Drei Träger im Vergleich
Da jetzt das Starship genauso viele Flüge hinter sich hat, wie die N-1, nämlich vier, denke ich wird es an der Zeit drei Schwerlastraketen zu vergleichen, nämlich die Saturn V, die N-1 und das Starship. Die SLS habe ich außen vor gelassen, weil sie erst einen Testflug absolviert hat und bei der geplanten Startfrequenz wohl auch von 2028 nicht den vierten Flug absolviert hat.
Ich habe den Vergleich tabellarisch aufgebaut, so kann man sich einfach an den Fakten orientieren. Die Tabellen enthalten was mir spontan einfiel und was man echt vergleichen kann, ich werde sie gegebenenfalls noch um weitere Einträge ergänzen.
| Saturn V | N-1 | Starship | |
|---|---|---|---|
| Startmasse: | 2.870 t | 2.735 t / 2.950 t | 5.100 t |
| Nutzlast LEO: | 130 t | 70 / 97 t | 40 – 50 t |
| Nutzlastanteil LEO: | 4,5 Prozent | 2,6 / 3,3 Prozent | 0,9 Prozent |
| Nutzlast TLI: | 49,5 t | / 34,2 t | 0 |
| Nutzlastanteil TLI: | 1,9 Prozent | 1,2 Prozent | 0 |
| Triebwerke: | 11 | 44 | 39 |
| Startschub: | 34.000 kN | 45.300 / 38.300 kN | 63.500 kN |
| Maximalschub eines Triebwerks: | 7.740 kN | 1.540 / 1.680 kN | 2.256 kN |
| Ausgefallene Triebwerke bei den ersten 4 Flügen | 2 | 90 | 33 |
| Missionsziel erreicht bei dene rsten 4 Flügen | 4 | 0 | 1 |
| Testnutzlasten bei den ersten 4 Flügen | 0 | 3 | 0 |
| Nutzlasten bei den ersten 4 Flügen | 4 | 1 | 0 |
| Zuverlässigkeit: | 100 Prozent | 0 Prozent | 25 Prozent |
| Anzahl der Flüge für eine Mondlandung | 1 | 1 | >12 |
Bei der N-1 erfolgten die ersten Flüge mit der N-1, die operationellen Flüge sollten mit der leistungsfähigeren N-1F erfolgen. Für diese habe ich die Angaben hinter dem „/“ eingefügt. Beim Starship sind es die Angaben mit voller Betankung für das Starship „v1“.
Die nächste Tabelle informiert über Organisatorisches:
| Saturn V | N-1 | Starship | |
|---|---|---|---|
| Zeitdifferenz Beschluss-Jungfernflug | 71 Monate | 54 Monate | 79 Monate |
| Zeitdifferenz erster – vierter Flug | 19 Monate | 57 Monate | 14 Monate |
| Zeitdifferenz erster → erster bemannter Flug | 13 Monate | 58 Monate | |
| Testflüge | 2 | 4 | 4 |
| Bemannte Missionen | 2 | 0 | 0 |
| Nutzlaststeigerung während der Entwicklung: | +9 Prozent | -9 Prozent | -55 Prozent |
Beim Starship habe ich den derzeit aktuellen Termin für die Artemis 3 Mission (Februar 2027) als Anhaltspunkt genommen. Dieser Termin ist nach einem NASA Review aber nur zu 70 Prozent sicher. Der Vergleich ist zudem unfair, da die anderen Raketen Astronauten vom Startzentrum zum Mond transportieren, während das HLS erst im Orbit um den Mond bemannt wird. Da nach Gwen Shotwell aber „Hunderte“ von unbemannten Flügen einem ersten bemannten Einsatz vorangehen werden ist dies das einzige brauchbare Datum.
1) Ich würde vorschlagen, die Tabelle noch um „Entwicklungskosten“ zu erweitern.
2) Den Kunden interessant die Zuverlässigkeit vor allem nach Freigabe der Rakete. Wieviele Triebwerke bis dahin „verheizt“ wurden und wieviel „Schrott“ produziert wurde, ist für ihn sekundär, solange die Performance und der Preis stimmt.
3) In den Medien wurde das Missionsziel immer mit dem vollständigen Flugplan gleichgesetzt. Um Entwicklungkosten und Zeit zu sparen, verfolgt SpaceX einen iterativen Ansatz, aufgeteilt in Meilensteine:
Abheben von der Startrampe, Stufentrennung, Orbitalgeschwindigkeit, Wiedereintritt, Fangen der beiden Raketeteile.
Als „Missionsziel“ wurde immer der nächste Meilenstein ausgeben. Zusätzlich sollten Daten für die weiteren Meilensteine gesammelt werden. Alles darüber hinaus war „nice to have“. Dies wurde von Elon Musk auch klar so kommuniziert. Von daher ist meiner Meinung ein Vergleich der Missionsziele von Saturn V, N-1 und Starship nicht so ganz einfach. Letzendlich zählen Entwicklungskosten und Performance NACH Freigabe.
In wie weit nun der iterative Ansatz besser und billiger ist, wird sich zeigen. Bei Falcon9 hat er schon mal funktioniert.
Interessant wird die Tabelle mit Daten ab den ersten kommerziellen Einsätzen.
@Werner: Der Vergleich der Entwicklungskosten der (z.B.) Saturn und des Starships würde gewaltig hinken. Zu Zeiten der Saturn gab es die ganze heute verfügbare Erfahrung, Kenntnisse, Standards, Infrastruktur und auch Technologie etc gar nicht, ganz zu schweigen von den fehlenden Möglichkeiten extensiver Computerberechnung und Simulation.
Ja, stimmt schon. Die hatten natürlich auch ganz andere Anforderungen. Da hingen von Anfang an Menschenleben dran. Dann Frage ich mich aber auch, was die Aussage dieser Tabelle sein soll. Das die NASA mit deutlich mehr Aufwand weniger Ausfälle hatte ? Für einen Vergleich der Entwicklungsstrategien wären da die Entwicklungskosten von Ariane6, SLS, ULA Vulcan, mit Falcon9, SuperHeavy und Starship deutlich aussagekräftiger.
Die Entwicklungskosten beim Starship können nicht beziffert werden, da sie sie zum einen nicht bekannt sind (nur was Elon Musk 2016 sagte was er schätzt) und die Entwicklung noch gar nicht abgeschlossen ist.
Ich halte den Vergleich der Zahlen für Erfolgsraten auch für wenig Hilfreich. Die NASA (hat auch damals) schon nur gestartet wenn sie eine gute (bis sehr gute) Chance hatten das alles Funktioniert. SpaceX startet wenn man die Hoffnung hat das ein bisschen mehr funktioniert als beim vorherigen Start. Irgendwann kommen beide beim gleichen Ziel an. Welches verfahren besser ist hängt von der Situation ab. NASA (und auch ESA) dürfen sich praktisch keinerlei Fehlschläge erlauben denn dann steht immer gleich die komplette Finanzierung auf dem spiel. SpaceX hingegen braucht regelmäßig news. Das geht am besten mit Bilder/Videos. Bis zu einem gewissen Grad ist es dabei egal ob die Rakete Explodiert oder erfolgreich Fliegt, wichtig ist das Bild.
Der Vegleich von Technischen Daten wie z.B. dem Nutzlastanteil hingegen macht schon Sinn und zeigt das das Starship eine Hochrisikoentwicklung ist. wenn das mit der einfachen Wiederverwendung nix wird dann hat man das Geld umsonst versenkt.
Bei einem Nutzlastvergleich wird eine wiederverwendbare Rakete immer schlechter abschneiden. Aber es gibt wichtige Fakten und weniger wichtige Fakten. Die wichtigsten Fakten sind:
Zuverlässigkeit
Preis pro kg im Orbit
Verfügbarkeit
Entwicklungskosten
und diese Werte nach Abschluß, im laufenden Betrieb.
Andere Fakten sind auch interessant. Aber für den Kunden zählen hauptsächlich obige Werte. Ausser die Politik grätscht dazwischen.
Jain.
Zuverlässigkeit, Preis pro kg im Orbit und Verfügbarkeit sind „nur“ für das Marketing wichtig damit man überhaupt die Startaufträge bekommt. Dabei hängen die drei Faktoren hauptsächlich von der Anzahl der Starts ab. Nur bei Preis pro kg im Orbit spielt es eine Rolle ob die Rakete Wiederverwendbar ist oder nicht.
Entwicklungskosten spielen nur so weit eine Rolle das man das Geld erst mal aufbringen muß und dieses auch wieder reinbringen muß. Dafür sollten die obrigen Faktoren stimmen dann kann man viel Starten und die Entwicklungskosten verteilen sich auf viele kg.
„Bei einem Nutzlastvergleich wird eine wiederverwendbare Rakete immer schlechter abschneiden.“
Ja, bei Nutzlastanteil und Wartungskosten ist eine Wiederverwendbare Rakete immer im Nachteil. Gerade deswegen ist das interessant denn das ist der Gap den man überspringen muß um wiederverwendbar billiger zu sein.
Ich bin ja ein großer Fan von wiederverwendbar, glaube aber das SpaceX da mit dem Starship ein ungünstiges Konzept gewählt hat.
Ja, die Entwicklungskosten interessieren den Kunden nicht. Hab ich nur aufgeführt, weil es eine wichtige Kennzahl ist, welches Konzept das günstigere ist, iterativ (SpaceX) oder klassisch (NASA, ESA). Da gibt es unterschiedliche Ansichten dazu. Einige sind eben schon gescheitert, weil ihnen die Entwicklungskosten davongelaufen sind.
Ja, den Kunden interessiert auch nicht ob wiederverwendar oder nicht. Dem gehts hauptsächlich nur darum was ihn der Start kostet.
Ja, Das Starship ist schon ein riskantes, aber dafür spannendes Projekt. Elon Musk ist irgendwo auch ein „gambler“. Bin neugierig was da rauskommt.
Ich hab’s schon mal geschrieben: Die aktuellen Starship-Prototypen sind was die NASA Battleships nennt: 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.“
SpaceX macht keine Anstalten Starship Block 1 als Orbitalrakete in Betrieb zu nehmen. Falcon 9 ist wahrscheinlich kostengünstiger und die Starlink 2 Mini Satelliten scheinen ausreichend zu sein. Ich würde die Nutzlast von Starship in den LEO wie SpaceX mit nicht vorhanden angeben. Wenn man allerdings eine Nutzlast in den LEO annimmt ist die Nutzlast in TLI gleich wegen auftanken.
Die Einsatzfähigkeit von Starship hängt davon ab wie schnell SpaceX die Raptoren in die Nähe der unter Raptor V3 aufgelisteten Ziele entwickeln kann. Starship ist weiter verspätet und die IFT Flüge sind nur eine Notlösung.
Der Vergleich hinkt also weil N1 nie fertig entwickelt wurde und keiner weiß wann Starship einsatzbereit sein und welche Nutzlasten es haben wird.