Monat: April 2010

Project ?????ó??????: Einführung

Posted on by KevinG

Beim Projekt ?????ó?????? (griechisch für „Stratosphäre“) handelt es sich um ein Projekt, in dem es darum geht, mit Hilfe von kleinen, unbemannten Ballons die Stratosphäre zu erforschen. Um die Durchführung dieses Projektes zu gewährleisten müssen möglichst kleine und leichte Messinstrumente gebaut werden,  und der ganze allgemeine Aufbau ist schon eine Herausforderung. Den Namen habe ich gewählt, weil die gesamte Physik auf Theorien und Messungen aus dem antiken Griechenland fußt.

Die Idee dazu kam von einem Freund aus Ljubljana, Slowenien (ebenfalls Physikstudent), der sehr an der Arbeit mit ferngesteuerten Flugzeugen interessiert ist. Er brachte mich auf die Idee, einen unbemannten Ballon zu  verwenden. Ich erinnerte mich daran, dass es in demselben Raumfahrt-Forum, in dem ich ihn kennengelernt hatte, einen Niederländer gab, der solch ein Stratosphärenprojekt durchführen wollte und auch einen deutschen Elektroniker dafür gefunden hatte. Mit diesem Elektroniker bin ich noch in Kontakt, der Niederländer hat sich trotz einem geplanten Treffen in Osnabrück letzten Sommer wegen Zeitmangel aus dem Projekt zurückgezogen.

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Ariane 5 – sinnvolle Upgrades

Posted on by Bernd Leitenberger

So ich hoffe ihr seid alle gut in den April gekommen und nicht auf meinen plumpen Aprilscherz mit SpaceX reingefallen. Sorry, aber ich bin nicht sehr fantasievoll in solchen Dingen. Nachdem die ESA nun ja schon die Ariane 6 plant, will ich mal als Gegenakzent skizzieren, was mit der Ariane 5 möglich ist. Einiges davon ist auch Thema des nächsten Buches und dort ausführlicher dargestellt. Ich will dies im folgenden durch einige eigene Bemerkungen ergänzen. Thema sollte sein: Wie weit kann die Nutzlast der Ariane 5 noch sinnvoll und preiswert erhöht werden?

Neues Vulcain 3 Triebwerk

Snecma und ESA haben zusammen untersucht wie ein Vulcain Mark III aussehen sollte. Ziel ist es nicht nur die Nutzlast zu steigern, sondern auch die Produktionskosten. Das Vulcain ist schon immer der wunde Punkt der Ariane 5 gewesen. Zum einen ist es der teuerste Teil der Rakete. Schon ein Vulcain 1 kostete rund 15 Millionen Euro in der Fertigung. Zum anderen wurde Ariane 5 während der Planungen immer schwerer und die Zentralstufe stieg im Gewicht von 130 auf 170 t, während der Schub des Vulcains gleich blieb. Daraus resultieren hohe Gravitationsverluste – bedingt zum einen durch die längere Zeit die Orbithöhe zu erreichen und zum anderen durch die geringe Beschleunigung nach Wegfallen der Booster. Der Hauptnutzen des Vulcains 2 ist daher durch einen höheren Schub diese zu reduzieren, der spezifische Impuls ist weitgehend gleich geblieben. Folgende Optionen wurden untersucht:

  • MC 1500G: Leichtes Upgrade des Vulcain 2 auf 1.500 kN Schub mit überschaubaren Entwicklungskosten: 700 kg mehr Nutzlast
  • MC 1700G: Neues Triebwerk mit höherem spezifischen Impuls und 1.700 kN Schub: 1.500 kg mehr Nutzlast
  • MC 2000: Sechs verschiedene Typen von Triebwerken mit 2.000 kN Schub: Zwischen 1.000 und 3.400 kN mehr Nutzlast.

ESA/SNECMA schlugen das MC 1500G vor, wahrscheinlich wegen der geringsten Entwicklungskosten. Ich würde das MC 1700G bevorzugen. Es liegt nahe des Schuboptimums und offeriert mehr Möglichkeiten eine schwerere Oberstufe zu transportieren. Zudem ist der Gewinn an Nutzlast deutlich höher. Jeder der MC 2000 Typen hat irgendwelche Nachteile. Der wohl leistungsstärkste wäre ein Triebwerk mit „staged Combustion“ Prinzip. Dies wurde jedoch bei der Vulcain Entwicklung untersucht und wegen zu hoher Kosten verworfen. Ich kenne auch kein LOX/LH2 Triebwerk mit diesem Prinzip, das preiswert wäre. Wenn dann wäre es sicher eine Option für ein mehrfach verwendbares Raumgefährt, aber nicht für Ariane. Continue reading „Ariane 5 – sinnvolle Upgrades“ →

Aufklärung zum Aprilscherz

Posted on by Bernd Leitenberger

Wie die meisten bemerkt haben war der gestrige Eintrag zum Thema SpaceX ein Aprilscherz. Ein guter Aprilscherz ist ja einer der zumindest möglich sein könnte, so habe ich mir Mühe gegeben und ich hoffe es ist ein guter geworden. Daher heute mal eine kleine Aufklärung:

  • Höherer spezifischer Impuls durch andere Kohlenwasserstoffe – das ist möglich und wurde auch schon so gemacht. Das die Sojus U2 nicht mehr fliegt hat vor allem wirtschaftliche Gründe – das synthetische Benzin war erheblich teurer als normales. Ersetzt man RP-1 durch N-Pentan, den ersten bei Zimmertemperatur flüssigen Kohlenwasserstoff, so steigt bei dem Merlin z.b. der Vakuumimpuls um 70 m/s und nähert sich langsam den SpaceX Angaben….
  • Katalysator: Katalysatoren sind bei Raketen nicht ungewöhnlich: Feststofftriebwerke setzen Katalysatoren (Eisenoxid) ein. Sie sind jedoch nicht verbreitet bei flüssigen Antrieben und zwar aufgrund der geschilderten Problematik: Die besten Katalysatoren sind Metalle (Palladium ist übrigens ein solcher wirklich in der chemischen Industrie eingesetzter Katalysator, es ginge wahrscheinlich aber auch das preiswertere Silber oder Nickel) und sie lösen sich im Treibstoff nicht auf. Tatsächlich würden Katalysatoren, wenn sie praktisch eingesetzt werden könnten, viel helfen: Ein Raketentriebwerk erreicht keine vollständige Umsetzung und es ist kaum möglich die Gleichgewichtslage zu verschieben um z.B. weniger Kohlendioxid und mehr Kohlenmonoxid entstehen zu lassen. Sie hängt nur von der Temperatur ab. Spätestens wenn die Gase den Düsenhals passieren, wird es eingefroren, weil nun die Gase rapide abkühlen (Ein Fehler den viele bei der Simulation mit dem NASA Programm FCEA machen, ist hier bei der Simulation den falschen Haken zu setzen und so unrealistisch hohe Impulse zu bekommen). Nur es geht eben nicht in der Form und ein Metallgitter in der Brennkammer würde schnell bei den Temperaturen verdampfen. Continue reading „Aufklärung zum Aprilscherz“ →

Neues von SpaceX

Posted on by Bernd Leitenberger

Nachdem ich den Artikel von Eigen Reichl über SpaceX gelesen habe, dachte ich mir: Mal sehen was die für positive P&R bezahlen. Und tatsächlich es gibt ein Programm für Pressekontakte, bei denen nicht nur weiteres Material über die Falcon 9 und Dragon zur Verfügung gestellt wird, sondern auch eine Aufwandsentschädigung für Pressearbeit geleistet wird. Es hat eine Weile gedauert, bis wir die Konditionen ausgehandelt hatten, aber mit dem Hinweis auf meine schon existierenden Falcon Webseiten wurden wir dann doch handelseinig. Nun muss ich diese allerdings umschreiben, bis dahin sind sie offline genommen. Dafür habe ich exklusiv Informationen über die Technik bekommen, die ich erstmals in Deutschland veröffentlichen kann. Allgemein verfügbar werden sie erst beim Launchmanifest des ersten Falcon 9 Fluges sein.

Heute möchte ich in diesem Artikel einmal zwei der großen Widersprüche aufklären, die mich selbst beschäftigt haben. Das eine ist der hohe spezifische Impuls des Merlin in der Falcon 9 Zweitstufe. Erreicht wird dies durch eine Reihe von Technologien. Zuerst setzt SpaceX in der Zweitstufe eine besondere Kohlenwasserstofffraktion ein. Dies ist nicht neu. Schon die Sojus U2 setzte eine besondere Mischung namens „Sintin“ ein, um den spezifischen Impuls zu steigern. SpaceX benutzt dazu eine Kohlenwasserstofffraktion, die reicher an Wasserstoff ist und weniger ungesättigte und ringförmige Kohlenwasserstoffe enthält. Dadurch ist der spezifische Impuls automatisch höher. Continue reading „Neues von SpaceX“ →