Die Lösung für ein überflüssiges Problem: Hohe Bahnen der Crew-Dragon mit der Falcon 9
Nun ist die Polaris Dawn Mission mit vier Weltraumtosristen gestartet. Die Crew Dragon die „Resilience“ genannt wird, erreichte beim Start einen 190 x 1,200 km x 51,64 Grad Orbit. Vielleicht habe ich es nicht mitbekommen, aber sollte die Mission nicht in einen sonnensynchronen Orbit, deswegen auch die Bezeichnung „Polaris Dawn“? (man überquert die Pole und in einem sonnensynchronen Orbit hat man immer den gleichen Sonnenstand, kann also die Bahn so einfachen das gerade immer Sonnenaufgang (Dawn) ist.).
Ich vermute die Bahn mit der gleichen Neigung wie die ISS wurde aus Sicherheitsgründen so gewählt. So könnte – bei genügend Treibstoffvorrat – auch die Bahn an die Höhe der ISS angepasst werden und diese angeflogen werden. Vielleicht eine Folge dessen was mit dem ersten bemannten Starliner passierte. Ansonsten würde ich bei einem Vorfall, bei dem nicht der Hitzeschutzschild betroffen ist, den Orbit verlassen und landen. Dazu braucht man zwar funktionierende Triebwerke, doch die braucht man auch zum Andocken an die ISS, das ist sogar noch wesentlich komplexer.
Ich will mich aber gar nicht mit dieser Mission beschäftigen, sondern drei Szenarien untersuchen:
- Welches maximale Apogäum kann man bei einer 28 Grad Bahn erreichen
- Welche maximale Kreisbahn kann man bei einer 28 Grad geneigten Bahn erreichen
- Welche maximale Kreisbahn kann man bei einer 90 Grad geneigten Bahn erreichen
Zur Erklärung: die maximale Nutzlast einer Falcon 9 hat sie bei einer 28 Grad zum Äquator geneigten Bahn mit niedrigem Perigäum=Apogäum. Beim Durchschauen der Wikipedia-Liste der Starts war die maximale Nutzlast 17,4 t in einen 43 Grad geneigten LEO (die Bahnhöhe von 530 km, die dort angegeben wurde, erreichten die Satelliten mit ihrem eigenen Antrieb). Die Polaris Dawn Mission wiegt nach dieser Seite beim Start 13 t.
Man kann davon ausgehen, das diese 17,4 t auch die absolut maximale Nutzlast ist, denn schon das leichte Ändern der Bahnneigung auf 53 Grad (das entspricht einer um 60,2 m/s höheren Zielgeschwindigkeit lässt die Nutzlast um einige Hundert Kilogramm abfallen.
Es gibt für die Berechnung aber noch zwei unbekannte. Das eine ist die Brennschlussmasse der Oberstufe, die auch einen Orbit erreicht. Die Treibstoffmasse kann man anhand der maximalen Brennzeit von 369 Sekunden und des Schubs von 981 kN auf der SpaceX Seite auf etwa 108 bis 110 t berechnen. Ich würde als Leermasse für eine solche Stufe im Bereich von 6 bis 7 t ansetzen und rechne mit dem Mittelwert, also 6,5 t.
Das zweite ist der spezifische Impuls. Der wurde von SpaceX zwar mit 348 s angegeben. Das dumme ist nur das diese Ausströmgeschwindigkeit nicht möglich ist. Zumindest nicht, wenn man berücksichtigt das als Nebenstromtriebwerk etwa 2-3 Prozent des Treibstoffs nicht genutzt werden können. Ich vermute dieses „kleine Detail“ hat man bei SpaceX einfach „übersehen“. Genauso wie man bei der Trockenmasse mal einfach ein paar Subsysteme des Triebwerks weglässt, damit es leichter wird. Das Spiel das mit den Merlins begonnen wurde wiederholt man gerade bei den Raptors. Ich rechne mit einem spezifischen Impuls von 3.300 m/s, was für ein Nebenstromtriebwerk schon sehr gut wäre.
Errechnung der maximalen Nutzlast
Die erwähnten 17,4 t gingen in einen 43 Grad geneigten Orbit, die maximale Nutzlast erreicht man bei einem 28 Grad geneigten Orbit. Der Geschwindigkeitsunterschied beträgt dann:
vdiff = vErdrotation * cos(28) – cos(43) [1]
Die Erde rotiert mit 464 m/s am Äquator und so ergibt sich eine Geschwindigkeitsdifferenz von 70 m/s.
Die Raketengrundgleichung lautet:
v = vspez * ln (Vollmasse/Leermasse) [2]
um den Term Vollmasse/Leermasse zu erhalten, muss ich umformen:
Vollmasse/Leermasse = exp(v/vspez) [3]
mit unseren Werten von 70 m/s und 3300 m/s kommt da 1,0215 raus. Die Orbitmasse (Leermasse der Oberstufe und Nutzlast also 17,4 + 6,5 t = 23,8 t) wäre um 2,15 % höher das wären 24.414 kg oder wenn man die Oberstufe abzieht 17.914 kg, das wäre dann die absolut maximal mögliche Nutzlast einer Falcon 9.
In der folgenden Betrachtung gehe ich davon aus, dass die Oberstufe alleine alle Bahnänderungen durchführen muss. Das ist natürlich nicht korrekt (als Techniker und Naturwissenschaftler bin ich der Wahrheit verpflichtet). Durch die wechselnde Masse der Nutzlast ändert sich auch das, was die erste Stufe an Geschwindigkeit erbringen muss, zudem können verschiedenen Bahnen Differenzen in den Aufstiegsbahnen nötig machen. Der genaue Wert wäre nur durch eine Simulation zu ermitteln, die aber daran scheitert das es für die genauen Flugbahnen und Massen keine Daten von SpaceX gibt. Der Fehler ist aber klein, weil bei Brennschluss – mit dem Resttreibstoff für die Landung eine Falcon 9 noch etwa 170 bis 180 t wiegt. Da wir hier von einem Massenunterschied von wenigen Tonnen reden, ist dessen Einfluss sehr gering und somit ohne größeren Fehler zu vernachlässigen.
Die maximale Apogäumshöhe
Die einfachste Berechnung ist die der maximalen Apogäumshöhe. Dabei bleibt die Bahnneigung bei 28 Grad, man verbraucht aber den Treibstoff den man bei der 13 t schweren Mission noch in den Tanks hat, um das Apogäum zu erhöhen. Zuerst errechnen wir welcher Geschwindigkeitsänderung dies entspricht. Nun die minimale Leermasse sind 13 t für Resilence und 6,5 t für die Oberstufe, also 19,5 t. Die maximale Startmasse liegt bei 24,4.14 t. Setzt ihr das in [2] ein, so erhaltet ihr 741 m/s. Wenn ihr nun etwas mit der vis-Viva Gleichung [4] spielt werdet ihr erkennen, dass ein Apogäum von 3.480 km Höhe bei einer Ausgangskreisbahn von 200 km genau diese Geschwindigkeitsdifferenz aufweist.
V = Wurzel(MasseErde * Gravitationskonstante * (2/perigäum – 1/Apogäum)) [4]
Anstatt 1.200 km Höhe wäre also ein noch wesentlich extreme Bahn möglich, aber eben nicht bei 51,6 Grad Bahnneigung, denn die alleine kostet schon 122 m/s die für die Bahnanhebung fehlen, trotzdem wäre ein höheres Apogäum möglich, ich vermute die Treibstoffreserven der Dragon die für eine Ankopplung an die ISS ja ausreichen müssen (das sind 270 m/s, Geschwindigkeitsänderung, dazu kommen noch Feintuning Manöver beim Annähern) begrenzen die Orbithöhe. So bleibt der Rekord für ein Apogäum von Gemini 11 von 1.390 km Erdferne zuerst ungeschlagen. Dabei ist der fast 60 Jahre alt.
Die 28 Grad Bahn bietet übrigens, wenn man einen schönen Ausblick haben will, hier Vorteile gegenüber einer polaren Bahn – dort ist das Apogäum zumindest, wenn es nbicht über einen Mehrimpulstransfer erhalten wird, über den Polen. Man würde also immer nur den Nordpol sehen. Bei einer 28 Grad Bahn wechselt das Apogäum zwischen 28 Grad Nord und Süd und da man in dieser Höhe problemlos die ganze Erde überblicken kann – sie nimmt nur etwa 41 Grad ein, das ist in etwa die Größe eines 70 cm großen Objektes aus 1 m Entfernung.
Die maximale Kreisbahnhöhe
Ist relativ einfach zu ermitteln. In diesem Falle würden die 741 m/s einfach von der Kreisbahngeschwindigkeit in 200 km Höhe abgezogen werden. Da für Kreisbahnen gilt:
v = Wurzel(MasseErde * G / Abstand)
ist dies leicht umformulierbar zu
Abstand = MasseErde * G / v²
und man erhält 8.034 km, wobei der Erdradius im Mittel bei 6.378 km liegt, also rund 1.656 km Höhe.
Bei der Betrachtung bleibt aber eines offen: Kommt die Dragon denn auch wieder zurück? Sie hat Treibstoffvorräte die bei ISS Missionen zuerst genutzt werden, um von einer niedrigen Erdbahn aus die ISS zu erreichen und nach Verlassen der ISS muss sie das Perigäum soweit absenken, dass sie in die Atmosphäre eintritt.
Sie braucht dafür auch Treibstoff, um zum Beispiel das Perigäum von 1.656 km auf 0 km abzusenken sind es 360 m/s. Das ist deutlich mehr als eine Dragon braucht. um ausgehend von einer niedrigen Erdumlaufbahn die ISS zu erreichen und danach zu deorbitieren. Ob die Dragon über so viele Treibstoffvorräte verfügt. ist leider nicht bekannt.
Es gibt aber einige Daten die zur Abschätzung genutzt werden können. Das Space Shuttle hatte eine maximale Korrekturkapazität von 305 m/s. Beim ATV waren es 306 m/s, also fast gleich viel. Zuletzt ist Resilence ja in einer Bahn mit der gleichen Bahnneigung wie die ISS. Um von dieser Bahn ausgehend die ISS zu erreichen muss die ihre Geschwindigkeit um 270 m/s ändern. Alle drei Werte liegen um 300 m/s und damit weniger als die 360 m/s die eine Dragon benötigt um die Bahn in 1656 km Höhe zu verlassen. Bei einer nur 1.000 km hohen Kreisbahn benötigt man nur 273 m/s, was im Bereich dessen liegt was die Dragon benötigt. um von der derzeitigen Bahn aus die ISS zu erreichen.
Real würde eine Dragon aber noch Treibstoff für das Ankoppeln benötigen, sodass vielleicht die 360 m/s insgesamt vorhanden sind.
Die maximale Kreisbahnhöhe für eine Polarbahn
Will man die Kreisbahnhöhe für eine Polarbahn berechnen so muss man nur die Erdrotationsgeschwindigkeit in 28 Grad von den schon berechneten 741 m/s abziehen, das sind nach [1] 416 m/s. So bleiben nur noch 325 m/s um die Bahnhöhe anzuheben. So bleiben nach [4] 792 km Bahnhöhe. Bei eine elliptischen Bahn mit 190 km Perigäum würde das Apogäum bis in 1.412 km Höhe reichen. Durch die geringere Bahnhöhe reicht in diesem Falle auch der Treibstoff der Dragon zum Verlassen der Kreisbahn aus, zumindest ist die benötigte Geschwindigkeitsänderung nicht größer als bei einer ISS-Mission.
Offene Fragen
Der Start erfolgte zuerst nur eine Umlaufbahn (je nach Quelle mit einem Apogäum von 1.200 bis 1.215 km Höhe). Danach musste die Dragon selbst wohl mit ihren eigenen Triebwerken die Bahnhöhe auf 1.393 km angehoben haben, nahe an der Zielhöhe von 1.400 km und 23 km höher als der bisherigen Rekord von Gemini 11. Das man die Dragon dazu nutzt, dürfte wohl daran liegen das die Falcon 9 nicht die nötige Performance hat. Dazu muss die Dragon deutlich schwerer sein als bisher bekannt. Wie viel sie beim Start wiegt, ist ja unbekannt. Nur beim ersten bemannten Einsatz nannte die NASA eine Zahl von 12.520 kg. Doch das ist nicht die Startmasse, sondern die Masse beim Abkoppeln von der ISS, vorher hat sie aber schon Treibstoff verbraucht, um die ISS zu erreichen, ebenso Gase, Wasser und andere Verbrauchsgüter.
Man kann, wenn man davon ausgeht, das die Falcon 9 maximal ein 1.215 km hohes Apogäum erreicht, ihre Startmasse berechnen, vorausgesetzt die obige Annahme von 6,5 t für die Oberstufe stimmt so sind es, wenn man die Formeln [1] bis [3] für die Bahnparameter annimmt 15,64 t. Das wäre etwa 2 t mehr als ich annehmen würde, wenn man zu den bekannten 12,52 t beim Verlassen der ISS noch den Treibstoff addiert, den man bis zum Ankoppeln an die ISS braucht.
Mehrgewicht addieren die Weltraumanzüge, die Besatzung selbst und die Vorräte für die Fünftagesmission, aber bestimmt keine 2 t. So gibt es als weitere Erklärungsmöglichkeit das meine Annahme von 6,5 t Trockenmasse für die Oberstufe zu optimistisch ist, dann müsste man aber alles neu durchrechnen, das überlasse ich euch. Eventuell ist aber auch die Crew Dragon seit 2020 – von dem Zeitpunkt stammt die NASA Angabe – auch einfach schwerer geworden.
In der hohen Umlaufbahn blieb die Dragon nur einen Tag, inzwischen wurde die Umlaufbahn schon wieder auf maximal 750 km abgesenkt. Der Grund dürfte die mit der Höhe rasch ansteigende Strahlenbelastung gewesen sein. Klingt zuerst logisch, aber sollte diese Dragon nicht auch mal zum Mond fliegen? Außerhalb des Magnetfeldes der Erde ist die Strahlenbelastung noch viel höher und in dieser Zone wäre man etwa eine Woche.
Ebenso finde ich die Bahnneigung von 51,64 Grad, also dieselbe wie die der ISS seltsam, außer man will diese besuchen (ist nicht vorgesehen) oder sie dient als Rettung. Nur – reicht dann der Treibstoff aus (siehe obige Diskussion) und für was für Fälle von Havarien sind denkbar? Beim Starliner erfolgte die Rückkehr ja ohne Besatzung weil es Probleme mit einigen Triebwerken gab. Wenn die betroffen wären, könnte man aber weder risikolos landen noch an die ISS andocken. Mir fällt, relativ wenig ein was ausfallen könnte bei dem dann das Ankoppeln an die ISS gelingt, aber nicht die Rückkehr zur Erde. Eigentlich nur der Ausfall des Hitzeschutzschildes oder das man den Trunk nicht abtrennen kann. Beides wurde von der normalen Dragon übernommen und dürfte so durch etliche Missionen erprobt sein.
Die Polaris Dawn hat keinen Kopplungsadapter also kann sie nicht an der ISS andocken. Dadurch wird sie erst mal leichter als eine ISS Dragon.
Meine Vermutung ist, dass man die Tanks für die Dracos wesentlich voller gemacht hat, wodurch die Kapsel wieder schwerer wird.
Mehr lagerfähiger Treibstoff in der Kapsel bringt mehr Bahnhöhe, als eine leichtere Kapsel, da die Oberstufe dann mit in den höheren Orbit gebracht wird.
Der nicht polare Orbit hat vermutlich mit dem Thermalmanagement der Kapsel zu tun. In einem Sonnensynchronen Orbit über der Dämmerungslinie würde die Kapsel zu viel Wärme aufnehmen.
Es könnte auch sein, dass die Anzüge auf der Tagseite die Wärme durch sie Sonne nicht weg bekommen. Die Anzugtemperatur soll bei 33 Grad gelegen haben.
Erklärt aber nicht die seltsame Bahnneigung. Falcon 9 Starts gingen bis 55 Grad, dann gibt es eine Lücke, weil sonst Festland überflogen wird und dann folgen Starts mit 86 bis bisher 98 Grad Neigung. Eine polare Umlaufbahn wäre also möglich gewesen.
Hallo Bernd, ich glaube du meintest die Mission Fram2 – diese ist aktuell für das vierte Quartal 2024 geplant.
Inzwischen hat ja die Öffnung der Luke stattgefunden – Space Walk würde ich das nicht nenen wenn man nicht mal das Raumschiff verlässt. Zumindest in „heute“ vom ZDf ein großes Thema obwohl ehrlich gesagt ohne das man etwas draußen arbeiten muss und das Raumschiff verlässt die Gefahr minimal ist. Das zeigt eher wie viel man Weltraumtouristen zutraut die eben keine komplette Ausbildung durchlaufen haben.
Ist ja nur der Chef der Firma der Astronauten für SpaceX ausbildet.
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Man ist halt vorsichtiger als in den 60er. Was glaubst du denn wie die erst Mission der NASA mit einem neuen Raumanzug aussehen würde?
Hallo Bernd,
ich finde einfach nicht raus, warum der EVA im Dunkeln stattfand? Ist das wegen der Kühlung des Anzuges? Ich komme einfach nicht drauf….
Frag SpaceX oder Isaacman
Die Bezeichung für den Flug nennt sich POLARIS DAWN und wenn dies ins deutsche übersetzt dann kommt so was raus
Morgengrauen
Morgendämmerung
Tagesanbruch
und da ist es noch in der Regel dunkel.
Die Anzugtemperatur soll auf 33 Grad hochgegangen sein, die Anzüge haben kein aktives Thermalmanagement. Sind dann für echte Außeneinsätze vermutlich nicht geeignet. Mit Kühlystem, Isolierung und Sauerstoffversrgung sind die Anzüge dann vermutlch genau so klobig wie die der Nasa.
Chickes Designe für tolle Blder haben sie aber trotzdem.
Müssen sie auch nicht, denn es gibt keine Pläne für ihren Einsatz außerhalb der Dragon. Für die ISS werden keine neuen anzüge mehr entwickelt, sie wird ja in einigen Jahren aufgegeben und den Auftrag für den Suit für Artemis hat Axiom Space.
https://www.nasa.gov/humans-in-space/spacesuit-for-nasas-artemis-iii-moon-surface-mission-debuts/
Im Prinzip müssen die Anzüge nur vor einem Leck in der Kapsel schützen, dazu müssen sie nicht klobig sein und verglichen mit den Mercury Space suits die auch nicht mehr können mussten sehen sie alt aus:
Es handelt sich um EVA Anzüge. SpaceX hat schon Anzüge für Astronauten die nicht raus müssen. Wie der Name schon sagt sind sie dafür gedacht bei EVA’s getragen zu werden. Diese EVA’s sollen im Erdorbit, auf dem Mond und perspektivisch auf dem Mars stattfinden. Dabei sollen sie nicht nur von Weltraumtouristen sondern auch von Menschen getragen werden die da arbeiten müssen. Ich halte diese privaten Astronauten nicht für Weltraumtouristen sondern das war eine Dienstreise. Jared Isaacman scheint soweit ich es verstanden habe vor zu haben private Dienstleistungen im Weltraum anzubieten. Ähnlich seinem Nebenjob mit den Jagdbombern. Also Ausbildung und Ausführung von Missionen gegen Geld. Es ist eine Service Mission zum Hubble Teleskop angedacht. Die Anzüge haben ein Thermomanagement das auf Luftkühlung statt der üblichen Flüssigkeitskühlung basiert. Ob es auch im direkten Sonnenlicht funktioniert testen sie wohl irgendwann auch. Die Heizung scheint zu funktionieren.
Auf dem Mars werden diese Anzüge mit Sicherheit nicht eingesetzt. Bis dort mal Leute rumlaufen, gibt es mehrere neue Raumanzug-Generationen.
Genau das meinte ich das spätere Iterationen der heutigen Anzüge auf dem Mars eingesetzt werden könnten. Die ersten Iterationen sind bekanntermaßen nicht sehr gut. Weshalb sie nicht im direkten Sonnenlicht eingesetzt wurden und auch sonst keine hohen Ansprüche an sie gestellt wurden wie die Kapsel komplett zu verlassen.
Bei SpaceX arbeitet niemand – nach offiziellen Angaben – an einem Marsprogramm.
Der Zweck von SpaceX ist das Marsprogramm. Alle SpaceX Mitarbeiter arbeiten am Marsprogramm. Aber wenn man alles was Elon Musk sagt für einen Scherz hält… halt nicht.
Man tut sich selbst mit einer unbemannten Mission zur Rückführung von Mars-Bodenproben schwer. Technisch schon seit Jahrzehnten machbar, aber immer wieder zu teuer. Eine bemannte Marsmission währe aber um Größenordnungen teurer. Wenn man schon Probleme hat, das Geld für eine unbemannte Mission zusammenzukriegen, wie realistisch ist dann eine bemannte Marsmission? Mit Wegwerfraketen wäre das unbezahlbar, ohne Wiederverwendung läuft da nichts. Wiederverwendung setzt aber Treibstoffproduktion auf dem Mars und Auftanken voraus. Um die aufzubauen, braucht es aber wiederverwendbare Marsraketen. Von Nachtanken auf dem Mars wird zwar viel geredet, aber Niemand kümmert sich darum, wie der Treibstoff dort hergestellt werden soll. Ohne diese Schlüsseltechnologie wird das eher ein Aprilscherz als ein Marsflugprogramm.
Kunst kommt von Können, nicht von Ankündigungen.
Die Bahnneigung wurde gewählt, damit man keine neue Abbruch Prozeduren entwickeln muss, bzw. vertififizieren. Alles läuft gleich bei der ISS.
Mal abgesehen von Elon Time und der Tatsache das SpaceX/Elon Musk Ziele gerne als Tatsachen verkaufen. Wer sich jetzt noch hinstellt und sagt SpaceX/Elon Musk würden nur Ankündigen hat meiner Meinung nach den Schuss nicht gehört.
SpaceX ist 22 Jahre alt und Tesla 21. Da liegen genug Erfahrungen vor. Es war weit entfernt von 100% aber genug das man die Ankündigungen ernst nehmen kann auch wenn man kein Fanboi ist. Tesla hat das Ziel die Elektromobilität voranzubringen erfüllt. Das Falcon 9 Programm hat die ursprünglichen Ziele weit übertroffen und ist eine der zuverlässigsten Raketen überhaupt. Starship ist noch lange nicht dort wo sie es angekündigt haben. Es besteht für mich kein Zweifel das sie die Ziele erreichen werden. Die Fragen sind nur wann und wird Starship die Startkosten weiter als Falcon 9 drücken können.
Das Problem ist das Elon immer mehr durchdreht. Dazu hatte das Starship von Anfang an große technologische Risiken, ich glaube immer weniger das das was wird. Eine rechnung auf die ich gerade erst gekommen bin. (Zahlen aus dem jeweiligen Englischen Wikipedia Artikel).
Gewicht Treibstoff Falcon 9 488370kg, Starship 4600000kg, also das 9,41 Fache. Nutzlast Falcon 9 17500kg. Wenn ich das mal 9,41 nehme wären das 164675kg. Wenn ich von gleichen Kosten von Methan und Kerosin ausgehe wird das dann schon schwierig für das Starship alleine bei den Treibstoffkosten geringer zu sein, 165t werden wohl auch nur ohne Landung des Starships drinn sein…
Hätte man mal lieber die Falcon 9 weiterentwickelt. Dickerer Rumpf, Umstellung auf „Mini-Raptor“. Ersetzen der Oberstufe gegen Mini-Starship… Hätte man alles Schritt für Schritt machen können.
Jetzt hat man nächstes Jahr vermutlich das gleiche Problem wie bei Tesla. Das Produkt was mal absolut führend war ist es nicht mehr da die Konkurenz aufgehohlt hat. Der Ersatz ist aber noch nicht einsatzbereit.
Gründe warum man Falcon 9 nicht weiterentwickelt:
Die Rakete ist bis zum Maximum ausgereizt.
Die Rakete müsste im Durchmesser gesteigert werden – dicker werden was ein Ende des Straßentransports bedeuten würde. Transport von fertig montierten Stufen wäre nur noch über Wasser möglich.
Dickere Rakete bedeutet auch neue Startanlagen und neue Produktionsanlagen mit Endmontage am Wasser oder in Nähe des Startplatzes. Ich sehe keine geringeren Risiken.
Das alles für eine weiterentwickelte Falcon 9?
Die Pläne für Starship sind mehr als 10 Jahre alt. Keine neue Idee eines durchdrehenden Elon Musk. Außerdem denke ich nicht das er durchdreht sondern offener sagt was er schon immer gedacht hat.
Die Konkurrenz bei mittleren und schweren Trägern wächst ständig. Es gibt keine Pläne Starship Konkurrenz zu machen weil viele denken das ein so schwerer Träger nicht gebraucht wird. Wenn Starship erfolgreich ist brauchen die Konkurrenten Jahre um gleichzuziehen.
Da man die erste Stufe ja mehrmals verwendet spielt der Straßentransport bei den Life-Cycle kosten keine so große Rolle mehr. Das Starship kann man schließlich auch nicht über die Straße transportieren. Ob Elon schon immer so gedacht hat oder es nur erst jetzt alles sagt ist egal. Er ist das größte Risiko für die Firma, das zweitgrößte Risiko ist das Starship.
Starship soll die 5fache Nutzlast bekommen möglicherweise mehr. Da lohnt es sich vielleicht das es nicht so leicht zu transportieren ist wie Falcon 9. Die Weiterentwicklung der Falcon 9 wäre eine komplett neue Rakete. Die dann nicht soviel mehr kann als Falcon 9. Total unwirtschaftlich meiner Meinung nach. Genauso wie die Anzahl und Größe der Stufen je nach Zielorbit anzupassen unwirtschaftlich wäre.
@Rodi wenn das Starship die 5-fache Nutzlalast hat aber das 9-fache an Treibstoff verbracht muß das mit der Wiederverwendung der zweiten Stufe einfach sehr gut klappen damit sich das lohnt.
Und ja, eine Falcon 9 in dicker (mit den Typischen 5-6m Durchmesser) würde man dann wohl mit mehr als 9 Triebwerken Ausstatten und wäre dann keine Falcon 9 mehr. Wenn man auf Methan umstellen würde erst recht nicht. Aber es währen eben deutlich kleinere Entwicklungssschritte als von der Falcon 9 zum Starship. Ich bin mir sicher eine „Falcon Fat“ hätte schon einige hundert Starlink Satelliten ins All gebracht.
Die F9 ist noch lange nicht ausgereizt. Schon eine dritte Stufe würde die Nutzlast für GTO oder Planetenmissionen deutlich steigern. Eine weitere Steigerung könnte ein Umstieg auf Methan bringen. Dickere Raketenstufen lassen sich auch per Flugzeug transportieren, und was nicht in den Frachtraum passt eben huckepack. Wie beim Space Shuttle, Buran oder den Tanks für die Zentralstufe der Energija. http://www.buran.ru/images/jpg/3mt_1gt.jpg
Wobei der Straßentransport bei Startplätzen an der Küste und Landung auf einem Drohnenschiff deutlich in den Hintergrund tritt. So dass der teurere Lufttransport bei den Gesamtkosten unwesentlich ist.
Dirk und Elendsoft sind auf dem Holzweg, weil ihr logisch denkt.
Was SpaceX entwickelt bestimmt Elon Musk und der denkt nicht logisch wie er in den letzten Monaten und Jahren zu Genüge bewiesen hat.
Vielmehr geht es um Doktrinen.
Mit ausgereizt meinte ich das man Falcon 9 nicht weiter verlängern kann.
Außerdem haben Nutzlasten über den LEO hinaus doch meist einen eigenen Antrieb. Sind also wie eine 3. Stufe. Deswegen verwirrt es mich jedes Mal wenn Bernd sagt das Starship keine Nutzlast in den GEO bringen kann ohne aufzutanken. LEO reicht aus und dann muss sich die Nutzlast halt selbst in den GEO bringen. Oder zum Mars oder Mond.
Falsch.
Kommerzielle Kommunikationssatelliten haben einen Apogäumsantrieb, aber keinen Perigäumsantrieb. Sie sind aber die Ausnahme. Militärische Nutzlasten haben diesen schon nicht, Raumsonden auch nicht. Dann sinkt auch die Nutzlast der Falcon stark ab. Für einige Militärische Missionen musste eine Falcon Heavy her für Nutzlasten die vorher mit einer Atlas V gestartet wurden.
Das Starship ist der moderne Space shuttle – auf den Leo begrenzt.
Jeder weiß das Elon Musk doktrinär völlig verblendet und inkompetent ist. Deshalb ist er mit gleich 2 Internet Firmen darunter Paypal baden gegangen. Jeder außer den Fanbois wusste das es mit Tesla und SpaceX nichts werden kann gegen die etablierten Hersteller. Tesla geht nächstes Jahr bestimmt pleite und was willst du zu SpassX schon sagen. Elon Musk hat absolut keine Ahnung von Raumfahrt.
Bei Paypal war sein Anteil an dem Erfolg gering. Er wollte die Firma in eine andere Richtung Entwickeln. Deshalb ist er dann ja auch gegangen oder gegangen worden.
Bei Tesla hat er einen guten richer gehabt und daher die Firma die bei der Entwicklung des Roadstar war übernommen. Der Rodstar war dabei ein eigentlich ganz primitives Auto. Man hat nur Elektroauto anders gedacht. Mit dem Model S hatte die Firma dann ein komplettes Auto entwicklet und das saube vom beginn an. Ein richtig guten Wurf. Aber der vieles was man damals in Richtung Autopilot versprochen hat ist immer noch keine Realtiät. Die Modell darauf waren/sind immer noch gut. Aber man hat sich von den Mitbewerbern einholen lassen.
Bei SpaceX hat er auch mit der Falcon 9 einen richtig guten Schritt gelandet. Wobei man sagen muß, die Facon 9 (und 1) waren anfangs eigentlich sehr einfache Raketen ohne große Besonderheiten (wie auch der Resla Roadstar). Dann hat man evolutionär schritt für Schritt weiterentwickelt und ist beim jetzigen Top Produkt gelandet. Mit der Entwicklungsart war man Jahre vor den Mitbewerbern. Der Vorsprung ist deutlich geschrumpf, da man an der Falcon 9 ja nicht ernsthaft weiterentwickelt würde ich sagen in 2 Jahren ist er weg (Blue Origin und RocketLab kommen).
Beim Staship jetzt aber hat man an fast jeder Stelle Technologien/Vorgänge die SpaceX/die Welt noch nie so gemacht haben. Dadurch ist das Projekt hoch Risikobehaftet. Dazu verschwenden Sie durch überhasteste zeitlich schlecht koordinierte Entwicklung viel Geld mit dem Rapid Prototyping.
Jetzt ist die Frage ist das Starship das Model S oder der Autopilot. Ich würde sagen eher der Autopilot.
@Rodi:
Ich habe einen Irrtum von Dir korrigiert. Ich habe sachliche Informationen gebracht.
Du antwortest mit Polemik. Das ist nicht die Art wie ich diskutiere. Rechne nicht mit weiteren Antworten auf Posts.
@Bernd
Ich habe auf folgenden Beitrag von dir reagiert den ich als Scherz verstanden habe und
habe mit einem ironisch gemeinten Beitrag reagiert.
Bernd Leitenberger sagt:
23. September 2024 um 09:50 Uhr
Dirk und Elendsoft sind auf dem Holzweg, weil ihr logisch denkt.
Was SpaceX entwickelt bestimmt Elon Musk und der denkt nicht logisch wie er in den letzten Monaten und Jahren zu Genüge bewiesen hat.
Vielmehr geht es um Doktrinen.
Das Shuttle selbst war auf den LEO beschränkt aber hat mehrfach Nutzlasten für den GEO oder andere Planeten ausgesetzt. Genauso könnte Starship Nutzlasten im LEO aussetzen die mit eigenem Antrieb oder einer 3. Stufe höhere Orbits erreichen Deshalb halte ich es für einen Irrtum deinerseits wenn du die Nutzlast von Starship außerhalb des LEO mit Null ansetzt.
Ich werde in Zukunft besser kennzeichnen auf welchen Kommentar ich antworte.
Ja es wird aber keine dritte Stufe geben, denn das wäre ja ein Verstoß gegen die Doktrin „Wiederverwendung“. Ich bin auf die Spekulationen für Upgrades der Falcon 9 eingegangen die alle logisch sind, ebenso wie eine Oberstufe für die Falcon 9. Aber die käme wohl nicht von SpaceX und das ist ja eine andere Doktrin nämlich die „Wir machen alles selbst“.
Kleiner Hinweis zu euren Nutzlastspekulationen. Das Starship hat nach ITF 3 eine Nutzlast (Musk Angabe) von 40 bis 50 t nicht 100+ t. Bei ITF-4 war der Resttreibstoff der bei einer echten Mission die Nutzlast wäre um weitere 10 t kleiner.
Bernd Leitenberger sagt:
24. September 2024 um 19:49 Uhr
Ja es wird aber keine dritte Stufe geben
Die dritte Stufe muss nicht von SpaceX sein und kann an die Nutzlast und den Zielorbit angepasst werden. Ich glaube kaum das SpaceX sich weigern würde so eine Nutzlast im LEO auszusetzen wenn das Geld stimmt. Jeder Start zählt wenn Starship ausgelastet werden soll.
Laut eigener Aussage von SpaceX ist die Nutzlast im Moment Null und man hat nicht vor eine in nächster Zeit in den Orbit zu schicken. Ich vermute das es wirtschaftlicher ist Falcon 9 zu nehmen.
Immerhin hat Elon jetzt mal wieder vom Thema Marslandung geschrieben.
https://www.golem.de/news/raumfahrt-elon-musk-will-2028-menschen-zum-mars-fliegen-2409-189190.html
bzw. Orginaltext:
„SpaceX plans to launch about five uncrewed Starships to Mars in two years.
If those all land safely, then crewed missions are possible in four years. If we encounter challenges, then the crewed missions will be postponed another two years.
It is only possible to travel from Earth to Mars every two years, when the planets are aligned. This increases the difficulty of the task, but also serves to immunize Mars from many catastrophic events on Earth.
No matter what happens with landing success, SpaceX will increase the number of spaceships traveling to Mars exponentially with every transit opportunity. We want to enable anyone who wants to be a space traveler to go to Mars! That means you or your family or friends – anyone who dreams of great adventure.
Eventually, there will be thousands of Starships going to Mars and it will a glorious sight to see! Can you imagine? Wow.
The fundamental existential question is whether humanity becomes sustainably multiplanetary before something happens on Earth to prevent that, for example nuclear war, a supervirus or population collapse that weakens civilization to the point where it loses the ability to send supply ships to Mars.
One of my biggest concerns right now is that the Starship program is being smothered by a mountain of government bureaucracy that grows every year. This stifling red tape is affecting all large projects in America, which is why, for example, California has spent ~$7 billion dollars and several years on high-speed rail, but only has a 1600 ft section of concrete to show for it!
While I have many concerns about a potential Kamala regime, my absolute showstopper is that the bureaucracy currently choking America to death is guaranteed to grow under a Democratic Party administration. This would destroy the Mars program and doom humanity.
It cannot happen. Your help would be much appreciated. This is a fork, maybe the fork, in the road of human destiny.“
Er hat also jetzt erkannt das man mit vertretbaren Aufwand nur alle zwei Jahre starten kann. Ich glaube nicht das in zwei Jahren genügend Starships zur Verfügung stehen damit 5 zum Mars fliegen können. Das die dann alle erfolgreich Landen ist absolut Illosorisch wenn man sich die Fehlerquote bei Marslandungen ansieht. Damit wird es nichts mit in 4 Jahren bemannt zum Mars. Aber auch sonst hat er genügend Punkte genannt warum das Projekt nicht im Zeitplan laufen wird…sind natürlich sind die Demokraten und die Bürokratie schuld.
Ich frage mich ja was passiert wenn Trump gewinnt. Trump hat ja damals das Artemis Programm aufgelegt damit in seiner Amtszeit Menschen zum Mond kommen. Daher war ja Politisch als Ladetermin 2024 verlangt. Hat jetzt mit Trumps zweiter Amtszeit nicht geklappt und mit dem Artemis Programm auch länger. Jetzt könnte das ganze wieder in ein Amtszeit von Trump fallen. Aber was macht Trump wenn er an die Macht kommt, wird in dann ein Berater Elon sagen „Hey macht da lieber statt mit der SLS mit einem Starship“?
Ach der große Konstrukteur hat wieder das getan was er am besten kann: Völlig illusorische Zeitpläne rausposaunen.
Ich befürchte, dass das Starship in zwei Jahren noch nicht einmal am Mond angekommen ist, geschweige denn auf dem Weg zum Mars. Aber ich lasse mich da gerne eines Besseren belehren.
Die Landung von Artemis 2 ist nach der NASA zwischen September 2026 und Februar 2028 geplant (genauer weiß man es nicht und das hängt nur an SpaceX). Dabei arbeitet man an der Mission seit Jahren, aber in der gleichen Zeitspanne will er ohne jede Vorarbeit zum Mars …
Das Startdatum für die kürzeste Route liegt um den 26.10.2026, für die energetisch optimale Route um den 13.3.2026.
Aber ich muss die erste Marslandung von SpaceX verpasst haben, denn 2016 prognostizierte Musk noch das die Landung im März dieses Jahres stattfinden soll.
https://t3n.de/news/elon-musk-spacex-marslandung-1645047/
SpaceX hat irgendwie zur zeit verstärkt Probleme mit der Falcon 9.
„Bei der Rückkehr der oberen Stufe gab es allerdings eine ungeplante Raketenzündung, sodass diese vom Kurs abkam und woanders in den Ozean stürzte.“
https://www.heise.de/news/SpaceX-pausiert-weitere-Raketenstarts-der-Falcon-9-nach-Problem-bei-Rueckkehr-9957069.html
Ich frage mich woher das kommt, nachdem man vorher lange zeit keine Probleme hatte.
> Bei SpaceX arbeitet niemand – nach offiziellen Angaben – an einem Marsprogramm.
Welche offiziellen Angaben meinst du? SpaceX mag sich zuerst mal auf Artemis HLS konzentrieren, alles andere würde die NASA wohl verärgern, so wie Elon Musk nach seiner Starship Präsentation erst einmal den damaligen NASA Administrator Bridenstein besänftigten musste der die Priorität von Crew Dragon anmahnte, aber es finden sich leicht die Mars Verantwortlichen bei SpaceX.
Paul Wooster is „Primary Mars Development Engineer“. Hier ist eine Untersuchung potentieller Landungsstellen für das Starship:
https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2021/pdf/2420.pdf
Margarita Marinova kam von der NASA zu SpaceX und ist „Senior Mars and Vehicle Systems Development Engineer“:
https://en.wikipedia.org/wiki/Margarita_Marinova
„Mission Architecture Using the SpaceX Starship Vehicle to Enable a Sustained Human Presence on Mars“
https://www.liebertpub.com/doi/full/10.1089/space.2020.0058
Lars Blackmore war von 2011 an verantwortlich für die Lenkung und Landung der Falcon 9 (also einer der alten Topleute von denen du glaubst sie hätten die Firma verlassen) und ist jetzt „Senior Principal Mars Landing Engineer“.
http://www.larsblackmore.com/experience.htm
In der Rolle ist er auch mitverantwortlich für die Landung der Starship Testflüge (in diesem Sinne ist Starship das Mars-Programm):
https://x.com/larsblackmore/status/1779036900621504902
Und was haben sie entwickelt? Mit Arbeiten meine ich nicht Pläne, Präsentationen, die macht die NASA seit Jahrzehnten, so könnte man auch sagen die NASA arbeitet an einem Marsprogramm. Für mich zählt Hardware die nur für die Marsmission entwickelt wird.
Wer es noch nicht gemerkt hat: Starship arbeitet mit kryogenen Treibstoffen. Ein Flug zum Mars dauert aber einige Monate. Wieviel Treibstoff ist dann noch in den Tanks? Damit dürfte Starship für Marsflüge völlig ungeeignet sein.
Warum sollte man Kyrogenen Teibstoff nicht lange lagern können? Gerade im All ist Isolation ja auch relativ einfach.
Gerade bei Nachrichtensatteliten oder Raumsonden könnten kryogene Treibstoffe mit deutlich höherem spezifischen Impuls recht nützlich sein. Weil das angeblich so einfach ist, wurde es aber noch nie gemacht. Warum wohl?
Spaceship könnte höchstens eine Nutzlast auf eine Flugbahn zum Mars bringen, aber nicht mehr. Vorausgesetzt sie kriegen die Betankung hin. Ob sich das auch finanziell lohnt ist dann schon wieder eine andere Frage.
elendsoft sagt:
13. Oktober 2024 um 17:35 Uhr
Gerade bei Nachrichtensatteliten
Starship HLS und der Blue Origin Lander nutzen beide kryogene Treibstoffe. Die Vulcan Centaur soll für länger als bisher betrieben werden mit H2 und O2 wurde angekündigt. Also gehe ich davon aus das es Vorteile bringt diese bei längeren Flügen einzusetzen. Es sei den alle der genannten Beispiele können nicht rechnen. SpaceX hat wahrscheinlich den Flug zum Mars mal durchgerechnet. Ob sich die Betankung von Starship wirtschaftlich rechnet gegenüber Alternativen wie einfach die Nutzlast im LEO auszusetzen und sie mit eigenen Mitteln zum Ziel zu bringen frage ich mich auch. Das wird die Zukunft zeigen.
Da geht es um einige Tage, beim Marsflug um einige Monate, und das bei unbemannten Missionen nur für den Hinflug. Bei bemannten Marsmissionen sollen die Leute auch wieder zurückkommen, dann werden das Jahre.
Eine Isolation kann Verdampfungsverluste zwar verringern, aber niemals ganz verhindern. Dazu kommt beim Starship noch ein Problem: Durch den Wärmeschutz an der Außenseite kann eine Isolation nur innen in den Tanks sein. Das bringt nicht nur zusätzliches Gewicht, es geht auch Platz für Treibstoff verloren. Also weniger Treibstoff bei mehr Leermasse. Das verringert die für eine Rakete dieser Größe recht erbärmliche Nutzlast noch weiter.
Ich habe nirgendwo davon geschrieben das es einfach ist. Je größer die Treibstoffmenge um so einfacher wird das mit der Isolierung, dazu lohen sich dann immer mehr Geräte um verdampften Treibstoff wieder zu verflüssigen.
Es gibt von Airbus schon seit langem ein Kleintriebwerk für die Nutzung von H2/O2 für Satelliten im Portfolio. Das Hauptproblem ist neben dem Volumen – bei einem Nachrichtensatelliten macht der Treibstoff über die Hälfte der Masse aus – das der Treibstoff nicht lange flüssig bleibt. Das wäre also nur eine Lösung für den Apogäumsumaantrieb, nicht wie die lagerfähigen treibstoffen auch für die Lageregelung.
Zum Starship zum Mars gibt es noch heute einen durchgerechneten Artikel