Kritisches Nachrechnen für SpaceX Anhänger

So, so, so was lese ich da im Raumfahrer.net Forum, man kann die Tatsachen die ich anführe, mangels Wissen nicht nachvollziehen und muss sich daher auf die PR Angaben verlassen (die sind natürlich viel verlässlicher als technische Angaben….). Nun denn, dem kann man nachhelfen. Hier einmal etwas „SpaceX Kritik für Dummies“, also ohne Raumfahrtvorkenntnisse.

Ich konzentriere mich nur auf eine von vielen falschen Angaben, nämlich den Angaben zur ersten Stufe der Falcon 9. Lesen wir mal diese Seite durch: Wir entnehmen dieser Seite folgende Angaben:

  • Die Falcon 9 wiegt beim Start mindestens 332.800 kg
  • Sie hat zwei Stufen.
  • Der Startschub beträgt 4940000 N
  • Sie setzt 9 Merlin 1 Triebwerke ein

Weiter unten finden wir folgende Angaben zum Merlin:

  • Schub auf Meereshöhe 556 kN
  • Schub im Vakuum 617 kN
  • Spezifischer Impuls Meereshöhe: 275 s
  • Spezifischer Impuls Vakuum 304 s

Nun benötigen wir, um die Treibstoffmenge der ersten Stufe auszurechnen, noch deren Brennzeit. Die gibt Elon Musk in einem Interview an.

  • Alle Triebwerke arbeiten 160 Sekunden lang
  • Dann werden zwei abgeschaltet und sieben arbeiten weitere 18 Sekunden lang.

Das sind also alles Angaben von SpaceX oder von Elon Musk selbst. Also offizielle Angaben, nichts erfunden oder vermutet. So, nun fangen wir an zu Rechnen (keine Angst, es kommt nur Dreisatz):

Gesamtbrennzeit normiert auf ein Merlin Triebwerk (anstatt 7 und 9 Triebwerke):

Gesamtbrennzeit = 9 * 160 s + 7 * 18 s = 1566 s

Würde also nur 1 Triebwerk arbeiten, so könnte es 1566 Sekunden lang brennen, bevor er Treibstoff alle ist. Danach ermitteln wir den Treibstoffverbrauch pro Triebwerk. Der geht aus dem spezifischen Impuls und dem Schub hervor. Zuerst einmal: Wie ist der spezifische Impuls definiert? In Amerika ist er definiert als die Zeit die 1 kg Treibstoff genügend Schub liefert um 1 kg auf die Erdbeschleunigung (9,81 m/s²) zu beschleunigen. Also wenn wir den Vakuumwert nehmen:

Spezifischer Impuls = 304 s * 9,81 m/s² = 2982  m / s

Die Größe von m/s ergibt sich aus der Einheit des Treibstoffflusses die kg/s ist. Multipliziert man dies mit obigem Wert, so resultiert die Einheit kg * m / s² – und das ist die Einheit von Newton, also die des Schubs. Damit haben wir die Beziehung zu dem Schub der von SpaceX angegeben ist. Den Treibstoffverbrauch pro Triebwerk erhalten wir, wenn die den Schub durch den spezifischen Impuls teilen. Auch hier nehmen wir den Vakuumwert:

Treibstoffverbrauch = 617000 N / 2982 m/s = 207 kg/s (1 N = 1 kg * m / s²).

Jedes Triebwerk verbraucht also 207 kg Treibstoff pro Sekunde.

Nun kommt der letzte Rechenschritt: Mit der bekannten Brenndauer von 1566 s errechnen wir den Gesamttreibstoffvorrat der ersten Stufe:

Treibstoffmenge erste Stufe = 1566 s * 207 kg/s = 324162 kg

Nun ist doch alles Paletti oder? Der Wert ist doch kleiner als die 332.800 kg die als Startmasse angegeben werden oder?

Ja… aber: Von der Startmasse gehen noch ab:

  • Nutzlastverkleidung
  • Nutzlast
  • Zweite Stufe
  • Leermasse erste Stufe

Das alles soll also maximal 8638 kg wiegen (332800-324162)? Wo doch die Nutzlast schon 10.450 kg wiegt? Vor allem fehlt noch die zweite Stufe. Macht man die gleiche Rechnung mit der angegebenen Brennzeit der zweiten Stufe von 345 s, so muss diese alleine schon 71,4 t Treibstoff mitführen. Es fehlen also so mindestens 90 t zu der angegebenen Startmasse, wenn man noch die Leermassen der Stufen berücksichtigt. Das ist rund ein Viertel des angegebenen Startgewichts.

Nun SpaceX Anhänger erklärt mir es mal! Warum veröffentlicht eine Firma falsche technische Angaben – und ich rede hier nicht von Details wie dem Durchmesser der Treibstoffleitungen oder das Moment von Ventilen, ich rede von der Treibstoffzuladung die bei einer Rakete in etwa so wichtig ist wie bei einem Laster die maximale Lademenge. Da läuft doch einiges schief. Entweder wissen die Leute die die Website machen nichts von der Rakete oder die haben veraltete Angaben mit neuen gemischt oder laufend wird was geändert und dies nicht kommuniziert. In jedem Falle: Wenn eine Firma es schon nicht hinbekommt gegenüber der Öffentlichkeit seriös zu erscheinen oder einen sauberen Webauftritt hinzubekommen. wie muss es dann erst um die technische Kompetenz bestellt sein? Schließlich weiß inzwischen jeder, wichtig PR ist und das PR einfacher ist als eine Trägerrakete zu bauen dürfte auch klar sein, denn sonst würden längst die PR Berater die Raketen bauen….

7 thoughts on “Kritisches Nachrechnen für SpaceX Anhänger

  1. Sehr geehrter Herr Leitenberger,

    als aktives Mitglied und Chat Moderator des Raumcon fühle ich sowie viele andere Mitglieder von forum des raumfahrer.net durch ihre Aussage „So, so, so was lese ich da im Raumfahrer.net Forum, man kann die Tatsachen die ich anführe, mangels Wissen nicht nachvollziehen und muss sich daher auf die PR Angaben verlassen (die sind natürlich viel verlässlicher als technische Angabenâ

  2. Ich habe durchaus einige Bücher „für Dummies“ im Buchregal stehen, das ist ein gängiger Audruck der sich mehr auf die Art bezieht, wie der Stoff vermittelt wird, wie angesprochen ohne Raumfahrtvorkenntnisse. Bezogen habe ich mich auch nicht auf alle Mitglieder des Forums, sondern nur auf die, die offensichtlich sich nicht die Mühe machen Angaben zu hinterfragen oder direkt sagen sie könnten das nicht. Ich stelle allerdings fest, dass dies auch jetzt nicht getan wird, sondern man sich an einem Tippfehler aufhält und daraus die Schlussfolgerung zieht ein kompletter Artikel wäre falsch.

    Ich habe leider nicht die Zeit mich noch in einem Forum zu beteiligen, zumal es auch nicht nur einen Thread geht. Wie ich sehe wird sich aber auch nicht mit der Argumentation über technische Daten auseinander gesetzt, sondern nur andere genommen. Ob diese verlässlicher sind? Wenn SpaceX nicht als verlässliche Quelle gilt, was dann?

    Noch ein paar Korrekturen:
    Wer mit den Daten der Atlas V rechnet sollte nicht vergessen, dass das RD-180 heruntergefahren wird. Bei der 4xx Serie wenn eine Beschleunigung von 5,0 g erreicht wird, bei der 5xx Serie wenn 4,5 g erreicht sind (Quelle Payload Users Guide)

    Wer an einen spezifischen Impuls von 342 s für LOX/Kerosin bei einem Nebenstromtriebwerk glaubt, sollte sich fragen warum man in Russland dafür Hochdrucktriebweke mit dem Hauptstromverfahren einsetzt. Es gibt veröffentlichte Daten des Merlins für den spez. Impuls von 2982 m/s. Man möge sich einmal die Arbeit machen mit frei verfügbaren Programmen der NASA hochzurechnen unter welchen Bedingungen dasselbe Triebwerk 342 s erreicht…

  3. Ich zitiere mal aus dem besagten Forum:

    “ Wir hatten hier auch mal jemanden, der hatte errechnet, ARES I würde noch nicht mal den Startplatz verlassen können …“

    Erinnert mich irgendwie an Deinen Blogeintrag *lol*

    Grüße

  4. Was übrigens angesichts des Schubs eines SRB völliger Blödsinn ist: 11000 kN Startschub bei weniger als 600 t Startmasse, schon bei einem normalen SRB…

    Übrigens behaupte ich nicht, dass die Falcon 9 nicht fliegt, wie öfters dargestellt. Ich ärgere mich nur über die Informationspolitik und die Informationen von SpaceX. Ich denke auch dass die Nutzlastangaben zu optimistisch ist, doch da wird wie bei der Falcon 1 und 1e die Zeit dann schon die wahren Werte liefern. Und ja – angesichts der bisherigen Fehlschläge, vor allem deren Ursache, habe ich Zweifel an der technischen Kompetenz von SpaceX.

    Hinsichtlich der hochqualifizierten Leute:
    http://www.spacenews.com/launch/peckham-leaves-spacex-rejoin-boeing.html

  5. Über so manche Informationspolitik bezüglich der ESA ärgere ich mich viel mehr… Das ist nicht auf SpaceX beschränkt.
    Übrigens korrigierte selbst die NASA die Nutzlast der Ares-1 stetig herunter während der Entwicklung. Ich sehe also keinen Grund den schwarzen Peter hier nur SpaceX unter zuschieben. Das ist nicht Objektiv.

    Gruß

  6. Es gibt nur einen kleinen Unterschied zur NASA: Die NASA muss ein Antivibrationssystem installieren, das Nutzlast kostet. Wie Du schreibst. Sie ist in der Entwicklung. SpaceX hat die Falcon 1 laufend verbessert (stärkeres Triebwerk in der ersten Stufe) und trotzdem sank die Nutzlast zwischen dem ersten und dritten Flug von 670 auf 420 kg. Das sind nicht einige Prozent wie bei der NASA sondern massive Änderungen. Vergleiche machen nur Sinn, wenn sie nicht Äpfel mit Birnen vergleichen.

  7. Ach ne, selbst Arianespace hat Ihre Ariane-5 mit einem absolut vorhersehrbaren Softwarefehler zuerst gestartet.

    Ich würd das ganze nicht so eng sehen. Die Leute bei Space-X verpulvern deutlich weniger Geld wie alle anderen in der Branche. Wenn die Jungs jetzt Ihre Arbeit weiter machen, kann sich da was etablieren was SeaLaunch nicht geschafft hat.
    Skepsis ist berechtigt aber was Sie mit dieser Rechnung hier beweisen wollten ist mir weiterhin nicht klar. Unvollständige / übertriebene Infos seitens SpaceX kennen wir nun schon lange, trotzdem sind das keine Papierraketen die sie dort bauen.

    Bei aller übertriebener Euphorie mancher soll Ihre Sichtweise vielleicht den Gegenpol darstellen. Das ist auch okay, aber die Wahrheit wird, wie so oft, wohl eher dazwischen liegen.

    Gruß

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert

Diese Website verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahre mehr darüber, wie deine Kommentardaten verarbeitet werden.