatellit MTO b
[26] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten NROL-73
[26] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten NROL-56
[26] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten STP-5 militärische Mission
[26] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten NROL-118
„Silentbarker 2“
[26] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten GPS-III F1 Navigationssatellit
[26] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten NROL-100
[26] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten USSF-95 militärische Mission
[26] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten NROL-109
[26] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten T2TL-B Frühwarn- und Kommunikationssatelliten
[26] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten USSF-25 militärische Mission
6 Starts[27][28] VC4L CC SLC-41 Vereinigte StaatenVereinigte Staaten Dream Chaser Versorgungsraumschiff ISS-Versorgung (CRS 2)
38 Starts[29] VC6L[30] Vereinigte StaatenVereinigte Staaten KuiperSat Kommunikationssatelliten LEO
a 
Aussetzorbit der Nutzlast, nicht notwendigerweise deren Zielorbit
b 
Transferorbit für eine mittelhohe Erdumlaufbahn
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Commons: Vulcan – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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  1. ↑ Jason Rhian: ULA selects Orbital ATK’s GEM 63/63 XL SRBs for Atlas V and Vulcan boosters. In: spaceflightinsider.com. Spaceflight Insider, 23. September 2015, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 16. Dezember 2023; abgerufen am 27. August 2024 (englisch).
  2. ↑ NASA GSFC Science and Exploration. 20. März 2019, abgerufen am 21. März 2019 (ab Minute 24:14): „There is a myth that Vulcan is a brand new rocket. That's partially true, but mostly not. Vulcan is derived from the best parts of Atlas and from Delta …“
  3. ↑ Martin Knipfer: ULA stellt neue Trägerrakete vor, in Raumfahrer.net, Datum 14. April 2015, abgerufen: 30. April 2015 (inklusive Grafiken)
  4. ↑ Vulcan Data Sheet in spacelaunchreport.com, 13. April 2015, abgerufen: 30. April 2015 (nicht mehr online verfügbar)
  5. ↑ Justin Ray: ULA gets futuristic. Spaceflight Now, 14. April 2015, abgerufen am 30. April 2015 (englisch).
  6. ↑ William Harwood: Bezos rocket engine selected for new Vulcan rocket. In: Spaceflight Now. 28. September 2018, abgerufen am 28. September 2018.
  7. ↑ ULA Drops Helicopter From BE-4 Engine Recovery Plan. In: aviationweek.com. 18. Juli 2022, abgerufen am 23. Juli 2022.
  8. ↑ Jeff Foust: ULA selects Aerojet to provide Vulcan upper stage engine. In: Spacenews. 11. Mai 2018, abgerufen am 14. Mai 2018.
  9. ↑ a b Vulcan. In: ULA Launch. Abgerufen am 15. Oktober 2022.
  10. ↑ Twitter-Nachricht vom Eric Berger, 28. November 2018: „… the Vulcan-Centaur Heavy (with an upgraded Centaur second stage) will launch in 2023.“ (englisch)
  11. ↑ ULA is examining debris recovered from Vulcan rocket’s shattered booster nozzle. Ars Technica, 17. Oktober 2024.
  12. ↑ Tory Bruno: X-Nachricht vom 4. Oktober 2024.
  13. ↑ Vulcan Cert-1, abgerufen am 15. Dezember 2023.
  14. ↑ Vulcan Centaur Cert-2, abgerufen am 4. Oktober 2024.
  15. ↑ Space Force in wait-and-see mode as ULA continues to investigate upper-stage anomaly. Spacenews, 18. April 2023.
  16. ↑ Events. NASA, abgerufen am 4. November 2024.
  17. ↑ a b Launch Schedule. Spaceflight Now, abgerufen am 31. August 2023.
  18. ↑ Twitter-Nachricht von Michael Sheetz, 13. Juli 2023.
  19. ↑ a b Air Force navigation satellite to launch on Vulcan’s first national security mission. Spacenews, 27. Februar 2023.
  20. ↑ a b United States Space Force awards four task orders valued at $385 million in support of FY21 Phase 2 Launch Missions. Space and Missile Systems Center, 9. März 2021, abgerufen am 10. März 2021.
  21. ↑ a b Stephen Clark: ULA, SpaceX split military launch contract awards. Spaceflight Now, 10. März 2021.
  22. ↑ a b Contracts For March 9, 2021. Department of Defense, 9. März 2021, abgerufen am 9. März 2021.
  23. ↑ a b c d e f g h i j Space Force identifies national security launches funded in 2022 and 2023. Spacenews, 30. Mai 2022
  24. ↑ a b c d e f g h i j k l m A Space Force dozen: SpaceX, ULA awarded contracts to launch 12 new satellites. Breaking Defense, 8. Juni 2023.
  25. ↑ a b Space Development Agency readies first solicitation for ‘global’ data constellation. Breaking Defense, 5. April 2023.
  26. ↑ a b c d e f g h i j k Space Force assigns 21 national security missions to ULA and SpaceX. SpaceNews, 31. Oktober 2023.
  27. ↑ First Dream Chaser mission slips to 2022. Spacenews, 18. November 2020.
  28. ↑ Twitter-Nachricht von Tory Bruno, 7. April 2020.
  29. ↑ Amazon Signs Contract with United Launch Alliance for 38 Project Kuiper Launches on Vulcan Centaur. Abgerufen am 5. April 2022.
  30. ↑ Twitter-Nachricht von Tory Bruno, 2. Dezember 2023.
US-amerikanische Trägerraketen
Im Einsatz:

Atlas V • Electron • Falcon 9 • Falcon Heavy • Firefly Alpha • Minotaur • Minotaur-C • Pegasus • SLS

In Erprobung:

Starship • Vulcan

In Entwicklung:

Antares 300 • Daytona • MLV • Neutron • New Glenn • Nova • Ravn X • Rocket 4 • SpinLaunch • Starship • Terran R

Ausgemustert:

Antares 100/200 • Athena • Atlas • Conestoga • Delta (I, II, III, IV) • Falcon 1 • Juno I • Juno II • LauncherOne • Pilot • Redstone • Rocket 3 • Saturn • Scout • Space Shuttle • Sparta • Super Strypi • Thor • Titan • Vanguard

Nicht realisiert:

Ares (Ares I, Ares V) • Falcon 5 • Kistler K‑1 • Launcher Light • Liberty • Nova • Omega • RS1 • Saturn‑Shuttle • Sea Dragon • Shuttle‑C • Terran 1 • Vector • XS-1

Raketenstufen:

Agena • Castor • Centaur • EDS • IUS • PAM • TOS

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