Designmängel im Starship – Teil 2
Ich schließe an meinen Artikel vom Anfang dieses Monats an und bschäftige mich etwas weiter mit dem Starship, aber auch den Weiterentwicklungen V2 und V3. Es geht darum, dass man einiges an der Konstruktion hätte besser machen können.
Nutzlastabschätzungen
Ein eigenes SpaceX-Kapitel, weit über das Starship hinausgehend, ist die Nutzlastabschätzung. Bevor man eine Rakete baut, will man ja wissen, wie viel Nutzlast sie hat. Die einfachste Methode benötigt nur einen Taschenrechner. Man nimmt die Raketengrundgleichung und errechnet mit einer angenommenen Nutzlast die Endgeschwindigkeit. Davon zieht man ab, was man als Verluste annimmt, basierend auf Erfahrungswerten von bekannten Raketen ähnlicher Konstruktion. Mit der Differenz der Geschwindigkeit zur Zielgeschwindigkeit für einen Orbit kann man die Nutzlast dann leicht anpassen und diese Rechnung iterativ wiederholen.
Alternativ macht man es wie ich: man simuliert einen Raketenstart, berechnet für einen Bruchteil einer Sekunde die aktuelle Beschleunigung in allen drei Raumachsen, zieht Gravitation und Luftwiderstand ab und integriert dies über die gesamte Betriebszeit. Das ist schon alleine deswegen nötig, weil für einen späteren Zeitpunkt ja bekannt sein muss, wie sich die Rakete neigen muss, damit sie den korrekten Orbit erreicht. Die Winkel zu bestimmten Zeitpunkten kann man durch Variation der Simulation berechnen.
Es ist also kein Hexenwerk, die Nutzlast vorher zu berechnen, und so erreichen die meisten Raketen auch die geplante Nutzlast. Oftmals übertreffen sie diese sogar, weil man während der Entwicklung etwas verbessert hat. So war es bei vielen europäischen Raketen. Ariane 1-4 und die Ariane 5E übertrafen die Zielnutzlast jeweils deutlich. Auch die Saturn V hatte das Ziel, 45 t zum Mond zu befördern, und schaffte schließlich 49 t.
Bei SpaceX haben wir seit der Falcon 1 jedoch den genau gegenteiligen Trend. Keine der angekündigten und umgesetzten Raketen hat die Zielnutzlast erreicht:
| Rakete | Nutzlast angekündigt | Netzlast real | Abweichung |
| Falcon 1 | 670 kg | 420 kg | 37 % |
| Falcon 9 V 1.0 | 4.536 kg GTO | 3.000 kg | 34 % |
| Falcon 9 aktuell | 8.300 kg GTO | 6.500 kg (nicht wiederverwendbar) | 22 % |
| Falcon Heavy | 26.700 kg GTO | 15.000 kg (nicht wiederverwendbar) | 45 % |
| Starship | 100.000 kg LEO | 40.000 – 50.000 kg ITF-3 | 50 – 60 % |
Warum dem so ist, ist mir auch nach vielen Jahren ein Rätsel. Es macht absolut keinen Sinn eine Nutzlast anzukündigen, die man nicht erreicht. Man verliert so Glaubwürdigkeit und es wirkt ein bisschen lächerlich.
Es macht auch teure Nachbesserungen nötig. Die Falcon 9 hätte in der ersten Version mit 4,5 t GTO-Nutzlast durchaus mittelgroße Satelliten transportieren können. Mit 3 t in den GTO war sie jedoch zu klein und musste in mehreren Schritten in der Leistung gesteigert werden. Schon bevor das Starship überhaupt zum ersten Mal eine echte Nutzlast transportiert, kündigt Elon Musk bereits neue Versionen V2 und V3 an. Auch das sind unnötige Nachbesserungen. Warum baut man das Starship nicht gleich so, dass es die Sollnutzlast erreicht?
Es kommt noch besser: Auch für die neuen Modelle wird eine Nutzlast angekündigt, die sie nicht erreichen können. Für das Starship V3 sollen 41 % mehr Treibstoff 150 % mehr Nutzlast bringen. Jeder, der etwas Verstand hat, kann mal überlegen, wie dies gehen soll. Sicher steigt die Trockenmasse nicht im gleichen Maße, aber eine solche Steigerung ist physikalisch kaum glaubhaft.
Stufendurchmesser
Eine weitere Besonderheit bei SpaceX sind „Spargelraketen“, die sich aus den Nachbesserungen ergeben. Das Starship schlägt hier ein neues Kapitel auf, da es schon in der ersten Version eine Spargelrakete ist.
Für Tanks kann man berechnen, bei welchem Durchmesser-Längen-Verhältnis sie das geringste Gewicht bei einer vorgegebenen Treibstoffmenge haben. Für einen einzelnen zylindrischen Tank ist das relativ einfach durch die Mathematik vorgegeben: Die Länge sollte dem doppelten Durchmesser entsprechen. Für eine mehrstufige Rakete, die pro Stufe je einen Treibstoff- und Oxidatortank hat, muss man Optimierungen durchrechnen. Bei einer zweistufigen Rakete, die in beiden Stufen denselben Durchmesser und denselben Treibstoff einsetzen, wird man etwa auf eine Gesamtlänge im Bereich des acht bis zehnfachen Durchmessers kommen. Dazu kommt noch die Nutzlastverkleidung. So war es auch bei den ersten Versionen der Raketen von SpaceX.
Beim Starship ist es schon in der ersten Version die 13,4-fache Länge, ansteigend auf das 17-fache, ähnlich wie bei der Falcon 9, die aktuell auf das 19,4-fache des Durchmessers kommt. Von der Physik vorgegeben, sollte SpaceX eigentlich den gegenteiligen Kurs verfolgen. Zumal Musk schon recht früh wusste, dass es nicht die Sollnutzlast erreicht – das schrieb er schon vor Jahren. Da man eine Rakete viel leichter verlängern als verbreitern kann, sollte sie also eher zu „pummelig“ dimensioniert werden.
Bei der Falcon 9 ist der Grund bekannt und es ist der gleiche wie bei vielen anderen Raketen. Eisenbahntunnel sind international standardisiert und erlauben maximal eine Fracht, die knapp unter 4 Meter hoch ist. Über die Straße geht etwas mehr, so wurde ich schon angeschrieben, weil jemand auf der Autobahn einen 5,4 Meter durchmessenden Tankdom einer Ariane 5 gesehen hat. Aber es gibt dort andere Probleme: Kurven sind enger und man hat dann bei ganzen Stufen Probleme mit deren Länge.
Das Starship wird am Startplatz in einem Hangar zusammengebaut und dann zur Startrampe gefahren. Diese Vorgehensweise teilt es mit der N-1, die ebenfalls in Baikonur aus Einzelteilen zusammengebaut wurde. Mal sehen, wie dies wird, wenn SpaceX im Kennedy Space Center Starts durchführt, und ob dort auch eine Fabrik entsteht.
Mit der Montage am Startplatz wären sie aber frei, einen noch größeren Durchmesser zu wählen. Die N-1 hatte an der Basis einen Durchmesser von über 15 Metern. Folgt man der Regel der optimalen Form, so würde er beim Starship zwischen 11 und 12 Metern liegen. Bei der Superheavy hat der geringe Durchmesser gravierende Folgen. Ein Bild des Hecks zeigt dies deutlich: Die Triebwerke sitzen dicht an dicht, so dicht, dass die Triebwerke im äußeren Ring fest eingebaut sind und nicht schwenkbar sind. Dies geht nur mit den inneren 13 Triebwerken. Dies dürfte der Grund sein, dass die Superheavy mit so viel Schub startet. Normalerweise ist bei Raketen mit flüssigen Treibstoffen ein Schubüberschuss von 25 Prozent üblich. Das bedeutet, wenn man den Schub in der Maßeinheit „Tonnen, die gegen die Erdgravitation angehoben werden können“ ausdrückt, sollte der Startschub bei der etwa 5000 Tonnen schweren Rakete rund 6250 Tonnen betragen. Er liegt aber bei 7590 Tonnen. Fällt eines der Triebwerke aus, so stehen nur 13 der Triebwerke zur Verfügung, um die Schubasymmetrie zu kompensieren. Trotzdem ist die Zahl der Triebwerke noch zu hoch. Nach Musk dürfen bis zu drei Triebwerke ausfallen, und dies kann noch kompensiert werden.
Warum aber wappnet man sich gegen so viele Triebwerksausfälle? Sicher, bei 33 Triebwerken ist ein Ausfall 33-mal wahrscheinlicher als bei einem Triebwerk. Aber man kann berechnen, wie zuverlässig ein Raptor sein muss, damit die Wahrscheinlichkeit für zwei Ausfälle bei 33 Triebwerken nicht höher ist als die für ein Triebwerk bei anderen Raketen. Ich komme auf 0,99. Das ist schlechter als bei anderen Triebwerken, die einzeln eine Rakete antreiben und die meist bei 0,994 bis 0,998 liegen. Das heißt, die hohe Zahl von Triebwerken lässt es eigentlich zu, dass diese erheblich unzuverlässiger sind als ein einzelnes Triebwerk. Doch selbst bei moderater Zuverlässigkeit ist ein Ausfall von drei oder noch mehr Triebwerken recht unwahrscheinlich, sodass man sich nicht mit mehr Schub dagegen wappnen müsste.
Würde man sechs Triebwerke entfernen und so auf 25 % Schubüberschuss kommen, könnte man auch die Triebwerke im äußeren Ring schwenken und würde diesen Schubüberschuss nicht benötigen. Mehr noch – der heutige Schubüberschuss lässt heute schon die Verlängerung, die geplant ist, zu, ohne den Schub zu steigern. Es werden immer mehr Fragen aufgeworfen.
Die Raptoren
Ein Paradoxon sind die Raptoren. Elon Musk reklamiert, dass eine Rakete 1.000-mal wiederverwendet werden kann und seine Angaben für den Startpreis werden immer kleiner und bewegen sich inzwischen im einstelligen Millionenbereich. Ein Start ist also mehr als zehnmal billiger als der einer Falcon 9, obwohl die Rakete zehnmal so schwer ist. So etwas geht eigentlich nur, wenn man die Rakete landet und sofort wieder ohne sie zu überprüfen zum Startturm fährt. Würde man sie prüfen und dazu gehört ja auch die Überprüfung jedes Triebwerks, würde dies den Start verteuern. Der nach Musk nur wenig teurer als die reinen Treibstoffkosten ist. Das heißt, auch die Raptoren müssen 1.000-mal über die volle Brenndauer arbeiten, ohne Wartung. Sie müssen also erheblich zuverlässiger und langlebiger sein als bisherige Triebwerke. Selbst die Space Shuttle-Triebwerke, die auch wiederverwendbar waren, waren nur für 55 Missionen ausgelegt. Nicht wiederverwendbare Triebwerke liegen meist bei weniger als 10 Missionen.
Wenn ich aber so zuverlässige Triebwerke habe, dann sollte ein Triebwerksausfall, gegen den sich SpaceX offensichtlich wappnet, sehr unwahrscheinlich sein und keine Rolle spielen. Der hohe Schubüberschuss wäre also nicht nötig.
Leider zeigen die Teststarts das genaue Gegenteil. Die Raptors sind die derzeit unzuverlässigsten Triebwerke weltweit. Beim Jungfernflug fielen in der Antriebsphase 6 von 33 Triebwerken aus. Seitdem klappte diese Phase, aber vier Tests, bei denen versucht wurde, die Triebwerke im Flug erneut zu zünden, endeten mit Triebwerksausfällen und dem Verlust der Superheavy in zwei Fällen.
Was SpaceX nicht schafft, ist ein Raptor abzuschalten, bevor es explodieren und andere Triebwerke beschädigen kann. Das ist weniger ein Problem des Triebwerks als der Regeltechnik. Erkennt man ein Problem rechtzeitig, so kann man ein Triebwerk abschalten, bevor es sich zerlegt. Rudimentäre Überwachung hatten schon die erste Generation der Space Shuttle-Triebwerke, und diese basierte auf Elektronik der Siebziger Jahre. Dies ist auch nicht geplant, vielmehr sollen die Raptor 3 schlanker werden und so die Umhüllung mit einem Schutzvorhang erlauben. Diese wenig elegante Lösung steht im krassen Widerspruch zu Musks und SpaceX‘ sonstigem Streben, führend in der Technik zu sein.
Nun werden die Raptoren weiterentwickelt auf noch mehr Schub. Die folgende Tabelle informiert über einige Zusammenhänge:
| Triebwerk | Raptor 1 | Raptor 2 | Raptor 3 |
|---|---|---|---|
| Brennkammerdruck: | 250 bar | 300 bar | 350 bar |
| Schub (Vakuum) | 178 t | 230 t | 300 t |
| Verhältnis Brennkammerdruck | 1,0 | 1,2 | 1,4 |
| Verhältnis Schub | 1,0 | 1,29 | 1,68 |
Physikalisch bedingt ergibt sich der Schub aus dem Produkt des Brennkammerdrucks und der Fläche des Düsenhalses. Steigere ich also nur den Brennkammerdruck, so steigt der Schub linear dazu an. Der nicht lineare Schubanstieg beim Raptor 2 erfolgte durch Aufweiten des Düsenhalses. Es ist anzunehmen, dass dies auch beim Raptor 3 in noch größerem Maße stattfindet.
Das hat aber eine negative Folge. Es sinkt das Verhältnis der Düsenendfläche, die gleich groß bleibt und wegen der Enge im Heck der Superheavy auch nicht weiter gemacht werden kann, und des Düsenhalses. Das heißt, das Gas expandiert weniger, hat an der Düsenmündung einen höheren Restdruck und damit mehr Energie, die nicht genutzt werden kann. Die Energieausbeute – eine Maßeinheit wäre der spezifische Impuls – sinkt ab. Vom Raptor 1 zum Raptor 2 zum Beispiel um 30 m/s. Beim Raptor 3 dürfte es noch mehr sein.
Während man immer weniger Energie aus dem Treibstoff herausholt, wird an einer anderen Stelle der Verlust ebenfalls größer. Der Brennkammerdruck muss ja erst erzeugt werden. Dazu verbrennt ein Vorbrenner Teile des Treibstoffs. Er erzeugt so Gas unter hohem Druck. Je höher der Druck sein muss, umso mehr Treibstoff wird in diesem Vorbrenner umgesetzt. Er kann zwar noch nachverbrannt werden, aber einen Teil seiner Energie hat er schon eingebüßt.
Auch hier: Bei einem größeren Durchmesser wäre es kein Problem, einfach mehr Triebwerke einzubauen, anstatt den Schub zu steigern.
Landung
Inzwischen scheint man bei SpaceX ja nachgedacht zu haben. Was mich von Anfang an wunderte, war das man die Landung auf dem Dronenschiff bei SpaceX nicht mehr weiter verfolgte. Bei der Falcon 9 ist dies die häufigste Landemethode und sie ist die mit der geringsten Nutzlasteinbuße. Bei GTO Nutzlasten sinkt diese z.B. von 5,5 auf 3,5 t wenn man Land gelandet wird.
Die Landlandung hat zwei Nachteile: Zum einen muss die Superheavy bei niedriger Geschwindigkeit abgetrennt werden, denn je schneller sie ist desto mehr Treibstoff benötigt sie, um zum Landeplatz zurückzufliegen. Daher ist das Starship so schwer, es wiegt ein Drittel der Superheavy, bei der Falcon 9 Oberstufe ist es nur ein Viertel der Mase der ersten Stufe und optimal bei einer Nicht-Wiederverwendbaren Rakete wäre es in etwa ein Fünftel bis ein Sechstel. So muss das Starship den Großteil der Geschwindigkeit aufbringen und hat eine hohe Leermasse was die Nutzlast stark absinken lässt und es extrem empfindlich gegenüber Gewichtssteigerungen macht.
Nun ist beim Cape Canaveral neben der Rückkehr zum Startplatz eine Landung auf einem Dronenschiff geplant. Ich denke diese einfache – nicht irgendeine technsiche Maßnahme, wird der Schlüssel sein, dass das V3 diese versprochene Nutzlaststeigerung erreicht und nicht die Verlängerung der Stufen und drei Triebwerke mehr im Starship.
Ich finde es ziemlich merkwürdig das Triebwerksausfälle aufgrund von unzureichender Sauerstoffversorgung als Unzuverlässigkeit des Triebwerks gewertet wird. Probleme mit dem Triebwerk selbst dürfte wesentlich schwerer zu beheben sein als die Probleme mit dem Sauerstoff.
Den Stufendurchmesser möglichst gering zu halten scheint wichtiger zu sein als das Leergewicht der Tanks.
Der Transport der Booster per Droneschiff scheint nicht mit dem Ziel der schnellen Wiederverwendbarkeit vereinbar zu sein selbst wenn es Nutzlast kostet. Das einzige was ich mir vorstellen könnte ist das man den Booster ohne Starship startet und zum Startplatz fliegt nachdem man auf einer Insel zwischengelandet ist und wieder aufgetankt wird.
Ich halte die zu geringe Schubleistung der Raptoren für den wichtigsten begrenzenden Faktor für die Nutzlast von Starship. Wenn das stimmt werden eher mehr Raptoren benötigt als weniger.
Elon Musk ist bei Tesla und SpaceX sehr erfolgreich gewesen schnell Produkte auf den Markt zu bringen die erst in Laufe der Zeit ausreifen. Das letzte Beispiel bei Tesla ist der Cybertruck der mit Software ausgeliefert wird wo wesentliche Features wie Autopilot fehlen.
Warum sollte also Starship nicht mit Triebwerken starten die nicht leisten was sie sollen? Es hält die Investoren und NASA bei Laune und die Raumfahrtfans sowieso.
Zu dem Thema „Return on Launchside“ bzw. Drohnship. Interessant ist das bei der RocketLab Neutron ebenfalls nur eine Landung am Startplatz vorgesehen ist. Allerdings kann ich mir vorstellen das diese mehr Aerodynamisch erreichen kann als das Falcon 9 oder Starship Booster da deutlich dicker.
„Die Länge sollte dem doppelten Durchmesser entsprechen.“
Rein theoretisch. Aber in der Realität sind die Döme deutlich schwerer, teurer und allgemein problematischer als zylindrische Segmente. Aerodynamik, Fertigung, und weitere Probleme die die Realität nicht hat kommen noch dazu und schwupp die wupp will man dann doch die Rakete möglichst schlank machen.
Das was Du schreibst ist richtig. Als die Rakete noch ITS (Interplanetary Transport System) heißen sollte, also vor ca. 7-8 Jahren, sollte der Durchmesser noch 12 Meter betragen. In der nächsten Version, BFR genannt, wurde der geplante Durchmesser auf 9 Meter gesenkt. Es gab also offenbar gute Grunde, warum der Durchmesser verkleinert wurde.
Das Problem ist, SpaceX den Durchmesser jetzt (und auch schon ein paar Jahre) nicht mehr ohne extrem große Kosten ändern. Die Anlagen sind auf 9m Durchmesser ausgelegt. Die müssen das jetzt damit durchziehen egal ob gut oder schlecht.
Bei der Falcon 9 ist es ja ähnlich. Die hat man von Anfang an auf den Maximal im Straßentransport möglichen Durchmesser gebracht. Jede Falcon 9 fährt ja auch regelmäßig quer durch die USA. Ändern würde hier nicht nur Fertigungstechnisch teuer werden sondern man müsste sich auch überlegen wie man die Raketen Transportieren will.
Ja, alles richtig, eine Vergrößerung des Durchritts wäre extrem teuer. Allerdings SpaceX wollte ja ursprünglich einen Durchmesser von 12 Meter haben. Ich halte es für äußerst unwahrscheinlich, dass der Durchmesser von 12 auf 9 Meter gesenkt wurde wegen der übertriebenen Bescheidenheit von Elon Musk. Ich schätze, die Bescheidenheit beim Elon ist ähnlich stark ausgeprägt wie die Bewunderung für SpaceX beim Bernd. Wie ich Elon kenne hat er um den großen Durchmesser gekämpft, es mussten praktisch unüberwindbare technische oder ökonomische Gründe vorliegen, die die Verkleinerung auf 9 Meter erzwungen haben. Diese Gründe gelten vermutlich nach wie vor.
Mein Satz an Elon wäre ja gewesen. „Mit 9m Durchmesser bauen wir die längste Rakete der Welt“
„Es macht absolut keinen Sinn eine Nutzlast anzukündigen, die man nicht erreicht. Man verliert so Glaubwürdigkeit und es wirkt ein bisschen lächerlich.“
Ich kenne die tatsächliche Nutzlast der SpaceX-Raketen nicht genau. Ich bin mit allerdings absolut sicher, dass die Firma ihre Glaubwürdigkeit nicht verloren hat, und als lächerlich wird sie inzwischen auch nicht mehr Empfunden. OK, der eine oder andere Blogger oder Youtuber findet SpaceX vielleicht lächerlich, aber sicherlich nicht die Kunden und schon gar nicht der inzwischen angeschlagene Wettbewerb. Mancher Kunde ist sicherlich erleichtert, dass es SpaceX und Falcon 9 überhaupt gibt. So z.B. die Europäische Weltraumorganisation ESA: Dank Falcon 9 konnte neulich Earth Care-Satellit gestartet werden. Auch Euclid und zwei Galilio-Missionen sowie Hera , alles ESA-Starts, wurden bzw. werden mit Falcon 9 gestartet. Ohne Falcon 9 wären alle diese Starts noch viel mehr in die Zukunft verschoben.
Mich wundert es sehr, dass es Dir noch nicht gelungen ist zu bemerken, dass inzwischen SpaceX der Maßstab und Referenz ist, mit der sich andere Startanbieter messen müssen, nicht umgekehrt.
„Es macht auch teure Nachbesserungen nötig. Die Falcon 9 hätte in der ersten Version…“
Wenn jemand das Wort „teuer“ im Zusammenhang mit Falcon 9 verwendet, dann ist es sofort klar, dass Realitätssinn nicht seine Stärke ist. Falcon 9 hat über den Preis (OK; auch hervorragende Zuverlässigkeit der Block 5 Version) den Wettbewerb praktisch verdrängt. Teuer ist hier sicherlich das falsche Wort.
Könnte es sein, dass Du so sehr in der Vergangenheit verfangen bist, dass Du nicht in der Lage bist die Vorteile der SpaceX-Vorgehensweise zu erkennen, die zu den niedrigen Preisen führt?
Der Punkt ist ja, dass SpaceX nicht aufgrund eines überlegenden Produktes zu seiner Position gekommen ist, sondern weil sie die volle Bandbreite der modernen Marktwirtschaft auf einen Geschäftsbereich angewandt haben, der damit vorher nur wenig zu tun gehabt hat und entsprechend unvorbereitet war.
Durch genug Kapital und Investoren konnte SpaceX die Wettbewerber solange unterbieten, bis diese nicht mehr mithalten konnten, unabhängig von der Qualität der Produkte und Dienstleistungen. Nachdem man seine Position am Markt etabliert hat, wurden die Preise erhöht und nun kann damit Geld verdient werden.
Bei der Falcon9 war es am Anfang vor allem wichtig Aufmerksamkeit zu erzeugen, die Qualität wurde erst nach der eigentlichen Entwicklung, im Einsatz stetig verbessert. Bei Starship und Starlink läuft es ja exakt genauso.
Man muss Musk und SpaceX zugutehalten, dass sie das geschickt durchgeführt haben – auch wenn es mehrmals sehr knapp war – aber man darf nicht den Fehler machen zu glauben, dass SpaceX das aufgrund überlegender Technik geschafft hätte. Das ist so, als würde man beim Discounter einkaufen, weil die Produkte qualitativ höherwertig sind.
„weil sie die volle Bandbreite der modernen Marktwirtschaft auf einen Geschäftsbereich angewandt haben, der damit vorher nur wenig zu tun gehabt hat und entsprechend unvorbereitet war.“
Da hast Du sicherlich Recht. Marktwirtschaft was für die bisherigen Startanbieter eher ein Fremdwort, Steuerzahler zu melken war eher die Devise.
Was die überlegende Technik betrifft, spätestens beim Thema Wiederverwendung (erste Stufe Falcon 9) ist SpaceX absolut führend. Dies hat einen großen Einfluss sowohl auf den Preis als auch auf die Verfügbarkeit, beides sind Aspekte, die zu der Marktdominanz von SpaceX geführt haben.
„Durch genug Kapital und Investoren konnte SpaceX die Wettbewerber solange unterbieten, bis diese nicht mehr mithalten konnten, unabhängig von der Qualität der Produkte und Dienstleistungen.“
Das habe ich etwas anders in Erinnerung. Kapital von Investoren hat SpaceX vor allem für die Entwicklung von Starlink und Starship gesammelt, hier war ja viel Geld nötig. Dafür musste SpaceX auch Anteile an der Firma abgegeben, das Geld wurde also nicht geschenkt.
Entwicklung der Falcon 9 wurde am Anfang vor allem über Gelder für die Versorgung der ISS finanziert, dafür hat NASA etwas Geld locker gemacht, diese Anschubfinanzierung hat sich für die NASA später fantastisch gelohnt.
Zum Vergleich: Arianespace hat für die Entwicklung der Ariane 5 vom Steuerzahler 5,8 Milliarden Euro erhalten, Geld das man nicht zurückzahlen musste, was aber damals durchaus sinnvoll war.
Als absehbar wurde, dass Ariane 5 wegen Konkurrenz von SpaceX nicht konkurrenzfähig sein wird, hat man entschieden, weitere vier Milliarden Steuergelder für die Entwicklung der Ariane 6 auszugeben, das war 2014. Wie hoch die Entwicklungskosten am Ende sein werden ist mir nicht bekannt, wegen der Verzögerung reichen die 4 Milliarden sicherlich nicht.
Die Finanzen von SpaceX abzuschätzen ist leider reine Kaffeesatzleserei. Man hat nur die Angaben von SpaceX und wenn die genauso verlässlich sind wie ihre technischen Angaben, dann kann man sich darauf nicht verlassen. Dann gibt es noch das was Musk über Twitter, ich meine X, raushaut…
Von daher weiß man auch bis heute nicht, wie sehr sich der ganze Aufwand für die Wiederverwendung finanziell tatsächlich lohnt. Wie zögernd andere Hersteller auf den Zug aufspringen, zeigt doch auch, dass es nicht so eindeutig ist.
Das ULA und Arianespace gerade überfordert sind ist natürlich auch nicht von der Hand zu weisen. Sie waren es gewohnt, dass sie für einen antistatischen Reinraumschraubenzieher tausend Euro veranschlagen können und müssen nun auf einmal wirtschaftlich denken. Leider gerät die, eigentlich löbliche Praxis, zu simulieren, zu testen und vorher eine ausgiebige Fehleranalyse zu machen – sprich methodisches Konstruieren – dabei unter die Räder.
2012 hatte ULA einen Auftrag über 25-30 Starts für $11 Mrd bekommen. Verglichen mit ArianeSpace und Roskosmos sind das Freudenhauspreise. SpaceX dagegen hatte nur $1,6 Mrd für die ersten 12 Versorgungsflüge zur ISS bekommen. Wer hat denn bei solchen Zahlen geglaubt, dass SpaceX zuerst Astronauten zur ISS bringt und nicht Boeing? SpaceX hat mittlerweile 9 dieser Flüge für die NASA zur ISS absolviert und Boeing schraubt immer noch am ersten.
Darüber hinaus ist SpaceX immer noch ein Einhorn, also nicht an der Börse notiert. Nur Großanleger können sich an den Finanzierungsrunden beteiligen und müssen dabei außerdem bestimmte Bedingungen einhalten.
Wir leben im Kapitalismus. Das bedeutet, Geld ist kein Problem. Man muss nur genug Investoren finden, die das Risiko eingehen wollen.
Okay und was hat das mit dem Starship zu tun? In wie weit hat der Starliner Anteil an den Designmängeln om Starship?
Ich weiß keinem 12 Mrd Dollar Auftrag für Versorgungflüge für die ISS, Quellen nennen ist ja bei SpacEX Fans genauso wenig üblich wie bei den Kommentaren beim Thema zu bleiben. Ich tippe auf Flüge die die Nationale Sicherheit die sind auch bei SpaceX wesentlich teurer als die Versorgungsflüge zur ISS. Inzwischen ist übrigens SpaceX bei den Versorgungsflügen der teuerste von drei Anbietern.
Wie Du und Dirk schon geschrieben habt, über Finanzen weiß ich nichts, daher gehe ich darauf auch nichts ein, sicher ist aber das die Weiterentwicklung der Falcon 9 mehr als 1 Mrd Dollar gekostet und die erste Version 600 Mill. Das sind veröffentlichte Zahlen (für SimonVR).
Bernd schrieb: „Inzwischen ist übrigens SpaceX bei den Versorgungsflügen der teuerste von drei Anbietern.“
Das finde ich auch angemessen, ist auch mit Abstand der beste Anbieter: Aktuell ist SpaceX immer noch die einzige Firma, die Cargo in beide Richtunten transportieren kann: Sowohl von der Erde zur ISS als auch vor ISS zur Erde, und das bereits seit mehr als 12 Jahren. Aktuell, seit ca. 10 Monaten ist übrigens Faclon 9 die einzige Rakete, die Cargo aus USA zur ISS bringt, beide Raumschiffe Dragon und Cygnus fliegen aktuell mir Falcon 9 zur ISS.
Ok mein Fehler. Hab vergessen zu schreiben, dass es ein Vertrag der AirForce gewesen ist. Nur was ist dir lieber? Man gibt die Gewinne aus solchen Verträgen an die Shareholder weiter oder man investiert das Geld um die Raumfahrt voran zu bringen.
$1,6 Mrd+ sind schon fast Niveaus Portokasse, wenn man es mit ULA oder ArianeSpace vergleicht. Wobei ich allerdings nicht weiß, welche Entwicklungskosten diese Firmen für eine wiederverwendbare Erststufe prognostizieren.
Antwort auf den Beitrag von Bernd am 5.Juni 2024 um 13:44 Uhr, Zitat: „die Weiterentwicklung der Falcon 9 mehr als 1 Mrd Dollar gekostet…“
Ja, das war die wohl am besten investierte Milliarde in der Geschichte der Firma. Dank der Wiederverwendung konnten z.B. nur in einem Monat (Mai 2024) dreizehn Falcon 9-Starts durchgeführt werden. Zum Vergleich: Entwicklung der Ariane 6 hat mindestens 4 Milliarden EUR gekostet, ohne Wiederverwendung. Man wollte damit Geld sparen. Jetzt sieht es so aus, dass diese Rakete jährlich mit 350 Millionen EUR bezuschusst werden muss. Hier wollte ich eigentlich zwei Links hinzufügen die das bestätigen, aber der Server lässt das offenbar wohl nicht zu, mein Beitrag mit den Links wird nicht angezeigt, deshalb versuche ich jetzt ohne Links zu posten.
„Von daher weiß man auch bis heute nicht, wie sehr sich der ganze Aufwand für die Wiederverwendung finanziell tatsächlich lohnt. Wie zögernd andere Hersteller auf den Zug aufspringen, zeigt doch auch, dass es nicht so eindeutig ist.“
Welche andere Hersteller? ULA ist praktisch beim Konkurrenzkampf gegen SpaceX zusammengebrochen und steht zum Verkauf. Das Management von Boeing und Lockheed Martin hat also offenbar erkannt, dass es besser ist den ehemaligen Gewinnbringer zu verkaufen, weil erfolgreiche Konkurrenz gegen SpaceX kaum möglich ist.
Bei Arianespace streckt man munter die Hand nach weiteren Steuergeld-Millionen (vermutlich 350 Mil. EUR Zuschuss jährlich, im Internet gibt es weitere Infos, unter anderen euronews und arstechnica berichten darüber, leider kann man hier keine Links posten).
Der einzige Launcher der neben SpaceX wirklich erfolgreich ist, scheint aktuell Rocket Lab zu sein. Diese Firma investiert durchaus in Wiederverwendung, Neutron soll teilweise wiederverwendbar sein.
Beeindruckend bei der F9 fand ich: sie haben ihre Arbeit gemacht und wurden dabei weiterentwickelt. Bis auf große 2 Rückschläge (ich denke, die kamen auch immer zur „rechten Zeit“, wie auch bei der Crew Dragon-Kapsel (Explosion bei einem Triebswerkstest), man kann das „Glück“ nennen.) funktionierte das sehr gut. Die mögliche Nutzlast war immer ausreichend, anfänglich war es okay, dass die Booster verloren gingen und man hatte trotzdem immer erfolgreiche wirkliche Arbeit gemacht und die Nutzlast zum Ziel gebracht und gleichzeitig dabei gelernt und sich verbessert. Ich finde das eher positiv als negativ.
Man kann nun 2 Exrtremansätze wählen
* die Rakete soweit entwickeln, dass sie nicht perfekt ist, aber ihre Arbeit tut. Das tat auch schon die erste F9-Version. Und während der wirklichen Arbeit, Schwächen finden, analysieren und mit einem klaren Ziel vor Augen verbessern, bis man das Ziel eben erreicht hat. Das Ziel muss man aus den Erkenntnissen ggf. anpassen: keine Wiederverwendung der zweiten Stufe, kein Crossfeed, kein „Fangen“ der Payload-Fairings, Nutzlasten anpassen…
* oder man entwickelt die Rakete komplett perfekt, fängt aber Jahre später mit der wirklichen Arbeit an: Nutzlasten transportieren.
Beides ist möglich und die Abstufungen dazwischen kann man wählen. Und man kann dabei gar nicht sagen, was preiswerter ist. Vielleicht gibt es bei Variante 1 etwas mehr aus, aber man viel früher Nutzen und kann ggf. bessere Entscheidungen treffen. Beides sind valide, stringente und hoch qualitative Vorgehensmodelle.
Ich denke, SpaceX hatte vielleicht auch nicht genug Kohle für Extremvariante 2 und machte aus der Not eine Tugend, bzw. hatte schon diese Tugend und deswegen weniger Not. Fliegt das Ding, wie beim Space Shuttle allerdings nur bemannt, bleibt natürlich nur zweite Variante. Aber auch das Space Shuttle und das Launch System wurden immer weiter entwickelt.
Zum Thema: der Testflug gestern zeigte mal wieder, wie grandios SpaceX Raketen steuern kann. Ein Raptor fiel aus aber das fiel nicht ins Gewicht, dafür klappten alle Wiederzündungen, Flugmanöver usw. Der Live-Stream vom Wiedereintritt war grandios, zeigt aber auch wieviel zu tun ist. Design-Fehler… nun ja, es sieht so aus, als werden sie langsam aber sicher ausgemerzt.
PS: bin gespannt, wie die Konkurrenz sich weiter schlängt (Ariane 6 soll ja bald starten, Vulcan tat es schon, und New Glenn nimmt weiter konkrete Formen an), ich hoffe, sie kommen auf die Beine und bieten SpaceX die Stirn. Letzlich geht es darum, Nutzlasten zu bewegen.
Zu diesem Kapitel hier:
„Während man immer weniger Energie aus dem Treibstoff herausholt, wird an einer anderen Stelle der Verlust ebenfalls größer. Der Brennkammerdruck muss ja erst erzeugt werden. Dazu verbrennt ein Vorbrenner Teile des Treibstoffs. Er erzeugt so Gas unter hohem Druck. Je höher der Druck sein muss, umso mehr Treibstoff wird in diesem Vorbrenner umgesetzt. Er kann zwar noch nachverbrannt werden, aber einen Teil seiner Energie hat er schon eingebüßt“
Stimmt das eigentlich beim Raptor, bzw. bei Full Flow Triebwerken? Die Verbrennungsprodukte kommen doch komplett in die Düse und werden erst da komplett expandieren. Ob der Druck jetzt im Vorbrenner erzeugt wird oder in der Brennkammer sollte doch grob gesagt egal sein. Zumindest sollte der Effekt doch deutlich kleiner sein als bei offenem Zyklus.
Der Druck in dem/n Gasgenerator(en) steigt ebenfalls, weil die Turbine ja mehr arbeiten muss um die Treibstoffe gegen den hohen Druck in die Brennkammer zu pumpen.
Spätestens ITF4 aber auch schon die Flüge davor haben gezeigt das man bei der Struktur noch einiges Sparen kann.
https://en.wikipedia.org/wiki/Battleship_(rocketry)
A battleship is functional, but simpler, cheaper and heavier than the operational version. Thus, it functions but does not achieve the same performance (such as thrust-to-weight ratio) as the operational one.
Absolut. So gering die Bewegungen der Finnen des Starships dieses mal ausgefallen sind wette ich, dass Diese für die dichte Erdatmosphäre deutlich kleiner ausfallen können. Vorallem hat man, gerade beim ersten Flug, gesehen wie Stabil die Konstruktion ist. Das teil ist ja noch nicht mal auseinander gebrochen als die Stufentrennung versagte und die komplette Rakete schlingerte.
Obwohl die Kacheln aus Keramik sind, hat sich ständig etwas gelöst wie ein ablativer Schild.
Es hat vermutlich wohl nur wenige oder gar keine unbeschädigte Kacheln gegeben.
Für ein Wiederverwendbares System scheint das verwendete Material ungeeignet zu sein.