Kourou – Ein Weltraumbahnhof und sein neues Gleis „ELA-4“

Feuer, Unmengen an Staub und Qualm, Vibrationen und ein unbeschreibliches, kilometerweit wahrnehmbares Dröhnen. Sieht und hört man sich den Start selbst einer recht kleinen Rakete wie der „Vega“ an, wird schnell klar, dass nur ein spezieller Startplatz den Belastungen standhalten und vor den Gefahren schützen kann, die während eines Launches auftreten:

(Quelle: ESA auf Youtube)

Stabilitäts- und Sicherheitsaspekte sind beim Bau zwar zwei der Hauptfaktoren, aber auch logistische Überlegungen spielen eine große Rolle. Nicht nur muss die Rakete, wie im Video zu erkennen, vor dem Start durch geeignete Strukturen fixiert, gesichert und betankt werden. Typischerweise werden lange zuvor auch ihre einzelnen Komponenten an verschiedenen Orten hergestellt und erst relativ kurz vor dem eigentlichen Launchtermin zum Weltraumbahnhof transportiert. Bei der zukünftigen Ariane 6 kommen unter anderem zum Beispiel die Oberstufe und die Schubkammern der Triebwerke aus Deutschland (ArianeGroup Bremen bzw. Ottobrunn). Der Startplatz, das „Launchpad“, jedoch befindet sich auf der anderen Seite des Atlantiks in Kourou, Französisch Guayana, Südamerika. Zu diesem „Centre Spatial Guyanais“ (CSG) des französischen CNES („Centre national d’études spatiales„) werden alle Einzelteile verschifft,  bevor man sie vor Ort zur fertigen Rakete zusammenmontiert und diese mit ihrer jeweiligen Nutzlast bestückt. Oft kommen auch die Nutzlasten wiederum aus ganz anderen Ländern als die Raketenteile.

Was passiert auf einem Launchpad?
Wie man sich den Zusammenbau inklusive Unterbringung der Nutzlast ungefähr vorzustellen hat, veranschaulicht das nachfolgende Zeitraffervideo der ESA anhand einer Soyuz und eines Sentinel-1-Satelliten. Zu Beginn des Videos wird dieser im sogenannten „Fairing“, also dem eigentlichen Frachtraum der Rakete eingeschlossen, vergleichbar mit dem Miniaturkunstwerk im Hohlraum eines Fabergé-Eis. Anschließend, ab Markierung 1min03s, erfolgt der Abtransport des Konus zum nächsten Montagestandort, einem mobilen Kranportal, wo das Fairing mit der bereit stehenden Ober- und der Unterstufe verbunden wird. Nach Abschluss der Arbeiten rollt das Kranportal („Mobile Gantry“) beiseite und gibt die komplett montierte Rakete frei:

(Quelle: ESA auf Youtube)

Benötigt werden also einerseits Wege für den An- und Weitertransport der einzelnen Komponenten. Andererseits aber auch passend ausgestattete Gebäude für die Montage, und nicht zuletzt natürlich der eigentliche Startplatz.

Das obige Video verdeutlicht nebenbei aber auch einen weiteren wichtigen Aspekt: Die gesamte Architektur und Technik ist in Kourou auf den jeweiligen Raketentypen passend zugeschnitten. Die Montagehallen und Rampen sind nicht beliebig wählbar. So unterhält man hier derzeit tatsächlich mehrere Pads, nämlich für die Vega, für die Ariane 5 und für die Soyuz. Andere wurden bereits stillgelegt bzw. abgebaut, da die dazugehörigen Launcher veraltet sind und nicht mehr benutzt werden.

Warum neu bauen?
Bei den Startplätzen in Kourou wäre es zwar möglich, ein Launchpad gegebenenfalls nachträglich anzupassen und dauerhaft umzubauen, um es von dem Zeitpunkt an für ein anderes Raketenmodell nutzen zu können. Dies ist in der Vergangenheit auch schon vorgekommen. Nicht möglich ist es aber, zum Beispiel eine große Ariane 5 spontan in denselben Gebäuden für den Start vorzubereiten und vom selben Launchpad starten zu lassen wie ein paar Wochen zuvor eine kleine Vega oder auch nur eine Soyuz — und umgekehrt. Die Anforderungen sind schlicht zu verschieden, denn neben der Größe der Rakete muss auch die technische Konfiguration berücksichtigt werden. In den allermeisten Fällen sind hier die Installationen und Anschlüsse zum Sichern, Betanken etc. nicht kompatibel mit denen von anderen Raketen.

Im Fall der Ariane 6 weichen alle Parameter entschieden von denen ihres Vorgängermodells ab, denn sie ist nicht nur 20 Meter größer als die Ariane 5, sondern wird im Gegensatz zu dieser auch hauptsächlich liegend montiert und erst vor der Boostermontage aufgerichtet. So muss alleine ihre  Montagehalle schon dementsprechend lang sein, nicht hoch und kurz wie bei der A5. Erschwerend – und zwar im Wortsinn – kommt hinzu, dass die Ariane in der Konfiguration 64 auch doppelt so viele Booster hat und ein höheres Startgewicht aufweist. Dies wiederum erfordert anders dimensionierte Bodenstrukturen für den Launch. Ein Umbau z.B. des Ariane-5-Pads wäre also kaum wirtschaftlicher als der Neubau eines ganz neuen Startkomplexes. Zudem sollen die Modelle A5 und A6 auch ca. zwei Jahre lang parallel genutzt werden. Aufgrunddessen werden zumindest in diesem Zeitraum ohnehin zwei  Pads benötigt. Daher wird aktuell ein weiterer Startkomplex gebaut.

Der Entscheidung, für jedes Raketenmodell einen eigenen Launchbereich zu betreiben, liegt ein Ziel zugrunde, das auf den ersten Blick etwas widersinnig erscheinen könnte, aber durchaus einen Sinn ergibt: Die Kosteneinsparung. Wenn jede Rakete über einen eigenen Bereich mit maßgeschneiderter Technik und Infrastruktur verfügt, geht die Montage schneller vonstatten und der Launcher ist somit auch schneller einsatzbereit. Eingespart wird die Zeit, die man sonst benötigen würde, um die ganze Technik erst auf das nächste zu fertigende Modell einzustellen, bevor man mit der Montage beginnen kann. Je länger bzw. öfter das Launchermodell verwendet wird, desto wirtschaftlicher wird diese Vorgehensweise, und ich könnte mir vorstellen, dass auch Aspekte wie das Vermeiden von Konstruktion & Verschleiß beweglicher Teile bei der Kosteneinsparung eine Rolle spielen. Ob bzw. in welchem Zeitraum sich die älteren Pads in Kourou bisher amortisiert haben, ist mir allerdings leider nicht bekannt. Da man aber z.B. in Cape Canaveral eine etwas andere Herangehensweise gewählt hat, gibt es wohl auch für deren Strategie gute Argumente.

Fest steht allerdings, dass der Bau eines solchen Pads eine beträchtliche Investition darstellt. Die Gesamtkosten betragen mehrere hundert Millionen Euro, an denen sich Deutschland im aktuellen Fall mit 114 Mio. beteiligt. Zum Vergleich: Der jährliche Unterhalt für den gesamten Weltraumbahnhof beläuft sich aktuell auf „nur“ ca. 130 Mio. Euro.

Bezeichnet werden die Launchpads durch ein jeweils mit EL beginnendes Akronym. Diese beiden Buchstaben stehen für den französischen Begriff „Ensemble de Lancement“, den man in etwa mit „Startkomplex“ übersetzen kann. Gelegentlich sieht man auch „ZL“ für „Zone de Lancement“ als Alternative; gemeint ist jedoch in beiden Fällen dasselbe. Für den Platz der Soyuz wird daran ein S angehängt, für die Vega ein V. Für die Ariane folgt ein A, plus eine Ziffer, welche die Reihenfolge der Errichtung kennzeichnet. Die derzeit jüngste Rakete, Ariane 5, startet vom ELA-3. Im Bau befindlich ist  ELA-4 für die Ariane 6. Federführend bei diesen Arbeiten ist das Unternehmen Eiffage/SEH Engineering.

Einen ersten Eindruck der physischen Größenordnung dieser Baustelle vermittelt das folgende Video:

(Quelle: ESA auf Youtube)

CSG Kourou, ELA-4, BAL. Foto: Ute Gerhardt, Januar 2018

Wie ich mich Ende Januar anlässlich einer von der ESA organisierten Pressereise selbst überzeugen durfte, handelt es sich um ein enorm großes Areal. Mit einer Grundfläche von 1,7 km² entspricht alleine diese Baustelle auf dem Gelände des CSG der Fläche von 238 Fußballfeldern. Dies erklärt sich durch die Vielzahl von Bauten und Strukturen, die man darauf unterbringen muss, durch deren Größe, sowie auch durch die Abstände, die im Interesse der Sicherheit beim Start erforderlich sind. Alleine das Montagegebäude (Bâtiment d’assemblage de lanceurs, BAL) ist im Fall der Ariane 6 immerhin 116 Meter lang, 50 Meter breit und 20,5 Meter hoch. Hinzu kommen:

• Das oben erwähnte, 90 Meter hohe Kranportal/Mobile Gantry für die Endmontage
• Der Starttisch (MT Aerospace)
• Die Flammengräben, die beim Start für eine gezielte Deflektion von Feuer und Hitze sorgen. Sie ragen übrigens knapp 30 Meter weit in den Untergrund hinein.
• Der Startturm zur Sicherung, Betankung etc.
• Die vier Blitzableiter zum Schutz der Rakete
• Ein Wasserturm, der beim Start die Staubentwicklung unter Kontrolle hält
• Die Infrastruktur für den Transport der Komponenten

Ariane Launchpad. Copyright: ESA/Arianespace. Beschriftung: Ute Gerhardt

Nicht nur Launchpads
Der Weltraumbahnhof besteht natürlich nicht nur aus Launchpads. Um einen reibungslosen Ablauf der in Kourou startenden Missionen zu gewährleisten, sind auf dem Gelände weit mehr Einrichtungen notwendig und vorhanden als nur Montagegebäude und die Startrampen.  Das CSG verfügt daher zusätzlich über

• Eine Fabrik zur Produktion des Boostertreibstoffs. Sie umfasst 46 Gebäude auf insgsamt 300 Hektar Fläche.
• Einen Herstellungskomplex für den Wasser- und Sauerstoff der Ober- und Unterstufen sowie für den Stickstoff, das Helium und die komprimierte Luft, die bei der Reinigung, Lüftung und Unterdrucksetzung diverser Launcherkomponenten benötigt werden.
• Einen Payload-Vorbereitungskomplex. Hier werden auf 10.000 Quadratmetern (davon 3.800m² Reinräume) die Nutzlasten/Satelliten, die letztendlich im All ausgesetzt werden, vorab zusammengebaut, betankt und getestet.
• Eine Feuerbrigade für alle Arten von Notfällen, von Feuerbekämpfung bis Personenrettung nach Unfällen.
• Eine Wetterstation, deren Angestellte permanent alle meteorologischen Faktoren prüfen, um anhand der Ergebnisse eine Risikoeinschätzung für die bevorstehenden Starts vorzunehmen. Ihr OK ist zwingend erforderlich, damit ein Start überhaupt stattfinden darf.
• Das Launch Center für die Vega, die Ariane 5 und zukünftig auch die Ariane 6. Von diesem Gebäude aus werden die Raketenstarts organisiert und geleitet. Das Gebäude ist nach Angaben des CNES zum Teil in seiner Bausubstanz verstärkt, um im Notfall auch einer Explosion beim Start standhalten zu können.
• Ein Telemetrie- und Trackingnetzwerk. Von seinen einzelnen Stationen aus wird der Kurs einer gestarteten Rakete verfolgt und auf Abweichungen geprüft. Die Trackingstationen selbst befinden sich in mehreren Ländern und übermitteln ihre Daten an einander bzw. letztendlich an
• das Jupiter Kontrollzentrum in rund 15 bzw. 27 Kilometern Entfernung von den Launchpads. Das Kontrollzentrum ist vergleichbar mit dem Tower eines Flughafens. Es leitet den mehrere Stunden umfassenden Countdown und kann den Start notfalls noch in letzter Sekunde untersagen. Dies kommt gelegentlich vor; zum Beispiel, wenn die Wetterdaten plötzlich eine Verschiebung des Starts nahelegen oder sich unautorisierte Boote in der Sicherheitszone auf dem angrenzenden Atlantik befinden. Auch dann wird ein Start verschoben bzw. abgebrochen.(Quelle: Faltblatt „Plan of the Facilities“, Guiana Space Center, CNES 2017)

Des weiteren besitzt das CSG einen direkten Anschluss an Kourous Pariacabo-Hafen und beherbergt unter anderem auch einen Sportflugplatz sowie ein Freizeitareal für die 1.700 Angestellten der rund 40 am CSG vertretenen Firmen. Der Weltraumbahnhof ist insgesamt 690 Quadratkilometer groß und somit nur wenig kleiner als die Fläche der Stadt Hamburg. Das CSG nutzt aber derzeit lediglich rund 30% dieser Fläche aktiv.

Rechtliche Eigentümerin des CSG ist die bereits zu Anfang erwähnte französische Raumfahrtagentur CNES, welche das CSG im Auftrag des französischen Staates verwaltet. Die Startanlagen wiederum sind Eigentum der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA. Sie finanziert rund zwei Drittel der Kosten für den Weltraumbahnhof. Das letzte Drittel stellt Frankreich.

Warum die ESA nun aber ausgerechnet einen Standort in gut 7.000 km Distanz vom europäischen Festland als ihren Raketenstartplatz gewählt hat, erkläre ich im folgenden Blogeintrag.