Trägerraketen — fünf Referenzsysteme für std.astro.launch

Die Startplatzseite beantwortet die Frage, von wo gestartet wird. Diese Seite beantwortet die andere Hälfte: womit. Fünf aktive Systeme, die bewusst fünf verschiedene Auslegungen vertreten — vom Microlauncher bis zum Schwerlastträger, von reiner Flüssigkeit über Feststoffbooster bis zum gemischten Antrieb.

Wie auf der Startplatzseite gilt: die Herstellerangaben sind Eingangsdaten, alle abgeleiteten Zahlen sind gerechnet — das Programm in Abschnitt 5 erzeugt sie aus std.astro.launch.

→ std.astro.launch · Startplätze · std.astro (Übersicht) · Orbit-Matrix

* Angara ist modular aufgebaut; die Zahl ist nicht direkt mit einem durchgehenden Core wie bei Falcon 9 vergleichbar.
¹ hängt von der aktuellen Booster-Konfiguration ab.
² ArianeGroup-Wert für Ariane 64 mit P120C; die seit Juni 2026 geflogenen P160C erhöhen die Leistung.
³ abhängig von Oberstufe und Missionskonfiguration.

Gerechnet mit AThrustToWeight, ALiftoffAccel und ALiftsOff bei Normfallbeschleunigung:

Spectrum fehlt in dieser Tabelle, weil Isar Aerospace die Startmasse nicht veröffentlicht — ohne Masse kein TWR. Das ist kein Mangel der Bibliothek, sondern eine fehlende Eingangsgröße; die Seite rät sie nicht.

Drei Dinge stehen in den Zahlen:

• Ariane 64 hebt mit Abstand am härtesten ab. 1.826 gegen 1.27 bei Angara — das ist die Feststoffsignatur. Vier P120C liefern den Schub sofort und in voller Höhe, ein Flüssigtriebwerk fährt hoch. Der Preis steht im Nutzlastanteil: 2.51 %, der schlechteste der vier.
• Falcon 9 führt beim Nutzlastanteil mit 4.15 % — und trägt dabei zusätzlich Landetreibstoff, Gitterflossen und Landebeine mit. Das ist die auffälligste Zahl der Seite.
• Angara und Long March 5 liegen dicht beieinander (1.268 gegen 1.291), obwohl das eine ein Kerosin-Baukasten und das andere ein Wasserstoff-Core mit Kerosinboostern ist. Ähnliche Klasse, völlig verschiedener Weg.

Aus dem spezifischen Impuls folgen Austrittsgeschwindigkeit und Massenstrom — AExhaustSpeed und AMassFlow:

Zwei Zeilen daraus lohnen den zweiten Blick:

• Vulcain 2.1 hat den mit Abstand höchsten Isp (431 s, 4227 m/s) und trotzdem einen kleineren Massenstrom als ein einzelnes RD-191. Wasserstoff kauft Effizienz, nicht Schub — genau deshalb hängen vier Feststoffbooster daneben.
• Ein P120C verbrennt 1281 kg/s. Damit ergibt sich die Brenndauer direkt aus der Ladung (ABurnTime): 142 t Feststoff halten 110.8 s, die 156 t des P160C 121.7 s — knapp elf Sekunden mehr Booster-Phase.

Launch Vehicle Benchmark

Spectrum ──────── Microlauncher
                    |
                    +-- LOX / Propan
                    +-- dedizierter Start statt Mitflug

Falcon 9 ───────── wiederverwendbar
                    |
                    +-- LOX / RP-1
                    +-- Triebwerksausfall verkraftbar
                    +-- Rueckkehr der Erststufe

Ariane 6 ───────── kryogen + Feststoff
                    |
                    +-- LOX / LH2
                    +-- Feststoffbooster
                    +-- wiederzuendbare Oberstufe

Angara A5 ──────── modular
                    |
                    +-- LOX / Kerosin
                    +-- URM-Architektur

Long March 5 ───── gemischter Antrieb
                    |
                    +-- LOX / Kerosin (Booster)
                    +-- LOX / LH2 (Core)

Angara ist dabei der konzeptionell eigenständigste Entwurf: statt für jede Nutzlastklasse eine eigene Rakete zu entwickeln, kombiniert Angara identische Universal Rocket Modules. Die A5 bündelt fünf URM-1 im unteren Verbund, jedes mit einem RD-191 auf LOX/Kerosin:

URM-2
            |
       +----+----+
       |  URM-1  |
 URM-1 |         | URM-1
       |         |
 URM-1 +---------+ URM-1

unit main;
import std.astro.launch;
import std.io;
import std.string;

fn f(v: f64, d: int64): pchar { return FloatToStr(v, d); }

fn zeile(name: pchar, schubKN: f64, masseT: f64, leoT: f64): void {
    var thrust: f64 := schubKN * 1000.0;
    var mass:   f64 := masseT * 1000.0;
    var g0:     f64 := AStandardGravity();
    Print(name);
    Print("  TWR "); Print(f(AThrustToWeight(thrust, mass, g0), 3));
    Print("  a0 "); Print(f(ALiftoffAccel(thrust, mass, g0), 2));
    Print(" m/s2  Nutzlastanteil "); Print(f(leoT / masseT * 100.0, 2));
    Print(" %  hebt ab: ");
    if ALiftsOff(thrust, mass, g0) { PrintLn("ja"); } else { PrintLn("nein"); }
}

fn triebwerk(name: pchar, schubKN: f64, isp: f64): void {
    var mdot: f64 := AMassFlow(schubKN * 1000.0, isp);
    Print(name);
    Print("  ve "); Print(f(AExhaustSpeed(isp), 0));
    Print(" m/s  Massenstrom "); Print(f(mdot, 1));
    PrintLn(" kg/s");
}

fn main(): int64 {
    zeile("Falcon 9     ", 7600.0,  549.0, 22.8);
    zeile("Ariane 64    ", 15400.0, 860.0, 21.6);
    zeile("Angara A5    ", 9610.0,  773.0, 24.5);
    zeile("Long March 5B", 10600.0, 837.0, 25.0);
    PrintLn("");
    triebwerk("Merlin 1D (SL)  ", 845.0,  282.0);
    triebwerk("RD-191 (SL)     ", 1922.0, 310.7);
    triebwerk("YF-100 (SL)     ", 1200.0, 300.0);
    triebwerk("Vulcain 2.1 (vac)", 1370.0, 431.0);
    triebwerk("P120C (vac)     ", 3500.0, 278.5);
    PrintLn("");
    PrintLn(StrConcat("Brenndauer P120C (142 t Feststoff): ", f(ABurnTime(142000.0, AMassFlow(3500000.0, 278.5)), 1)));
    PrintLn(StrConcat("Brenndauer P160C (156 t Feststoff): ", f(ABurnTime(156000.0, AMassFlow(3500000.0, 278.5)), 1)));
    PrintLn(StrConcat("dv einer Stufe, Isp 282, 25 t leer + 400 t Treibstoff: ", f(ADvTsiolkovsky(282.0, 425000.0, 25000.0), 1)));
    PrintLn(StrConcat("Strukturverhaeltnis dabei: ", f(AStructuralRatio(25000.0, 400000.0), 4)));
    PrintLn(StrConcat("dv-Grenze bei Isp 282 und diesem Verhaeltnis: ", f(ADvStageLimit(282.0, AStructuralRatio(25000.0, 400000.0)), 1)));
    return 0;
}

Ausgabe:

Falcon 9       TWR 1.412  a0 4.04 m/s2  Nutzlastanteil 4.15 %  hebt ab: ja
Ariane 64      TWR 1.826  a0 8.10 m/s2  Nutzlastanteil 2.51 %  hebt ab: ja
Angara A5      TWR 1.268  a0 2.63 m/s2  Nutzlastanteil 3.17 %  hebt ab: ja
Long March 5B  TWR 1.291  a0 2.86 m/s2  Nutzlastanteil 2.99 %  hebt ab: ja

Merlin 1D (SL)    ve 2765 m/s  Massenstrom 305.6 kg/s
RD-191 (SL)       ve 3047 m/s  Massenstrom 630.8 kg/s
YF-100 (SL)       ve 2942 m/s  Massenstrom 407.9 kg/s
Vulcain 2.1 (vac)  ve 4227 m/s  Massenstrom 324.1 kg/s
P120C (vac)       ve 2731 m/s  Massenstrom 1281.5 kg/s

Brenndauer P120C (142 t Feststoff): 110.8
Brenndauer P160C (156 t Feststoff): 121.7
dv einer Stufe, Isp 282, 25 t leer + 400 t Treibstoff: 7835.2
Strukturverhaeltnis dabei: 0.0588
dv-Grenze bei Isp 282 und diesem Verhaeltnis: 7835.2

Die letzten beiden Zeilen sind eine Probe auf die Bibliothek: ADvTsiolkovsky und ADvStageLimit kommen über zwei verschiedene Wege auf denselben Wert — 7835.2 m/s. ADvStageLimit ist die Umformung von Tsiolkovsky auf das Strukturverhältnis, und die Übereinstimmung zeigt, dass beide dieselbe Gleichung meinen.

Die fünf Systeme sind auch ein Belastungstest für std.astro.launch — und dabei fällt auf, wo die heutige API endet:

• Es gibt keinen Raketen- oder Stufentyp. Alles sind freie Funktionen auf f64. Eine Rakete mit Boostern, Core und Oberstufe muss der Aufrufer selbst aus Einzelwerten zusammensetzen; die Bibliothek kennt sie nicht als Gegenstand.
• Parallele Stufung fehlt. Drei der fünf Systeme — Ariane 64, Angara A5, Long March 5 — starten mit Boostern, die gleichzeitig mit der Zentralstufe brennen. ADvStage und ADvTwoStages rechnen seriell; ein Strap-on-Verbund lässt sich damit nicht sauber abbilden.
• Isp ist eine einzelne Zahl. Merlin 1D liegt bei 282 s auf Meereshöhe und rund 311 s im Vakuum. Die API kennt keinen Übergang zwischen beiden, also muss man sich vorab für einen Wert entscheiden — auf dieser Seite steht deshalb überall dazu, welcher gemeint ist.
• Bergung kommt nicht vor. Der Landetreibstoff der Falcon-9-Erststufe ist Masse, die mitfliegt und nicht der Nutzlast dient. Es gibt keine Größe dafür.
• Feststoff ist nur über den Massenstrom abbildbar. Ein P120C lässt sich weder drosseln noch abschalten; ABurnTime trifft den Fall zufällig gut, weil die Ladung fest ist — eine Schubkurve über der Zeit gibt es nicht.
• Einheiten trägt der Aufrufer. AThrustToWeight nimmt Newton und Kilogramm, die Datenblätter liefern Kilonewton und Tonnen. Im Programm oben stehen deshalb überall * 1000.0. Das ist genau der Fall, für den es ''utype'' gibt.