SpaceX braucht die Falcon Heavy – SpaceX will die Falcon Heavy nicht!
Kurz nach der Explosion der 19-ten Falcon 9 über dem Cape hat SpaceX erneut den Jungfernflug der neuen Trägerrakete Falcon Heavy verschoben. Nun wird als Starttermin Mai/Juni 2016 genannt. Erinnern wir uns: am 5.4.2011 kündigte Elon Musk an, die Falcon Heavy zu entwickeln und legte den Jungfernflug auf „Ende 2012, Anfang 2013“ fest. Wenn es nun mindestens drei Jahre Verzögerung gibt, so ist das nicht nur an sich ein ziemlicher Brocken sondern auch unverhältnismäßig viel, verglichen mit den maximal 21-22 Monaten die der Jungfernflug damals noch in der Zukunft lag. Selbst SpaceX-Chefmanagerin Gwen Shotwell machte sich schon auf Pressekonferenzen über die Verzögerungen lustig „Es kann doch nicht so schwierig sein, drei Cores aneinander zunieten“. Vielleicht doch. Vielleicht sind 27 Triebwerke die gleichzeitig arbeiten sollen doch eine ganz andere Größe als Neun Triebwerke. Erinnern wir uns: die Mondrakete N-1 der Russen hatte 30 Triebwerke in der ersten Stufe. Diese Stufe wurde nie getestet, die Konstrukteure nahmen an, man könnte von den Testversuchen der zweiten Stufe mit acht Triebwerken auf das Verhalten der ersten Stufe mit 30 Triebwerken schließen. Dabei gab es bei den Tests der zweiten Stufe keine Probleme. Doch alle Flugeinsätze der N-1 scheiterten am Versagen der ersten Stufe. Dabei waren die Fehler oft nur durch die enorme Triebwerksanzahl bedingt. So begann die Rakete beim dritten Fehlstart immer schneller zu rotieren, weil sich unter den 30 Triebwerken ein Unterdruck bildete, der der Mondrakete ein immer stärker werdendes Rollmoment verlieh, mit dem die Steuerung um die Rollachse überfordert war.
Da man von SpaceX selbst kaum etwas hört, weder zur Falcon Heavy noch sonst will ich mal in diesem Artikel diskutieren, warum es so langsam vor sich geht und zwar in einer klassischen Pro-Kontra Diskussion. Vielleicht kennt die der eine oder andere noch von den Schultagen (falls das als Stilmittel überhaupt noch eingesetzt wird). Ziel ist – etwas überspitzt formuliert – herauszufinden ob SpaceX die Rakete wirklich braucht oder man vielleicht in den letzten Jahren die Meinung geändert hat. Also gehen wir die Diskussion mal an.
Pro
Nur die Falcon Heavy befähigt SpaceX Satelliten in den GTO* zu transportieren, die schwerer als 3,5 t sind. Das sind alle mittelschweren und schweren Satelliten der Kommunikationsbranche. Deise haben heute durchschnittlich eine Masse von 4,5 t. Bisher kann SpaceX also nur die leichten Kommunikationssatelliten transportieren und erreicht damit nur einen Bruchteil des Marktes. Auch das DoD hat den Bedarf für einen träger für schwere Nutzlasten in GEO und LEO. Ohne die Falcon Heavy entgeht so SpaceX ein großer Teil des Marktes. Dabei ist der US-Regierungsmarkt aufgrund gesicherter Aufträge und überdurchschnittlich teuren Starts (auch bei SpaceX) besonders lukrativ.
Zweiter wichtiger Punkt: Die Falcon Heavy wird billiger pro Tonne Nutzlast im Transport als die Falcon 9. Sie hat mehr als die dreifache Nutzlast, kostet aber nur das doppelte.
Nur mit der Falcon Heavy kann sich SpaceX um alle der lukrativen Aufträge der NRO und des DoD bewerben. Diese haben schon signalisiert, dass die Falcon 9 nur für einige leichte Nutzlasten wie die GPS III Satelliten ausreicht.
Mit der hohen Nutzlast und der alleinigen Nutzung des Launchpads 39A durch die Falcon Heavy kann die Falcon Heavy den Nutzlaststau von SpaceX abbauen, da dadurch eine zweite Startbasis in Cape Canaeral und eine Trägerrakete zur Verfügung steht die auch mehrere Nutzlasten auf einmal transportieren kann.
Die Bergungsversuche bei der Falcon 9 kann man als experimentell betrachten. Nur bei der Falcon Heavy sind sie wirtschaftlich sinnvoll. Bei der Falcon 9 senkt die Bergung die Nutzlast um 30% ab und damit unter ein Niveau, dass noch für GTO-Transporte vertretbar ist. Dagegen hat die Falcon Heavy eine viel größere Nutzlast als alle existierenden Trägerraketen. Das Absinken wirkt sich daher nicht auf die real startbare Nutzlast aus, zumindest solange man keine Drei- oder Vierfachstarts durchführt. Zudem kann man mehr von der Rakete (12/13 zu 8/10) verwenden und es ist wirtschaftlicher.
Dadurch dass die Rakete im Prinzip alle Komponenten einer Falcon 9 verwendet, erreicht SpaceX eine höhere Serienproduktion und damit sinken auch die Kosten für eine Falcon 9. Die Starts werden insgesamt billiger. Die einzigen neuen Komponenten sind aerodynamische Verkleidungen der beiden seitlichen Cores und eien Verbindung der Stufen. (Vom Crossfeeding, das wieder Komplexität in den Träger bringt hört man ja nichts mehr).
Klappt die Wiederverwendung nicht, und dies ist ja noch völlig offen, so eröffnet die Falcon Heavy für SpaceX einen zweiten Weg die Startkosten zu senken, da ihre Nutzlast viel stärker ansteigt als ihr Startpreis.
Nur mit der Falcon 9 ist die kostengünstige Landung der Cores an Land möglich. Sie kostet bei der Falcon 9 so viel Nutzlast dass man sie nur bei CRS-Missionen durchführen kann, für die die Falcon 9 schon überdimensioniert ist.
Natürlich ist die Falcon 9 nun eingeführt und SpaceX wird vordringlich die bisherigen Kunden bedienen. Daher verschiebt man auch den Jungfernflug – und nicht aus technischen Gründen. Zudem wird die Falcon Heavy gleich die neuen Stufen der Falcon 9 V1.2 einsetzen, die man so vorher erproben kann. Wenn die Falcon Heavy aber eingeführt ist, dann kann SpaceX ihren Nutzlaststau viel schneller abbauen und wird langfristig die Falcon 9 ausmustern. der Falcon Heavy gehört also die Zukunft!
Contra
Die meisten gebuchten Starts sind für die Falcon 9. Die Rakete ist eingeführt und verfügbar. Für die Falcon Heavy gibt es zu wenig Kunden um eine zusätzliche Entwicklung zu rechtfertigen. Es ist nicht einmal sicher, ob ein Kunde eine Umbuchung von der Falcon 9 auf die Falcon Heavy hinnehmen würde, zumindest solange diese nicht einige erfolgreiche Starts in Folge absolviert. Das gleiche gilt auch für die institutionellen Kunden (also NASA, NRO, DoD). Daher wird SpaceX vordringlich die Falcon 9 einsetzen und erst nach einigen erfolgreichen Starts der Falcon Heavy diese langsam einführen, wenn überhaupt. Bisher gibt es erst wenige Starts ,die explizit auf die Heavy gebucht sind.
Die hohe Nutzlast ist nur theoretisch von Vorteil. SpaceX weist keine Doppelstartvorrichtung in ihrem Users Guide und auf der Website aus und hat inzwischen auch die Preisangabe auf den Preis für den Transport eines Satelliten abgeändert. Das spricht für einen Einzelstart. So wird SpaceX immer nur einen Bruchteil der Nutzlastkapazität ausnützen und die Rakete ist nicht billiger als eine Falcon 9: bei leichten Nutzlasten sogar noch teurer. Zudem wird die Bergung der mittleren Core bei einer viel höheren Geschwindigkeit erfolgen und daher mehr Nutzlast kosten, weil man viel Treibstoff benötigt um diese zur Startbasis zurückzubringen. Schon die äußeren Cores kosten bei Landbergung jetzt 30% Nutzlast. Bei Seebergung ist es weniger – 15%, doch dann bräuchte SpaceX drei Drone Ships um alle drei Cores bergen zu können. Auch die beiden äußeren Cores werden bei höherer Geschwindigkeit als die Erststufe der Falcon 9 abgetrennt, sind damit höheren Belastungen ausgesetzt und brauchen mehr Treibstoff um den Landeplatz zu erreichen.
Das die Wiederverwendung der Falcon Heavy sinnvoller als beider Falcon 9 ist, ist unbestritten. Sie ist aber auch komplizierter. Es müssen drei Cores weitestgehend zeitgleich gelandet werden und diese haben höhere Abtrenngeschwindigkeiten, was wiederum andere Flugbahnen und andere Belastungen beim Wiedereintritt als Folge haben. SpaceX wird also dort neu die Bergung evaluieren müssen und zudem hat sie bisher in vielen Starts der Falcon 9 noch nie geklappt.
Auch für die Regierungsnutzlasten ist die Falcon Heavy nicht notwendig. Man kann sich mit der Falcon 9 bei 60 bis 70% der ausgeschriebenen Starts bewerben. Für die restlichen Starts müsste man die Rakete, wie die Falcon 9, aufwendig und kostenintensiv zertifizieren. Dabei hat SpaceX nun schon einen Nutzlaststau und die Regierung legt noch mehr Wert auf pünktliche Starts als auf billige Starts.
Die Falcon Heavy hat eine zu hohe Nutzlast. Alle Konkurrenten haben maximal die halbe Nutzlasten. Weder Regierungsorganisationen noch Kunden aus der Wirtschaft wollen sich aber von einem Träger abhängig machen und so muss man selbst von den schwersten Nutzlasten mindestens zwei auf einmal starten. Gerade diese schweren Nutzlasten sind aber selten. Arianespace hat schon Probleme Satelliten von mehr als 6 t mit anderen Nutzlasten zu kombinieren.
Der Fehlstart im Juni leitet zu einem anderen Problem über: Beherrscht SpaceX überhaupt die Technologie? Wenn eine Strebe bei einem Fünftel der Nennbelastung bricht, wie kann das sein? Ist es der einzige Fehler oder nur einer von vielen? Sicher ist: Eine Falcon Heavy ist nicht nur eine Falcon 9 mit drei Cores. Die Oberstufe wird höheren Belastungen durch eine höhere Spitzenbeschleunigung und schwererer Oberstufe ausgesetzt, auf die zentrale Stufe wirkt nun auch Kräfte von der Seite die es bei der Falcon 9 nicht gibt. Nicht zuletzt gibt es viel mehr Komponenten, alleine die Zahl der Triebwerke steigt um den Faktor 3 an. Bevor SpaceX ein unnötiges Risiko für ihren Ruf eingeht wird die Firma vielleicht eher die Rakete einstellen.
Wenn die Leistung der Falcon 9 in der neuen „v1.2“ Version erneut gesteigert wird, dann schließt ihre Nutzlast soweit auf, dass sie auch schwerere Kommunikationssatelliten und noch mehr der Regierungsnutzlasten starten kann. Dann ist die Falcon heavy nicht nötig und die Falcon 9 ist kommerziell eingeführt und für NASA und USAF zertifiziert.
Die Falcon 9 ist eine Rakete die keiner braucht: Ihre Nutzlast ist zu hoch, sie ist mit 28 Triebwerken unnötig komplex. SpaceX veröffentlicht auch nichts mehr von der nächsten Rakete. Auch hier hat man wohl mit dem Umdenkprozess begonnen. Nur eine Rakete zu entwickeln, weil es technisch möglich ist ist genau unsinnig wie die früheren Schwerlastträger Saturn V, N-1 oder nun die SLS. Wie diese Träger hat die Falcon heavy keine Zukunft.
*: gemeint ist der Arioane 5 kompatible GTO mit einem Geschwindigkeitsbedarf von 1500 m/s in den GEO. Der ist internationaler Standard und andere Träger transportieren ihre Nutzlasten in Orbits mit demselben Geschwindigkeitsbedarf aber anderen Parametern. Die offizielle Angabe von SpaceX auf den Webseiten ist die für einen GTO mit 1900 m/s Geschwindigkeitsdifferenz. Die Nutzlast ist daher dort höher.
Hi Bernd,
interessanter neuer Ansatz, einen Blog als reine Pro und Contra Liste. Es fehlt aber eine richtige Diskussion oder Gewichtung der Argumente um zu einer belastbaren Aussage zu kommen.
Aber in Teilen gebe ich dir recht. Die Falcon Heavy muss erst zeigen, dass Sie einen Anteil am kommerziellen oder staatlichen Raketenmarkt gewinnen kann. Aber hey! Jeder Träger hat bei Nutzlast und Technik seine Vor- und Nachteile. Gut möglich das die FH sich dennoch etabliert und sei es nur des Preises wegen…
Sehr schön zeigt die Geschichte der Falcon Heavy aber auch, das auch SpaceX nicht hexen kann, wenn es um die Entwicklung von Produkten zur Marktreife geht. So lag der Schwerpunkt ihrer Entwicklungsteams seit der Verkündung der Falcon Heavy Pläne 2011 zuerst viel länger am F9 1.1 Update, dann an der ganzen Reusability-Technologie und zuletzt an der Weiterentwicklung zur F9 1.2. Entsprechend zurückhaltend werden sicherlich in den letzten Jahren die Arbeiten am Raptor Triebwerk vorangetrieben worden sein. Und das LaunchPad am BocaCica Beach wird ja auch erst ab Herbst oder noch später angepackt, da die Fachkräfte noch mit LaunchComplex 39A am Cape beschäftigt sind.
Kurz um, alles dauert länger als geplant. Da aber die F9 1.2 endlich in McGregor zum Test steht und wohl im November den ersten Flug nach dem Crash im Juni durchführen wird, sollte man annehmen, dass die Falcon Heavy wirklich im Sommer fliegen kann.
Danach, so ist anzunehmen, wird sicherlich die Zertifizierung der Dragon 2 und die ersten bemannten Flüge im Fokus stehen, dann sind wir schon mitten im Jahr 2017. Mindestens! Was danach kommt ist Zukunftsmusik, aber sicher wird Elon Musk in den kommenden Monaten die nächste „Stufe“ ankündigen. Und wer da gleich auf eine super-heavy-Methan-Rakete tippt, mit der SpaceX dann gleich 2020 zum Mars fliegt wird sicher enttäucht werden.
Aber wir werden sehen…
Für GTO-Missionen wäre eine normale Falcon 9 mit einer Centaur als zusätzliche dritte Stufe sinnvoller. Mit rund 9 Tonnen Nutzlast wäre das schon eher in einem Bereich, für den es auch Aufträge gibt.
Die Centaur gilt ja als recht teure Stufe, aber solange sie nicht mehr kostet als eine komplette Falcon 9 lohnt es sich auch finanziell. Dazu müßte Elon Musk aber über seinen eigenen Schatten springen und nicht mehr alles selber machen wollen.
Wenn ich mich richtig erinnere hast du das mit den 3500kg in GTO schon vor mehr als einem Jahr geschrieben? Wenn dem so ist kann sich das nur auf die F9 V1.1 bezogen haben.
Wenn dem so ist, wird sich das mit der F9 V1.2 aber wohl ändern. Ich hab das mal mit den Angaben von SpaceX durch simuliert und bin schon auf eine Nutzlaststeigerung von 30% gekommen.
Das wären dann ca. 4550kg, das sollte sich doch auf mögliche Nutzlasten auswirken?
Vergiss einerseits das Projekt SkyNet nicht. Das wird auch noch kapazitäten binden.
Zum anderen sollte man bedenken, dass es auch SpX möglich sein wird, seine R&D Kapazitäten zu vergrößern.
Also ich habe heute die Webseite von SpaceX besucht und da gibt es zwar neue Angaben zur Rakete die nun etwa 8% schwerer ist, aber noch die gleichen Nutzlastangaben. Irgendwo habe ich mal von 5500 kg GTO gelesen, dann aber sicher Non-Standard GTO wie bisher auch. Wie man bei 8% mehr Masse auf 30% mehr Nutzlast kommt? Ich vermute eher einen Rechenfehler. Mit den SpaceX Angaben könnte ich nichts berechnen, weil wichtige Angaben fehlen. Zum Beispiel die Leermassen der Stufen.
Das Google/SpaceX Web ist ein Beispiel wo man die Falcon Heavy nicht brauchen kann. Alle Satelliten eines Starts werden eine Orbitplane einnehmen. Der Zahl ergibt sich aus der Quadratwurzel der Satellitenzahl also so etwa 65. Wiegt jeder Satellit so viel wie bei Oneweb so ist man bei rund 8,1 t Nutzlast und damit im bereich einer Falcon 9.
Bernd, ich finde die Kritik an frühere Schwerlastträger nicht korrekt, da die Grösse doch von der Aufgabenstellung abhängig war bzw. ist.
1) Mit Saturn V, N-1 wären bemannte Mondflüge nicht möglich.
2) Für die Starts von 100 Tonnen schweren Raumschiffen waren Space Shuttle und Energija notwendig.
3) Der SLS ist doch für bemannte Asteroiden- und Marsflüge vorgesehen. Für eine Marslandung brauchen wir schon etwa 10 Starts mit chemischen Antrieben. Somit ist der Träger nicht zu gross.
4) Russland hat auf den modularen Methanträger von RKZ Progress für 85 bis 185 Tonnen Nutzlast wegen finanzieller Krise verziechtet. Aber das ist eine andere Geschichte.
5) Ja, es geht auch mit Angara-A5W zum Mond, aber ganz bescheiden und keine Mondbasen. Da war die Altair-Mondlandefähre schon ein Kaliber für sich.
6) Ja, und wofür der Falcon heavy Träger ?
@Leitenberger:
Zuerst muss ich ein Lob loswerden: Dieser Artikel ist so neutral geschrieben wie langer keiner mehr!
Ein paar Anmerkungen will ich dann doch noch loswerden:
– Ich verteidige das SenatLaunchSystem ja nur ungern,
Aber wie wenn nicht mit einem Schwerlastträger soll man zum Mars kommen?
– Hast du wirklich nur so wenige Information zur Falcon 9 ‚1.2‘ oder erwähnst du diese hier nur nicht weil sie keine hochöffentliche Verlautbarungen sind sondern nur über Twitter und Meldungen von Spacesites verbreitet werden?
„Wie man bei 8% mehr Masse auf 30% mehr Nutzlast kommt?“
A: Besseres Leermasseverhältnis durch tiefere Kühlung des Sauerstoffs und durch Tankvergrößerung, besseres ISP der 2. Stufe durch vergrößerung der Vaccumdüse, Stärkerer Schub der Merlin 1D, etliche kleinere Verbesserungen und gewichtsreduzierungen…
– eine Wiederverwendbarkeit wird doch die Nutzlast der F9H erheblich senken. Wenn man alle 3 Cores wiederverwendet wird nicht viel mehr als 7 t in den GTO kommen (und das ist ein pluspunkt für die F9H! Denn das ist genau die Gewihtsklasse die man doch bedienen will)
– „Beherrscht SpaceX überhaupt die Technologie?“ Was soll überhaupt die Frage? Es sind (wenn auch tiefgekühlt) verdammte Streben! Die probleme liegen hier offensichtlich nicht bei der Technologie an sich sondern bei der Qualitätssicherung (bzw dem zu großen vertrauen in die Lieferanten)
– „sie [die F9H] ist mit 28 Triebwerken unnötig komplex“ Das ‚unnötig‘ sollte man hier streichen. Ja, die große Anzahl von Triebwerken ist auch ein wesentlicher Nachteil. Aber nicht nur. Es gibt eben auch Vorteile wie (begrenzte) Redundanz, günstiger weil jedes Triebwerk für sich etwas einfacher ist, günstiger wegen Massenproduktion der Triebwerke..
-„Da man von SpaceX selbst kaum etwas hört, [] will ich mal in diesem Artikel diskutieren, warum es so langsam vor sich geht und zwar in einer klassischen Pro-Kontra Diskussion“
Diese Frage wird mit der Pro/Kontraliste gar nicht Thematisiert.
Nach allem was man bisher weiß (!) liegt das auch an technischen Problemen aber eben auch daran, dann man die Prioritäten anders setzt und daran, dass man zwischendrin das Konzept ändert und die F9H jetzt gleich mit den Verbesserungen der F9 1.2 rausbringen will.
Das hast du ja auch selber erwähnt.
@Sensei:
Das SLS ist ohne Nutzlast genauso wie die anderen Schwerlastträger die Jewgeni erwähnt. So was braucht man nur für bemannte Missionen außerhalb der Erdumlaufbahn. Und da gibt es eben kein Programm. Man entwickelt Raketen aber nicht „auf Vorrat“.
Ich glaube du und Klakow seid auf eine Formulierung reingefallen. Die Falcon 9 1.2 wäre „30% more Powerful“. Das bezieht sich aber meiner Ansicht nach nur auf den Schub der Triebwerke, nicht die Nutzlast. Wenn Du dich etwas mehr mit der Materie beschäftigst wirst Du leicht erkennen, dass man mit 8% mehr Masse auch bei noch so toller Technik (die ja schon bei der 1.1 mit Strukturfaktoren von 30 höchst optimiert ist und daher nicht mehr so stark steigerbar ist) niemals 30% mehr Nutzlast rausholst.
Zitat: „Ja, die große Anzahl von Triebwerken ist auch ein wesentlicher Nachteil. Aber nicht nur. Es gibt eben auch Vorteile wie (begrenzte) Redundanz, günstiger weil jedes Triebwerk für sich etwas einfacher ist, günstiger wegen Massenproduktion der Triebwerke..“
Zunächst, die grosse Anzahl von Triebwerken hat mehr Nachteile als Vorteile und das aus unterschiedlichen technischen Aspekten als auch von der Kostenseite. Auch dazu gibt es Fachpublikationen (russische) die mir vorliegen. Das ist Fakt. Die Sojus-2 mit über 32 Brennkammer ist extrem kompliziert, der Startpreis liegt etwa auf dem Niveu der F9.
Auf der anderen Seite sehen wir die radikale Vereinfachung der Sojus-5 mit nur einen Methantriebwerk für eine Nutzlast von 9 Tonnen auf LEO. So ein Träger mit einer Zuverlässigkeit von 0,999 (deutlich mehr als Energija) braucht keine Redunanz. In Verbindung mit Laserzündung der den ganzen Zündprozess radikal Vereinfacht, senkt deutlich die Trockenmasse und einen Methantriebwerk, senken wir die Startkosten unter 50 Millionen $. Möchte nicht spekulieren, aber da kommt die F9 mit Kerosin nicht mit.
Bernd,
hat die FH 28 oder 27 (3×9) Triebwerke? Habe ich etwas übersehen?
Ja, das Triebwerk in der Oberstufe
Die 8% mehr Masse bringen das sicher nicht, da kommen weitere Dinge hinzu:
– ca. 15% mehr Schub beim Start, dadurch steigt die Startbeschleunigung von ca. 1,8m/s^2 auf ca. 2,8m/s. Hierdurch verringert sich die Zeit bis zum Brennschluss um ca. 20s. Da dies noch bei ziemlich niedriger Bahngeschwindigkeit sinken die Gravitationsverluste um ca. 20s*9m/s^2 also ca. 180m/s.
Das selbe passiert auch mit der Oberstufe, wenn auch in geringerem Maß.
Die Oberstufe hat weiterhin einen etwas höheren ISP und ca. 25% mehr Treibstoff. Hierdurch steigt natürlich das Verhältnis (Masse_S2 Nutzlast)/(Leermasse_S2 Nutzlast). Die Leermasse ist zwar etwas höher durch die längeren Tanks, aber dies ist im Verhältnis viel weniger als ohne Verlängerung. Die höhere Startmasse alleine würde wirklich nicht viel bringen.
Die Tiefkühlung des LOX bringt ca. 4-4,5% mehr Treibstoff in die selben Tanks ohne das dadurch die Leermasse steigt.
Damit das die technischen Daten nicht offen zugänglich sind hast du natürlich recht und das auf der Webseite bei den Nutzlasten noch nichts anderes steht natürlich auch. Mir ist es lieber jemand sagt er würde mir keinen Gefallen tun und er tut es dann doch, wie umgekehrt..
Ich war auch erstmal überrascht als ich von den 30% gelesen habe, aber nachdem ich das ganze mal im Vergleich simuliert hatte, wurde es plausibel.
Dann würde mich interessieren wie Du „simuliert“ hast. Die Daten reichen nicht mal für eine einfache Abschätzung mit Hilfe der Ziolkowski-Gleichung, geschweige denn das das Aufstiegsprofil für eine Simulation verfügbar wäre.
Einen Fehler in deinen Betrachtungen ist schon leicht zu erkennen 18 s kürzere Brennzeit entsprechen nicht 180 m/s geringeren Gravitationsverlusten. Sonst hätte die Ariane 5 E eine viel höhere Nutzlast da bei ihr die Brennzeit von 600 bei der Ariane 5 G auf 540 s abnahm. Ohne Aufstiegsprofil ist dies nicht genau berechenbar.
Ich wette mit Dir dass die Falcon 1.2 nicht 30% mehr Nutzlast (entsprechend 13.150 x 1.3 = 17.095 kg in LEO und 4.850 x 1.3 = 6305 kg in GTO leistet). Bisher habe ich alle SpaceX Wetten gewonnen.
Ob es wirklich 30% sind weiß ich natürlich nicht, dazu fehlen Angaben.
Was man aber weiß ist:
v1.1 Startschub(SL):5886kN (http://www.spaceflight101.com/falcon-9-v11.html)
v1.2: 6806kN/SL) siehe hier (http://www.spacex.com/falcon9)
Mit dem ISP und dem Startschub kann man berechnen wieviel Treibstoff (PR-1 LOX) pro Sekunde verbrannt wird.
Mit der Brennzeit kann man zumindest abschätzen wieviel Treibstoff insgesamt verbraucht wird.
Da es zumindest für die zweite Stufe plausible Annahmen gibt, kann man etwa auf die Leermasse der ersten Stufe schließen.
Damit habe ich für beide Versionen das Online Programm hier: http://www.oshi.gmxhome.de/rocketsim/script.htm
gefüttert.
Du hast insoweit recht das die erste Stufe der v1.2 selber nicht viel schneller beim Brennschluss ist als die v1.2, aber diese hat auch 25% mehr Treibstoff in den Tanks.
Das mit dem nur wenig längeren Tanks <20%, etwas höherem ISP führt zu erheblich höherer Nutzlast.
Ob das dann wirklich 30% sein werden hängt natürlich auch von der Mission ab.
–
Liege ich eigentlich richtig?: Die Ariane 5, die Proton und die Delta kann ja eigentlich auch schwerere Satelliten in die geostationäre Umlaufbahn bringen als der Mark gerade nachfragt.
Also es sieht für mich so aus als ob man gerade nichts kommerzielles starten möchte was die großen Raketen ausnutzen würde.
Mir ist auch klar, daß wenn man irgendwann mal zum Mond oder zum Mars möchte erheblich größere Raketen gebraucht werden aber das ist erst dann was für kommerzielle Anbieter wenn es wie bei der Versorgung der ISS durch die NASA frei ausgeschrieben wird.
Ich freue mich schon auf den Text: 200 Tonnen (davon 50 Tonnen under pressure) pro Jahr sanft auf dem Mond landen nicht weiter als 500m von vereinbarten Aufsetzpunkt. Zeitraum 10 Jahre für 20 Milliarden.
Nicht ganz, bei Proton-M liegt die Nutzlast mit Briz-M auf GEO nur bei etwa 3,7 Tonnen, auf Transferbahn etwas mehr als 6000 kg (Inmarsat-5 F3 hatte 6070 kg). Eine Steigerung der Nutzlast mit Wasserstoff oder Acetam wird es nicht geben.
Mit Ares-5 wäre die Beförderung eines Moduls mit 20 Tonnen auf dem Mond möglich, ja hier sehen wir schon die gigantische Herausforderung an einer Mondbasis als auch an Trägerraketen, ganz zu schweigen von den Kosten. Bis 2030 als auch einen Marsflug werden wir nicht erleben.
Nachtrag: http://www.americaspace.com/?p=86711
Da steht ne genaue Betrachtung
So schnell habe ich noch keine spaceX Wette gewonnen. Nach dem artikel: “ enabling a 27-percent payload hike to low-Earth orbit and a somewhat smaller increase to GTO.“
Auch scheint der Autor nicht so genau zu wissen was er nun schreiben soll. Meistens ist von 33% more Performance die Rede, aber wenns um die Nutzlast geht dann sind eben nur 27% oder weniger….
Interessant auch zu wissen, das die „neuen Merlin“ alte Merlins sind, nur wurden die bisher mit 80% ihrer Leistung betrieben, nun mit 100%. Da wird man nicht lange warten müssen bis sich die Probleme häufen.
o.O
Niemand hatte hier eine Wette abgeschlossen!
—
Ich bin bereit eine Wette einzugehen. Die Vergrößerung der Nutzlast wird größer sein als die prozentuale Vergrößerung der Startmasse (8%).
Ich geh sogar weiter und behaupte, dass die Nutzlast sich um mindestens 10% vergrößern wird.
LEO 13.150 x 1.1= 13.285 x kg
Hand drauf?
LEO 13.150 x 1.1= 13.285 x kg
Das Ergebniss in kg wird sicherlch passen, mehr wird aber nicht drin sein.
Der einzige Fehler in der Prognose ist, dass das keine 10% sondern nur 1% Steigerung der Nutzlast bei 8% Mehr Startmasse ist.
Sicher wird man mit mehr Schub Gravitationsverluste senken. Das voll/Leermasseverhältnis steigt auch wenn die Triebwerke bisher nur mit 80% Schub liefen, da man dann nur die Tanks verlängern muss. Ich habe nur Zweifel an den 30% von Klakow angemeldet, denn die halte ich für unmöglich. Da er aber das genau „simuliert“ hat habe ich ihm eine Wette angeboten, nur ihm es muss sich sonst keiner angesprochen fühlen.
Meine persönliche Prognose sind 13,4% mehr Nutzlast in den GTO. 13,150 x 1,1 = 14465. Aber vielleicht nimmst Du einen Taschenrechner auf dem „SpaceX“ drauf steht 🙂
Hallo Bernd.
Es gibt noch ein Pro für die Falcon Heavy. Eine funktionierende FH würde nämlich eine neue Diskussion um SLS aufkommen lassen. Du hast ja bereits selber einmal darüber nachgedacht.
Sind 2 FH besser als eine SLS?
Für aufwendige Missionen stellt sich die Frage, ob man mit 8 FH gegenüber 4 SLS mehr erreicht?
Wie sieht es aus beide Raketen zu kombinieren um das Optimum herauszuholen?
Was ist mit SLS Block II? Macht es überhaupt noch Sinn diesen zu entwickeln?
Diese Fragen würden durchaus auf den Tisch kommen.
Natürlich bleibt das Ganze aber einen politische Entscheidung. Die Senatoren welche SLS unterstützen, sprechen zwar gerne über die Möglichkeiten und Missionen die man nun erhält. Was sie weniger oft sagen, ist das SLS innerhalb des NASA-Budgets einen ziemlich selten gewordenen Geldtopf darstellt.
Hat man Unternehmen welche direkt oder indirekt von diesen Geldmitteln profitieren, dann ist die politische Unterstützung gewiss.
Sollten die „eigenen“ Unternehmen durch SpaceX aber weniger abkriegen, wird man sehen ob es Befürworter der Missionen sind, oder doch nur ein Befürworter des Geldtopfes.
P.S. Die letzten Wochen waren ganz angenehm (keine SpaceX Streitereien), doch ein klein wenig Action dürfte von SpaceX durchaus kommen, sonst wird es auf Dauer doch zu langweilig. 😉
Nun ja eine Schwerlastrakete gehört zu einem Programm bei dem sie gebraucht wird. Man entwickelt nicht einfach eine so, weil man sie „irgendwann“ mal brauchen kann. Daher halte ich die SLS für völlig überflüssig. Ob man sie daher durch x Falcon Heavy ersetzen kann auch – man kann sie im übrigen ersetzen, wenn man die Nutzlast stufenweise beschleunigt, das nur am Rande.
Das grundlegende Problem ist aber ein anderes. Auch wenn die SLS von Kritikern als zu teuer angesehen wird ist sie noch billig im Vergleich zu den Aufwendungen für Orion(MPCV) die es nun schon seit 2005 gibt. Ein Altair Mondlander oder eine Mondstation wären noch teurer – das ist ein Riesenunterschied zu den Sechziger Jahren, als die Saturn V den Hauptbrocken des Apolloprogramms ausmachten. Entsprechend kleiner sind auch die Einsparungen durch einen Ersatz.
„Sind 2 FH besser als eine SLS?“
Nein!. Für ein Mars-Komplex von 1500 Tonnen Startmasse wären mit FH etwa 30 Starts notwendig, das ganze führt zu extrem schwierigen Komplex besonders bei dynamischen Operationen, besteht die Möglichkeit von auseinanderfliegen der Module. Der Zusammenbau hätte 1 Jahr gedauert, nicht zu vergessen die Verluste an Treibstoff (Wasserstoff) in der Zeit. Aus ingenieurtechnischen Gründen wird so eine Variante weder von der NASA noch von Roskosmos erwogen. Mit nuklearen oder elektrischen Antrieben senken wir die Startmasse auf 750 und etwa 450 Tonnen. Mit FH wäre aber die Möglichkeit zB. den Marslander von 50 Tonnen an den Mars-Komplex ankoppeln, nicht mehr. Damit ist ein SLS von 150 Tonnen unerlässlich und somit eine Minimum für solche Flüge. Nun ja, erfordert auch gigantische Finazmittel, für USA ist das aber kein signifikantes Problem.
Zitat B. Leitenberger:
„Nun ja eine Schwerlastrakete gehört zu einem Programm bei dem sie gebraucht wird. Man entwickelt nicht einfach eine so, weil man sie „irgendwann“ mal brauchen kann. Daher halte ich die SLS für völlig überflüssig…“
Mittlerweile hat man schon sehr konkrete Ideen was man mit dem SLS anstellen möchte. Ein Plan der bis zur bemannten Marslandung führt. Das einzige Problem dabei mit die ISS: Die wird noch bis 2028 einen riesigen Haufen Geld an sich binden und so die richtige Raumfahrt über den niedrigen Erdorbit hinaus einige Jahre aufhalten.
http://www.nasaspaceflight.com/2015/09/sls-manifest-phobos-mars-2039/
http://www.nasaspaceflight.com/2015/09/nasa-considers-sls-launch-sequence-mars-missions-2030s/
Es ist halt wie die Frage nach dem Huhn und dem Ei. Irgendwas muss zuerst da sein, entweder das Programm oder die notwendige Hardware. Im Fall SLS hat man halt zuerst die Hardware konkretisiert die ein bemanntes BEO-Programm ermöglich welches letztendlich den Mars als Ziel hat. Besser so als Garnichts.
Laut RKK Energija von gestern, haben sich die Partner im MKS Programm (ISS) für den weiteren Betrieb der Station bis 2024 geeinigt.
Bemannte Marsflüge mit SLS? Bei einem Start alle zwei Jahre würde es Jahrzehnte dauern, um auch nur die Technik für einen einzigen Flug ins All zu bringen. Bevor dann die letzten Teile oben sind, funktionieren die ersten schon nicht mehr. Also kein Programm, eher eine Ausrede. Die Einzige vernünftige Anwendung für SLS wäre ein Mondprogramm. Aber gerade das will man ja nicht, obwohl man damit die Technik für ein Marsprogramm testen könnte. So sehen die Marsflugpläne in Wirklichkeit aus, nichts als heiße Luft.
Hast du die Links auch gelesen? Anfangs in der Entwicklungsphase ist die Startrate natürlich gering. Die wird dann aber auch hochgefahren wenn die ISS wegfällt. Es läuft dann auf zwei Starts pro Jahr und nicht ein Start alle zwei Jahre hinaus.
Aber selbstverständlich ist die SLS für Asteroiden und Marsflüge vorgesehen und gedacht, siehe NASA Dokumente. Ja, für ein Marsflug mit nuklearen Triebwerken müssen schon 3 Starts in kurzer Zeit erfogen und nicht innerhalb eines Jahres, das wäre aber nur Minimum.
Nur, hat das enzige Vehicle Assembly Building auch die Kapazität für 3-4 SLS oder müssen neue entstehen? Wäre eine Sachfrage an Bernd !
Eine weitere Steigerung der Nutzlast wäre mit 4 Kerosin Booster möglich, wir erhalten somit etwa 250 Tonnen, mit Methan um die 300 Tonnen. Damit senken wir die Startrate oder erhöhen beträchtlich die Nutzlast zu Marsoberfläche. Ob die NASA um 2040-50 das auch macht ???
Zwei SLS-Starts pro Jahr reichen für Mondflüge, jedenfalls solange man keine ständig bemannte Mondstation einrichten will. Für Marsmissionen ist das aber trotzdem noch viel zu wenig.
Nein, das geht nicht. NASA hat doch keine Absicht die Apollo Mondflüge mit einen Start zu wiederholen, wäre reine Geldverschwendung. Der SLS Träger ist noch dazu etwas schwächer als die Saturn-5.
Hallo Bernd,
ich habe das zwar Simuliert, aber um das wirklich genau zu machen, ist das Programm sicher nicht gut genug. Aber eines ist dir sicher klar, wenn die Oberstufe 24% mehr Treibstoff enthält, das Triebwerk ebenfalls ca. 16% mehr Schub hat, die Leermasse aber viel weniger als um 24% ansteigt, kommt bei gleicher Geschwindigkeit beim Brennschluss der ersten Stufe mindestens 24% mehr Nutzlast an, oder liege ich da falsch?
Mein größtes Problem stellt das Simulationsprogramm für die erste Stufe dar, weil dies sicher den ISP von SL bis nahe Vakuum nicht ändert. Die Frage ist ob ca. 4,5% mehr Treibstoff und ca. 16% mehr an Schub genug sind um eine Oberstufe mit ca. 26%(GTO) (24% mehr Treibstoff 450kg_Leermasse 1,5t GTO) auf die gleiche Geschwindigkeit zu bringen oder nicht?
Das Verhältnis Masse_Hauptstufe/Masse_Oberstufe ist ca. 4 zu 1, also entsprechen die ca. 26% ca. 6,5% mehr Masse der Hauptstufe, zusammen mit den 4,5% mehr Treibstoff schätze ich die Startmasse auf 12%.
Die Frage ist jetzt ob der immer noch höhere Schub ( 16%) und die 4,5% mehr Treibstoff ausreichen um auf die gleiche Geschwindigkeit bei Brennschluss zu kommen?
Eines steht aber fest, die 30% die von Elon Musk genannt wurden, kann sich kaum auf Nutzlasten ins LEO beziehen.
Nachtrag, ich hatte einen Fehler in der Rechnung drin, die ca. 26% höhere Masse der Oberstufe für GTO, machen nur ca. 26%*504t/101t=5,2% aus, die 4,5% mehr Treibstoff entsprechen ca. 17t mehr Treibstoff. Zusammen komme ich auf 43t, die Angaben von SpaceX sagen hier 543,3t, für die F9 v1.1 weiß ich von 505t, meine Rechnung ist also ca. 10% höher.
Die Frage ist jetzt ob die Erststufe mit den 4,5% mehr Treibstoff und 16% mehr Schub bei Brennschluss die selbe Geschwindigkeit wie die F9 v1.1 erreicht und wie sich die ca. 26% mehr Masse der Oberstufe Nutzlast auswirken. Ein Vergleich der wahrscheinlichen Leermassen Nutzlasten mit der Startmasse der Oberstufen mit Nutzlasten ergibt ein um 1,6% höheres Voll/Leermassenverhältniss der v1.2 zu v1.1.
Ich vermute mal das die erste Stufe ihren Brennschluss bei etwas kleinerer Geschwindigkeit hat als die F9 v1.1. Dies wirkt sich gut auf die Wiederverwendung aus weil weniger Treibstoff zum
Abbremsen nötig wird. Die Erhöhung des ISP durch Verlängerung der Düse bringt nochmals 1% bei der Oberstufe. Diese 1% erscheint zunächst nicht so viel, aber das sind ca. 2,5*348s*9,81/100=85m/s
Zur Nutzlast der Falcon 9 v1.2: SpaceX behauptet, dass sie die Nutzlast, die die v1.1 ohne Bergung der Unterstufe hatte, mit der v1.2 auch bei Bergung der Unterstufe (wohl auf der schwimmenden Plattform) erreichen. Da SpaceX künftig auf Wiederverwendung setzen will, publizieren sie keine Nutzlasten ohne die Bergungsoption mehr.
Ob das klappt, werden wir sehen. Soll ja schon der nächste Start eine v1.2 mit Satelliten für den GTO* und mit Bergungsoption sein.
Durch das Entwicklungsprojekt „Große Methanrakete“ von Spx macht die Firma die Entwicklung der FH selbst überflüssig. Der letzte Stand für den Gesamtschub der für die erste Stufe geplanten 9 Methantriebwerke soll bei jeweils 2300kN liegen. Und damit also im Prinzip genau auf dem FH Niveau. Entweder ist diese Methanrakete nur ein PR Gag oder die FH ist überflüssig und wird wie die F5 erst gar nicht gebaut werden.
Ist hier jemandem bekannt ob das Projetk FH eingestellt wird?
Bei dem Slalomkurs der Heavy und der „Großen Methanrakete“ haben offenbar ja selbst die eingefleischtesten SpaceX Fanboys langsam die Orientierung (aber nicht den unbedingten Glauben) verloren.
So sollte die Heavy ja schon 2013 fliegen, worauf dann schlagartig alle anderen Launchprovider pleite gehen würden.
Dann sollte das Raptor Triebwerk (man wußte es genau!) 6910 kN Schub bei einem ISP von 320, im Vakuum 8.240 kN Schub bei einem ISP von 380 liefern. Ein Single-Core besteht aus 9 Triebwerken; der voll ausgebaute Träger liefert 500t Nutzlast in „den LEO“ bei voller Wiederverwendbarkeit.
Mittlerweile wird erheblich zurückgerudert; der letzte Entwurf soll angeblich 30 oder mehr Triebwerke in der 1. Stufe haben, bei einer deutlich reduzierten Nutzlast.
Aber es war ja alles keine Spekulation wurde den Skeptikern gesagt, sondern eindeutig durch SpaceX Aussagen belegt, jaja.
Vielleicht können uns aber die hiesigen SpaceX Experten mal aufklären, was denn nun wirklich Sache ist, tschuldigung, sein soll.
Bynaus, Klakow? wie wärs?
Den Glauben haben sie auch nicht nach Jeff Bezos aktuellem „Showstehlen“ verloren, war auch nicht zu erwarten. (Wobei einige ihrer Ausreden echt schon putzig sind, siehe ein bestimmtes Forum…)
Vineyard, es besteht sehr wohl ein Unterschied zwischen Blue Origin und SpaceX. Blue Origin ist aus dem Schwebeflug heraus gelandet. Das SpaceX das auch beherrscht, hat man bereits an den Grasshoppern gesehen. Spacex Antrieb hat außerdem eine weitaus bessere Regelbarkeit, da man acht von neun Triebwerken einfach ausschalten kann. Blue Origin schafft es nur auf minimal 20 Prozent des Maximalschubes. Da der Booster trotzdem in den Schwebeflug gehen kann, bedeutet dies nichts anderes, als dass allein das Leergewicht des Boosters mehr als 20 Prozent des maximal möglichen Startgewichtes betragen. Unter diesen Bedingungen ist das System aber nur für Suborbitalflüge geeignet. Die Herausforderungen für SpaceX und das von Blue Origin geplante Orbitalvehikel sind ganz andere.
Eins hat Spacex mit Sicherheit erreicht: Daß inzwischen auch andere Firmen an wiederverwendbaren Raketenstufen arbeiten. Wenn sie nicht bald mit ihrer Stufe eine weiche Landung schaffen, sind sie irgendwann die einzige Firma, die keine wiederverwendbate Rakete hat.
Oh the irony…. 😀
Eine Landung aus dem Schwebeflug heraus schafft SpaceX auf keinen Fall, denn schon die minimale Schubkraft eines einzigen Merlins ist höher als die Landemasse der Stufe. Man sollte sich hier keinesfalls von Grasshopper täuschen lassen, dieser ist zusätzlich mit Gewichten beschwert, damit ein Schweben überhaupt möglich ist. Eine normale Falcon 9 Erststufe kann das nicht, dazu ist sie zu leicht. Die Zündung des Triebwerks bei der Landung muss genau getimt sein, erfolgt sie zu spät, schlägt die Stufe hart auf, erfolgt sie zu früh, hebt die Stufe wieder ab. Das macht das Landeverfahren der Falcon 9 auch so kompliziert. Selbst im günstigsten Fall glaube ich nicht, das mehr als 70 % der Landungen gelingen werden, am Anfang sogar noch deutlich weniger. Dazu kommt die Aufarbeitung der Stufen. Ab die wirtschaftlich machbar ist, daran habe ich massive Zweifel. Die Chancen stehen sehr gut, das die Kosten einer wieder verwendeten Stufe höher sind als einer neuen Stufe.
Solange das Triebwerk regelbar ist, ist es eigentlich egal, ob der Schub klein genug für einen Schwebeflug ist.
Man muss das Triebwerk nur einigermassen genau zum richtigen Zeitpunkt starten.
Dann aber die Regelkette –verbleibende Höhe Istgeschwindigkeit Sollgeschwindigkeit einzustellender Triebwerksschub– möglichst genau steuern.
Das ist keine Frage der Physik sondern eine Frage der Güte der Steuerung. Das hat die Nasa schon vor fast 50 Jahren mit analoger autonomer Regeltechnik geschafft.
Wenn man sich aber zum Üben als Ziel eine kleine schwankende Plattform im Meer aussucht….
Vielleicht sollte man auch mal über ein Kaltgas-RCS nachdenken. Ist bestimmt leichter als „Ballast“-Treibstoff wenn man keine Zeit für die Stabilisierung unmittelbar vor dem Aufsetzen hat.
Kann mich also nur Elendsoft anschliessen
bernie
PS: Frage am Rande: Könnte der Booster der F9 bei einem Start in Vandenberg (polare Umlaufbahnen) irgendeine große öde Fläche in Nevada oder so erreichen?
Das ist ja das Problem, das hier viele Punkte zusammenkommen, damit eine erfolgreiche Landung möglich ist. Bei SpaceX ist die hohe Schubkraft der Triebwerke das Problem, es gibt keine Möglichkeit wie bei Blue Origin noch Korrekturen im Endanflug vorzunehmen. Das macht es unmöglich, auf kurzfristige dynamische Prozesse noch Einfluss zu nehmen, sei es Wellengang, Fallwinde oder ungenauer Anflug. Da wird jede Landung zum Glücksspiel.
@Mario: Genau das meine ich doch.
@Bernie: Mit welchem Vehikel? Das jemals eine Raketenstufe vor Blue Origin senkrecht gelandet wäre, ist mir neu.
Wäre es da nicht sinnvoller, vom Meer aus zu starten? Die Startplattform könnte dann so positioniert werden, daß eine Landung auf festem Boden möglich wäre. Zumindest das Problem mit einem schwankenden Landeplatz gibt es dann nicht. Und so ganz nebenbei könnte man am Äquator starten, was die GTO-Nutzlast steigern würde. Man muß nur nicht immer alles anders machen als der Rest der Welt…
@Bernie:
Bei Vandenberg gehen alle Starts nach Süden, da ist nichts zum Landen da.
@Alle anderen
Wie schnell sich bei SpaceX alles ändert (auch das ist ja Tenor meines Artikels) seht ihr darin dass ihr nun alle über die Landung auf der Plattform diskutiert, SpaceX aber an Land landen will.
Ich habe inzwischen die Überzeugung dass das auch ernst gemeint ist. Durch die Geheimniskrämerei meint man das das was SpaceX jetzt macht, auch ihr Ziel ist. Zumindest bei der Falcon 9 ist es aber so, dass erst die dritte Version die Nutzlast erreicht die SpaceX schon vor dem Jungfernstart der ersten publiziert hat. Das war also das Endziel, nur hat man es erst mit zwei Zwischenversionen erreicht. Dasselbe erklärt dann auch warum jeder mit den vorherigen Versionen zum Schluss kommt eine FH Heavy hat nie die angegebene Nutzlast.
In der Software nennt man das inkrementelle Entwicklung, ist aber in der Raumfahrt eher unüblich. Aber Ariane 1-4 wurden auch nach dem Prinzip entwickelt.
@Mario:
Warum soll das unmöglich sein? Der Korridor in dem man regeln kann wird nur immer schmaler je näher man sich dem MECO nähert.
Das erhöht den Anspruch an die Steuerung und vor allem die Regelglieder. Natürlich ist das schwenken eines Zenterschweren Triebwerks zur Lagekontrolle kurz vor dem Aufsetzen nicht hilfreich und in deinem Sinne für kurzfristige Korrekturmanöver unmöglich.
@Aaron Kunz: Hab ich was von Blue Origin geschrieben? Nee. Nasa. Surveyor-Missionen Mitte der Sechziger. Zugegeben keine Atmossphäre, keine Wellen, angepasstes Triebwerk. Aber unbekanntes Terrain, autonom, KEIN SCHWEBEFLUG und erfolgreich.
bernie
@Bernd L.: Da sind doch die 3 scheinbar unbewohnten Inseln. Und nahe genug am Startplatz, was ja Sinn der Übung ist…
bernie
@Bernie: Ist angesichts der geringeren Schwerkraft und de fehlenden Atmosphäre und der unterschiedlichen Form auch nicht wirklich vergleichbar.
Zitat Bernie: >Vielleicht sollte man auch mal über ein Kaltgas-RCS nachdenken.<
So ein RCS ist bei den bisherigen Landungen eh schon aktiv gewesen. Sieht man ganz gut bei dem einem Video einer Landung kurz bevor die Stufe umfällt wie das RCS mit vollem Schub oben an der Interstage verzweifelt versucht die Stufe senkrecht zu halten…
Hier Video wo man das sieht: https://www.youtube.com/watch?v=BhMSzC1crr0
Das Elon ein wenig angefressen ist, kann ich schon verstehen. Er hat ja geschickt einiges an PR um den Aspekt seiner „einzigartigen“ Fähigkeiten zum Thema Landung einer Rakete unter die Leute gebracht. Und nun kommt der eher stille Bezos und dem gelingt es. Wenn auch nicht im ersten Anlauf.
Und die Tweets und sonstigen Äusserungen der beiden Herren nach der Landung sind aus beiden Richtungen nicht falsch, aber auch nicht vollständig.
Beide Unternehmen verfolgen letztlich das gleiche Ziel:
Entwicklung eines Trägers, der Lasten (incl. Menschen) in einen Orbit und ggf. darüber hinaus bringt. Und der dann noch durch Landung ohne aufwändige Restauration wiederverwendbar und dabei deutlich billiger als bisherige Systeme ist.
Dabei ist der Weg aber unterschiedlich:
SpaceX hat erst mal einen Träger entwickelt, der Nutzlasten in den Orbit bringt und damit schon mal Geld erwirtschaftet. Diesem Träger wird jetzt Zug um Zug die Landefähigkeit beigebracht.
Blue Origin hat einen kleinen Demonstrator entwickelt, der gerade die magischen 100 km schafft, aber dafür tatsächlich punktgenau landet. Diesem Demonstrator werden nun größere Versionen folgen, die irgendwann dann auch in den Orbit fliegen.
SpaceX kämpft nun damit, dass selbst ein einziges Triebwerk im gedrosselten Modus immer noch zuviel Schub für eine einfachere Steuerung beim aufsetzen liefert. Ich kann dass selbst nicht ausrechnen, aber vielleicht sollten sie für die Landung ein paar Dracos zwischen die Merlins schrauben um damit die letzten Meter feinfühliger abzufedern.
Außerdem lässt man sie noch nicht an Land landen, wo man mehr Platz hätte und nicht auch noch metergenau eine winzige Plattform treffen muss.
Nebenbei muss die F9 noch ein bisschen getuned werden, damit sie trotz großer Nutzlasten noch Reserven für eine Landung hat.
BO steht vor dem Problem, sein System nun größer zu skalieren. Dabei können sie immer die Abmessungen des Trägers so passend zu den Triebwerken wählen, dass die Landefähigkeit (Schwebeflug) so wie gehabt erhalten bleibt. Darunter könnten aber die Nutzlasten leiden. Und ob man in der Zeit mit den Touristen, die man suborbital schweben lässt, genug Geld verdient?
Aber sie verkaufen ja auch noch Triebwerke an andere Firmen. Das bringt sicher auch noch Dollars.
Ich finde beide beeindruckend. Beide realisieren interessante Ideen und mischen den Markt der Träger auf.
Wobei da noch Sierra Nevada mit dem Dreamchaser im Hintergrund lauert. Deren Konzept gefällt mir noch am besten. Ich bin gespannt, wann sie es in den Orbit schaffen.
Landen ist für die das kleinste Problem. Ist am eim Prinzip ein Flugzeug. Und bei ihrer Bruchlandung haben sie das Gerät immerhin nicht vollständig zerstört, wie die anderen…
Aber es fehlt ihnen noch der Dreh, wie sie denn in den Weltraum kommen und damit auch noch Geld verdienen.
Das kommende Jahr dürfte spannend werden.
Zum Start vom Ozean aus: Anscheinend überwiegen die Nachteile. Der einzige Anbieter, der das bisher gemacht hat (Sea Launch), ist pleite. Warum sollte es SpaceX also erneut versuchen? Zumal SpaceX gerade bei den besonders lukrativen staatlichen Missionen (bemannte Flüge für die NASA, Air Force, NRO) eher nicht die Erlaubnis für den Start von außerhalb des US-Territoriums erhalten wird.
Wenn das mit der Landung klappt, wird SpaceX zudem verschiedene Missionsprofile fliegen. Von kleinster zu größter Nutzlast ist das wie folgt:
* Falcon 9 mit Rückflug der Erststufe zum Startplatz inkl. Landung dort
* Falcon 9 mit Landung der Erststufe auf der schwimmenden Plattform
* Falcon 9 mit Verlust der Erststufe
* Falcon Heavy mit Rückflug aller drei Cores zum Startplatz
* Falcon Heavy mit Rückflug der beiden Booster-Cores zum Startplatz, Landung des mittleren Core auf der Plattform
* Falcon Heavy mit Rückflug der beiden Cores zum Startplatz, Verlust des mittleren Core
* Falcon Heavy mit Verlust aller drei Cores
Aufgrund des hohen Treibstoffbedarfs, um die drei Cores zum Startplatz zurückzufliegen, hat die „kleinste“ F9H gegenüber der expandable F9 wahrscheinlich nur um die 50% mehr Nutzlast.
Zwischenfälle können das Missionsprofil dann auch noch kurzfristig ändern. Kommt es bei einem Falcon-9-Start zum Beispiel eine Minute nach dem Start zu einem Triebwerksausfall, steigen die Gravitationsverluste und damit der Treibstoffverbrauch deutlich an. Dann verzichtet man halt auf die geplante Landung, so dass der Treibstoff in der Unterstufe zumindest reicht, um die vorgesehene Höhe und Geschwindigkeit für die Abtrennung der zweiten Stufe zu erreichen, und so die Mission aus Sicht des Satellitenbetreibers zu retten.
Natürlich würde die BFR, so sie denn jemals Realität wird, die F9H überflüssig machen. Aber wir alle wissen, dass SpaceX manchmal doch etwas länger braucht als geplant. Und von daher ist die F9H definitiv nicht überflüssig.
Genauer gesagt der einzige kommerzielle Anbieter. Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/San-Marco-Plattform
Da auch Zenit-Starts von Baikonur angeboten wurden, lag die Pleite wohl nicht an den Starts von See aus, eher an der mangelnden Zuverlässigkeit cer Rakete.
Ich glaube nicht an einen größeren SpaceX-Träger oberhalb der Falcon Heavy. Schon diese ist (wenn die geplanten Werte einigermaßen stimmen) zu groß und wird selbst bei Doppelstarts nie die volle Nutzlast ausschöpfen können. Ein noch größerer Träger hätte da noch größere Probleme, ganz abgesehen davon, das SpaceX zumindest in absehbarer Zeit das nötige Kleingeld für eine solche Entwicklung fehlt. Schon vom Raptor-Triebwerk hört man kaum noch etwas, die Entwicklung scheint sich deutlich länger hinzuziehen als beim Konkurrenztriebwerk BE-4 von Blue Origin. Während BO klare Ziele mit seinem BE-4 hat, könnte ich mir aktuell keinen Einsatzzweck für das Raptor vorstellen, es sei denn, man will die Falcon 9 auf Methan und das Raptor umstellen.
Natürlich ist Musk sauer auf Blue Origin, das sie es vor ihm geschafft haben, eine Stufe wieder sanft zu landen, aber man ehrlich, wer immer so groß den Mund aufreißt wie Musk und das Blaue vom Himmel herunter verspricht, muss sich nicht wundern, wenn er immer mal wieder auf den Boden der Tatsachen zurückgeholt wird. Wenn er mal etwas weniger großspurig auftreten würde und realistische Ziele setzen würde, wäre mir die gesamte Firma gleich viel sympatischer.
Ein wesentlicher Punkt für das nichtvorhandensein von sinnvollen Nutzlasten für Schwerlastraketen dürfte sicher auch der exorbitante Preis solcher Raketen mitsamt der notwendigen zusätzlichen Infrastruktur sein.
Nur mal angenommen, SpaceX (oder auch einem anderen Hersteller) gelingt es tatsächlich, seine Rakete so wieder zu landen, dass sie mit nur wenig Aufwand wieder verwendet werden kann.
Dann würden die Kosten auch für schwere Lasten drastisch sinken. Das würde dann auch weitere Projekte ermöglichen, die heute einfach auf Grund des Preises undenkbar sind.
z. B. könnte Bigelow seinen Traum von großen Hotel-Modulen verwirklichen.
Oder man nutzt die zusätzlichen Last-Reserven einer großen Rakete, um auch weitere Teile rückholbar zu machen. Dazu würde man ja zusätzliche Hitzeschilde, Fallschirme, Tragflächen, etc. brauchen. Das muss ja auch irgendwie hoch kommen.
Das könnte die Idee zumindest hinter der Falcon Heavy sein.
Das SpaceX nicht wirklich viel in eine große neue Rakete investiert, könnte daran liegen, dass sie noch Potential in der Weiterentwicklung der F9 sehen.
Andererseits: waren da nicht auch Meldungen zur möglichen Produktion größerer Raketen am neuen Startplatz in Texas? Eine Produktion quasi direkt neben der Startrampe würde die ganze Logistik dramatisch vereinfachen.
Bei der SLS steht meiner Meinung nach eher der Faktor „Beschäftigung der bisherigen Shuttle-Infrastruktur“ (Mitarbeiter, Firmen) im Vordergrund.
Eine Art Panikreaktion auf die zu früh eingemotteten Shuttles.
Hier haben rein parteipolitische Erwägungen eine entscheidende Rolle gespielt.
Die Shuttle-Technik weiter zu entwickeln wäre auch möglich gewesen, wenn noch 2 Shuttles aktiv betrieben worden wären.
Die Mini-Shuttles des Militärs oder die überarbeiteten Booster (die mit Flüssigtreibstoff) der SLS zeigen ja, dass das durchaus möglich ist.
Damit hätte man sich einiges an Ärger mit den Russen erspart und gleichzeitig die eigene „Weltraumkompetenz“ hoch gehalten.
Aber unter US-Politikern ist es wohl eher angesagt, zig Milliarden in militärischen Aktionen / Gerätschaften zu verbrennen (dahinter liegen natürlich noch viel mehr Arbeitsplätze und zusätzlich Geld und Macht), als in der meist friedlichen NASA und langhaarigen Forschern…
Aber das ist ein anderes Thema…
Bei Spacex hat man wohl inzwischen gemerkt, daß man noch nicht mal für die F9H eine volle Nutzlast zusammenbekommt. Eine Schwerlastrakete ohne Aufträge ist ein klares Verlustgeschäft. Eine F9H kann man notfalls noch auseinandernehmen und die Stufen als normale F9 starten. Dann bleibt das finanzielle Risiko in Grenzen.
@Elendsoft
Die Idee hinter der Falcon heavy ist es doch nicht womöglich sogar kommerziell eine 50t-Nutzlast in den LEO oder eine 20t-Nutzlast in den GTO zu bekommen. Da gibt’s ja momentan nichts am Markt. SpaceX entwickelt die Heavy um damit primär die lukrativen Regierungsnutzlasten in den GTO/GEO die bisher auf den EELV flogen und für die normale Falcon 9 zu schwer sind zu starten und sekundär um auch am freien Markt ein paar schwere GTO-Nutzlasten abzugreifen. Das bewegt sich also im Bereich ~5t bis ~13t GTO. Da ist die Heavy natürlich eigentlich überpowert aber so hat man eben die Reserven die man zur Wiederverwendung aller drei Cores braucht. Man braucht keine volle Ausnutzung der Nutzlastkapazität der Falcon Heavy damit das Geschäftsmodell funktioniert.
Dass sich die Entwicklung nun so lange hin zieht und der Erststart dauernd verschoben wird hat nichts mit einem Mangel an Nutzlasten zu tun… Das hat eher mit einem Mix aus technischen Schwierigkeiten (es ist hat doch nicht so einfach wie es erscheint mehrere Core zu bündeln, sieht man auch an der Delta Heavy) und der noch nicht abgeschlossenen Entwicklung der normalen Falcon 9 zu tun. Man will wohl warten bis die vermeintlich letzte Ausbaustufe (inoffiziell v1.2) eingeführt ist bevor man dann die Heavy angeht.
Das Geschäftsmodel funktioniert aber nur so lange, wie die Wiederverwertung tatsächlich funktioniert. Klappt das mit der Landung aber nicht zuverlässig bzw. (was ich vor allem vermute) erweist sich die Wiederverwendung erfolgreich gelandeter Stufen als wirtschaftlich unsinnig, was dann? Dann hat man einen Träger, der zu teuer ist. Das ist halt das Problem bei SpaceX: Durch die Weigerung, Feststoffbooster zu verwenden ist die Nutzlast der normalen Falcon 9 im Vergleich zu den EELVs eingeschränkt. Diverse Nutzlasten, die eine Atlas V 401 (ohne Booster) noch starten kann, benötigen zwingend eine Falcon Heavy. Die dürfte aber für das DoD wegen der zusätzlichen Anforderungen auch nicht unter 200 – 220 Mio Dollar zu haben sein. Findet man keine geeignete Zweitnutzlast, weil es das DoD eilig hat, so ist die Falcon Heavy ganz schnell teurer als ein EELV-Träger.
@Kai Petzke: Je nach Kosten der Überholung und Fortschreiten der Wiederverwendung wird man eher eine Falcon Heavy bei Wiedergewinnung aller drei Stufen starten lassen als eine Erststufe ganz aufzugeben.
@Elendsoft: Soweit ich weiß, war das Problem, das wesentliche Teile der Zenit aus der Ukraine kommen.