Neues von SpaceX: Die Bierfaßrakete

Heute wieder ein Gastbeitrag von Elendsoft über eine den Bloglesern sehr bekannte Firma:

SpaceX hat ein Problem: Obwohl sie ursprünglich angetreten sind um die Startkosten deutlich zu senken, werden ihre Raketen immer teurer. Ein wichtiger Faktor ist dabei die geringe Stückzahl. Raketen werden praktisch in Handarbeit gefertigt, was immer sauteuer ist.

Bei den Triebwerken geht das wohl nicht anders, aber durchaus bei den Tanks. Was ist denn so ein Treibstofftank anderes, als ein Druckbehälter? Genau so wie ein Bierfaß auch. Nur daß Bierfässer eben ein Massenartikel sind, mit einer Produktion von mehreren Millionen Stück pro Jahr. Dadurch sind die Herstellungskosten recht gering. Ein Bierfaß ist zwar etwas sehr klein für eine Rakete, aber dann nimmt man eben entsprechend viele.

Bierfässer sind ja extra so gebaut, daß sie sich gut stapeln lassen. Daraus einen Turm zu bauen ist also kein Problem. Bei einem Durchmesser von rund 40 cm (50-Liter-Faß) wäre die Rakete dann aber immer noch zu klein. Also muß man in die Breite gehen. Wenn man um ein Bierfaß 6 andere baut, paßt dann schon die 7-fache Treibstoffmenge rein, bei einem Gesamtdurchmesser von 1,20 m. Darum noch ein Zweiter Ring von 12 Fässern bringt schon das 19-fache, bei 2 m Durchmesser. Ein dritter Ring mit 18 Fässern dann schon das 37-fache mit 2,80 m Durchmesser. Wenn das noch nicht reicht baut man noch einen Ring mit 24 Fässern drumrum, das wären dann schon 61 pro „Etage“, mit einem Durchmesser von 3,60 m. Für eine Rakete müssen dann nur noch je nach gewünschter Größe entsprechend viel dieser Etagen aufeinandergestellt werden. Wobei man bei dickeren Etagen deutlich mehr übereinanderstellen kann, bevor man Stabilitätsprobleme bekommt. (Strohhalm-Effekt.)

Natürlich reicht es nicht aus, die Fässer einfach übereinander zu stapeln. Deshalb werden die Fässer mit Zweikomponentenkleber zusammengeklebt, und besonders stark belastete Stellen durch Einlaminieren von Glasfasergewebe verstärkt. Kohlefasern wären zwar leichter, aber auch deutlich teurer, deshalb wird bewußt darauf verzichtet, um die Kosten zu senken.

Zwischen den einzelnen Fässern sind genug Zwischenräume, um die Treibstoffleitungen von den oberen Fässern zu den Triebwerken zu führen. Der ganze Stapel wird dann auf ein Schubgerüst mit einer auf die jeweilige Größe abgestimmten Anzahl Triebwerke montiert. Obendrauf kommt noch ein Adapter, um die nächste Stufe oder die Nutzlast zu tragen. Als aerodynamische Verkleidung zur Senkung des Luftwiderstands wird das Ganze dann noch in Schrumpffolie verpackt.

Wird weniger als die maximale Nutzlast benötigt, klebt man einfach ein oder zwei Faß-Etagen weniger zusammen und spart so weitere Kosten. So flexibel ist keine andere Raketenkonstruktion

Natürlich hat diese Bierfaß-Rakete eine relativ große Leermasse, aber das haben eine Reihe schon seit Jahren fliegende Raketenstufen auch – ohne Bierfässer und bei deutlich höheren Kosten.

Und noch einen Vorteil hat diese Konstruktion: Um eine Raketenstufe mit 3,60 m Durchmesser und einer Höhe von 30 m zu bauen, werden 3050 (leere!) Bierfässer a 50 Liter benötigt. Wenn man die alle austrinkt, ist das genug „Treibstoff“ für jede Menge neue Bierideen.