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The Big Dump Booster

Posted on by Bernd Leitenberger

Unter diesem Titel läuft das Konzept das Peter Lange vorschwebt, schon seit Jahrzehnten in der US-Raumfahrt. Ich habe erstmals 1987 nach der Challenger Katastrophe davon gehört. Die Grundidee: ein einfacher aber preiswerter Träger solls richten. Also fangen wir mal an zu rechnen.

Die Grundidee: Wir haben einen rein druckgeförderten Träger. Wir verzichten auf Turbopumpen und Gasgenerator. Der Druck in den Tanks muss ausreichen. Charakteristisch für ein solches Konzept ist, dass der Tankdruck abnimmt, weil sich die Tanks entleeren. Damit dies nicht extreme Werte erreicht, können wir den Tank nur teilweise füllen. Bei der OTRAG war er zu zwei Dritteln gefüllt, das senkt den Tankdruck (und damit auch den Schub) auf ein Drittel ab. Das ist so das Maximum was zulässig ist, sonst können wir keinen Orbit erreichen, weil die Beschleunigung zu gering ist, den mit dem Tankdruck korrespondiert auch die Schubabnahme auf ein Drittel. Natürlich wären andere Füllungsgrade denkbar wie nur halb gefüllt (Schubabnahme auf die Hälfte). Continue reading „The Big Dump Booster“ →

Raumfahrträtsel 22

Posted on by Bernd Leitenberger

Tja gerne vergessen, aber die Lösung von „Keiner“ (Super-Nickname, fast so gut wie „Anonym“) war richtig. Inzwischen haben wir eine Inflation an „Erste privat finanzierte Raumfahrtfirma“. Copenhagen Suborbitals schmückt sich damit, Virgin Galatic und natürlich SpaceX. Letztere ist bei Eigenkapital von 150 Millionen Dollar und NASA Vorauszahlungen von 350 Millionen allerdings mehr regierungsfinanziert als andere etablierte Firmen.

Aber die erste Firma, die es nachweislich selbst probiert hat und nicht nur ohne Regierungsmittel auskam, sondern sogar gegen den Willen der Regierung gehandelt hat, war die OTRAG. Man könnte nun viel über das technische Konzept schreiben und das habe ich auch. Aber was der Firma letztendlich zum Verhängnis wurde waren zwei Dinge. Das fehlende Feingefühl von Kayser bei der Wahl des Startortes – zuerst in Zaire und dann in Libyen. Das führte zu politischen Konflikten, selbst Bundeskanzler Schmidt wurde mit dem Gebaren der Firma konfrontiert und schließlich führte dies auch dazu, dass die sehr wohlwollende Behandlung der Firma seitens des Finanzamtes sich nach einigen Jahren dem Ende näherte. Continue reading „Raumfahrträtsel 22“ →

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“ →

SpaceX und die OTRAG

Posted on by Bernd Leitenberger

Ich habe mit dem Gedanken gespielt mal was über die neuerliche Nutzlastzunahme bei Falcon 9 Heavy und das Wundertriebwerk in der zweiten Stufe zu schreiben. (nur durch eine etwas längere Düse 400 m/s höhere Ausströmgeschwindigkeit und damit besser als bei russischen Hochdrucktriebwerken mit geschlossenen (nicht wie beim Merlin offenen) Kreisläufen). Aber dann fiel mir ein, woran mich das erinnert: An die OTRAG. Wer sich nicht mehr richtig erinnert, hier mein Eintrag aus dem Raketenlexikon:

OTRAG

Im Sommer 1971 vergab das BMFT (Bundesministerium für Forschung und Technologie) Studien, um eine kostengünstige Alternative für die Europa I zu finden. Unter den Firmen, die Vorschläge einreichten, befand sich auch die von Lutz Kayser gegründete Technologieforschung GmbH. Ihr Konzept war völlig anders als bei allen etablierten Firmen. Es sah die Verwendung von Salpetersäure und Heizöl als preiswerte Treibstoffe, sechs Tanks mit je 36 einfachen, kleinen, ablativ gekühlten Triebwerken pro Modul und sechs Module für die Erste und ein Modul für die zweite Stufe vor. Die Treibstoffförderung sollte durch Druckgas erfolgen. In den folgenden Jahren erhielt die Technologieforschung GmbH 4,5 Millionen DM an Fördergeldern, mit denen das Konzept verfeinert und Triebwerke auf DLR Testständen erprobt wurden. Danach hatte das Forschungsministerium wegen der Beteiligung an Ariane kein Interesse mehr an einer weiteren Untersuchung.

Lutz Kayser gründete daraufhin am 17.10.1974 die OTRAG (Orbital Transport- und Raketen-Aktiengesellschaft). Bis 1978 hatte er rund 95 Millionen DM von rund 1.150 Gesellschaftern akquiriert. Dies fiel deswegen leicht, weil nach dem damals geltenden Steuerrecht Aktionäre Verluste bis zu 275 % ihrer Höhe steuerlich geltend machen konnten. Vorstandsvorsitzender und Galionsfigur, aber ohne Einfluss, war Kurt Debus, ehemaliger Chef des Kennedy Space Centers. Kayser verkaufte der OTRAG die Rechte an seinen „Erfindungen“ für 150 Millionen DM und strich davon gleich 20 Millionen ein. Der Rest sollte bei erfolgreichen Flügen gezahlt werden, zusätzlich zu einer Gewinnbeteiligung von 3 bis 5 %. Continue reading „SpaceX und die OTRAG“ →

Aus dem Hinterhof in den Orbit

Posted on by Bernd Leitenberger

Da wir ja nun alles Geld für das deutsche Mondprogramm brauchen, müssen wir an der eigenen Trägerrakete sparen, das sieht der Blogautor ein, schließlich muss unsere Regierung ja Konzerne wie EADS subventionieren. Zudem kam die Frage beim gestrigen Blog auf. Also wie bekommen wir am billigsten zu einer Rakete? Nun da fällt mir spontan das OTRAG Konzept mit seinen Modulen ein – nicht effizient aber spotbillig. Die nötigen Komponenten bekommt man auch heute ohne Probleme, ohne sie selbst zu entwickeln (Röhren aus der Pipeline Industrie als Tanks, Scheibenwischermotoren um Ventile zu steuern, Ventile aus der chemischen Industrie, einen Stahlring mit Löchern als Injektor und ein Epoxidharz/Astbestblock als Brennkammerdüse).

Ich nehme mal die von Lutz Kayser übermittelten Daten für die Module, allerdings korrigiert auf niedrigere spezifische Impulse von 2400 m/s (Boden) und 2600 m/s Vakuum, mit denen auch damals intern gerechnet wurde, wie mir übermittelte Dokumente aufzeigen. Continue reading „Aus dem Hinterhof in den Orbit“ →