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Web Log Teil 169: 6.6-11.6.2010

Sonntag den 6.6.2010: Geld verdienen mit der ISS - Teil 2

Nachdem ich gestern das Thema schon gestern angerissen habe, ist mir noch eine bessere Idee gekommen. Verdienen mit "virtuellen" Services. Nun wie ist das gemeint? Die ISS befindet sich derzeit in einer Höhe von rund 350 km, doch selbst wenn sie mal angehoben wird sind es nur rund 400 km. Doch selbst dann ist die Luftreibung bei dieser ausladenden Konstruktion noch hoch. Sie ist variabel, doch im Durchschnitt sollten es 200 m pro Tag sein. Das entspricht einer Abbremsung um 0,114 m/s pro Tag. Es klingt nach wenig, doch bei 350 t Gewicht braucht man da innerhalb eines Jahres bei chemischem Treibstoff eine ganze Menge um die Station auf dieser Höhe zu halten - bei einem spezifischen Impuls von 3.100 sind es rund 4700 kg.

Es gäbe natürlich Möglichkeiten für die NASA dies zu optimieren. Sie könnte die Station in eine höhere Höhe bringen. Nahe der Erde nimmt die Luftreibung rapide ab, wenn man sich von ihr entfernt. Doch das kommt, weil dann auch die Nutzlast der Trägerraketen abnimmt (und vielleicht auch weil die einzigen Raumfahrzeuge, die das können, von der ESA und Russland kommen) nicht in Frage.

Nun die NASA tut das nicht, warum also nicht an den Milliarden, die man mit der Versorgung der ISS verdienen kann, zu partizipieren. Die Idee ist ganz einfach: Elektrische Triebwerke ersetzen die chemischen Triebwerke und reduzieren den Treibstoffbedarf rapide.

Eine Abschätzung ergibt bei 200 m Sinkrate pro Tag und 350 t Gewicht einen benötigten Gesamtimpuls von 14,7 Millionen Ns pro Jahr. Ionentriebwerke werden mit Strom betrieben. Den sollen Solarpaneele liefern. Der einfachste Weg ist es eines der vier Module der ISS zu verwenden und es von Boeing nochmals bauen lassen. Ein solches Modul hat eine Anfangsleistung von 55 kW und wiegt 14.500 kg. Ein Teil des rund 300 Millionen Dollar teuren Moduls benötigen wir nicht, z.B. die Radiatoren, den Abstandshalter und die Schienen für den beweglichen Arm der Station. Vielleicht wird es dadurch billiger und leichter.

Als Triebwerk bieten sich erprobte Modelle an, z.B. das RIT-22 mit 5 kW Leistung und 0,15 N Schub.

Nun zur Berechnung. Erst mal wie viele Triebwerke benötigt man? Es würden 11 reichen um die Spitzenleistung auszunutzen, die dann auch noch langsam absinkt (um 20 % bei Kommunikationssatelliten, doch die ISS wird wahrscheinlich etwas länger als ein Satellit betrieben werden). Es gibt aber noch einen anderen Faktor zu berücksichtigen: Die Lebensdauer. Sie liegt typisch bei 10.000 h. Bei einem Betrieb über 50 % der Orbitalzeit ist diese Frist schon nach 2,28 Jahren erreicht. Sollen die Triebwerke also die Station bis 2018 antreiben, dann benötigt man 88 Stück. Da eines nur 7 kg wiegt ist das jedoch zu verschmerzen.

Dann - reicht der Strom aus? Bei 55 kW Leistung würde ein Betrieb über 7 Stunden am Tag ausreichen. Das ist weniger als die rund 14 Stunden, in denen die Station von der Sonne beschienen wird. Doch diese Reserve ist nötig, da zum einen die Leistung der Solarzellen abnimmt, zum anderen die Station ab und an schwerer ist (Sojus Kapsel, Frachtraumschiffe docken an) und vor allem die Reibung durch die Atmosphäre ist ungleichmäßig - da unser System die normale Anhebung weitgehend ersetzt, muss sie auch Fähig sein dies zu kompensieren, denn reicht einmal die Leistung nicht aus so sinkt die Station ab und die Reibung wird immer noch stärker...

Ankoppeln kann man nur an Swesda, da nur dort der Schub durch die Längsachse der schweren Module geht. Das geht am besten mit einem russischen Kopplungsadapter, der zumindest beim ATV 253 kg wiegt.

Nun braucht man noch Tanks für den Treibstoff. Das RIT-22 ist für Xenon ausgelegt, doch das ist ungeeignet für das Nachtanken. Angenommen der Tank wäre leer und es kommt ein Versorgungstransport mit neuen vollen Hochdrucktanks, dann fließt das Gas nur so lange bis in beiden Tanks der gleiche Druck herrscht. Wenn beide Tanks gleich groß sind, kann so nur die Hälfte der Menge übertragen werden. Eine Lösung wäre es sehr große Tanks vorzusehen, doch diese sind dann schwer, weil es Drucktanks sind.

Einfacher ist es das früher übliche Quecksilber zu verwenden. Die Förderung kann dann durch ein Fördersystem wie für Wasser geschehen. Es könnte auch Druckgas verwendet werden für den Transport, da nur für die Förderung die Menge und der Druck viel kleiner ist.

Das letzte ist: Wie bekommen wir das ganze zur ISS? Nun genauso wie Russland auch seine Luftschleusen hinbekommt: Mit einer Progress ohne Frachtabteilung. Diese wiegt noch 3.000 kg. Wenn dies mit einer Proton gestartet wird, so bleiben dann noch 18.000 kg für das System übrig. Das Solarmodul, den RDS und die Triebwerke abgezogen bleibt dann noch 2,6 t übrig. Ein Teil davon wird für die Progress als Treibstoff benötigt, da nun 21 anstatt 7,2 t bewegt werden müssen. Doch dürften noch 1-1,5 t für Tanks und Treibstoff übrig. Teilt man 50:50 auf so werden etwa 700 kg Treibstoff mitgeführt.

Das klingt nach wenig - 700 kg Treibstoff bei 21 t Startmasse, ein ATV transportiert die zehnfache Menge - aber diese reichen für zwei Jahre aus. Danach kann eine Progress 2,1 t Treibstoff transportieren die dann für 6 Jahre reichen.

So nun kommt der Teil mit dem $$$. Die NASA zahlt derzeit für 20 t Fracht mindestens 1,6 Milliarden Dollar. Sie wird wenn die ISS wirklich bis 2028 betrieben wird 18 Jahre lang jeweils 4.700 kg Treibstoff brauchen, für die sie so 6768 Millionen Dollar aufwenden muss.

Macht Investitionen in Höhe von 950 Millionen Dollar bei Einnahmen in Höhe von 6768 - Das lohnt sich. Es hätte sich auch für die NASA gelohnt die es einfacher gehabt hätte und nur überschüssigen Strom der ISS nutzen könnte um zumindest Treibstoff einzusparen. Tja aber so kommt es eben, wenn man eine Raumstation baut und alle Innovationen streicht....

Montag 7.5.2010: Geschichte ist nicht logisch - auch nicht Technikgeschichte

Ein Argument, dass ich immer wieder hören, wenn Leute verunsichert sind durch die Argumente der Moonhoaxer, ist dass es nicht verständlich ist, warum die NASA die Mondlandungen so plötzlich einstellte - ohne Nachfolgesystem (das Shuttle war erst neun Jahre später flugbereit) ja sogar ohne die Hardware überhaupt zu nutzen, die 1969 fest bestellt wurde. Bis heute stehen zwei unbenutzte Saturn V als Ausstellungstücke herum - es sind keine Mockups, sondern Flugexemplare. Auch Mondfähren und CSM hatte die NASA genug auf Lager.

Das alles geschah ja nicht freiwillig, denn der Kongress kürzte ab 1969 der NASA kräftig die Mittel. Sie hatte keine andere Wahl als sparen. Gelohnt hat es sich nicht: Vor der ersten Mondlandung hatte die NASA 21,3 von rund 25 Milliarden Dollar ausgegeben. Die restlichen vier entfielen auf die verbliebenden sechs Missionen (eine Apollo H Mission kostete rund 350 Millionen Dollar, eine J Mission 420, dazu kamen noch Fixkosten für das KSC und MSC).

Logisch wäre es gewesen zumindest die Missionen zu absolvieren für die schon die Gerätschaften vorhanden waren.

Es kann sein, dass man in einigen Jahrzehnten auch so über das Shuttle denkt. Beim Suchen über SpaceX und Neuigkeiten nach dem Jungfernflug um den Falcon 9 Artikel zu überarbeiten stieß ich auch auf heftige Diskussionen pro und gegen private Transporte zur ISS. Die brachten mich mal dazu nachzurechnen. Nun eines ist klar: Das  Shuttle ist zu teuer für einen reinen Transport. Egal ob es Satelliten sind oder Raumsonden. Auch bei den Kurzzeit-Spacelabmissionen stehen die Kosten in keinem Verhältnis zum wissenschaftlichen Ergebnis. Auch die Module der ISS hätte man einfacher hochbekommen. Das habe ich an dieser Stelle schon diskutiert.

Doch ist das auch beim unbemannten Transport so?

Machen wir mal eine Rechnung auf:

Das Shuttle hat einen Jahreshaushalt von knapp unter 3 Milliarden Dollar pro Jahr. Es kann vier Flüge zur ISS durchführen.

Für die 3 Milliarden transportiert es:

Es gibt noch etwas mehr Frachtkapazität, die aber im Regelfall nicht genutzt werden kann, weil noch der Dockingadapter hinzukommt und wenn dann eine Palette hinzugenommen wird, bleiben nur noch einige Hundert Kilo übrig. Bei einer Mission nur mit Paletten könnte die Frachtkapazität voll ausgenützt werden, doch die Art der Versorgungsgüter lässt das nicht zu.

Zusammen sind dies 20 Personen und 37,6 t Fracht pro Jahr. So, was muss die NASA zahlen wenn sie die Leistung woanders einkaufen muss?

So würde die NASA für diese Services minimal 4326 Millionen Dollar kosten. Bei Einsatz eines US-Systems von OSC für den Besatzungstransport 5390-6090 Millionen Dollar.

Das Space Shuttle ist also hier billiger als die oft so gerühmten kommerziellen Services? Warum diese Kehrtwende? Ganz einfach. Solange ich nur Nutzlast transportiere, ist das Shuttle zu teuer. Das ergibt sich leicht aus der Nutzlastkapazität und dem Startgewicht und den Fixkosten. Das ändert sich wenn bei jedem Start der Transporter verloren geht. Denn die Kosten für das Raumschiff kommen dann noch dazu. Vor allem benötigt ein Transporter neben dem Frachtbehälter noch Einen Bus, einen Antrieb - bei allen Frachtern liegt die Nutzlast in der Größenordnung von etwa 30 % der Startmasse. Beim Spaceshuttle fällt das weg und er transportiert noch so 50 % der Brutto-Nutzlast.

Vor allem ist er für den Transport von Personen ausgelegt, die fliegen sozusagen als "Sekundärnutzlast" mit. Dagegen kann ein bemanntes Gefährt nur Personen transportieren und ist wegen der Sicherheitsanforderungen erheblich teurer als ein Frachttransporter (Gerade deswegen ist das Shuttle ja so teuer!).

Ich wage zu prognostizieren, dass die NASA bald mehr für die Transporte zur ISS zahlen wird als sie heute für das Shuttle ausgibt (dabei gab es den Trend die Shuttles pro Start billiger zu machen, durch Renovierung, während eigentlich bei Startkosten der Trend eher zu höheren Kosten geht). Sie werden explodieren, wenn es ein bemanntes privates US Gefährt für den Mannschaftstransport gibt. Kein Wunder dass nun die Emotionen hochgehen und Elon Musk inzwischen schon Neil Armstrong, der sich gegen Obamas Plan wendet als "just a pilot" und "manipulated" bezeichnet - er wäre manipuliert und hätte nicht das technische Verständnis das nötig war.

Im Orginal:

"I’m sorry but I think Neil Armstrong is being manipulated.  And it is a sorry sight indeed.  Because he is of course a national hero.  On the other hand, Buzz Aldrin…you know, I think, you want to go back and look to national heroes on advise for the future of space, there’s Neil Armstrong, who is a great man, and then there is Buzz Aldrin who is also a great man.  Now, Buzz Aldrin is the guy with the PHD from MIT, and Neil is a pilot.  He’s always been a pilot, that’s cool.  But if you are going to look for somebody to render a judgement, a technical judgement on what program makes the most sense, I think you would probably pick the PHD from MIT, rather than the pilot.  And Buzz Aldrin, the PHD from MIT, is the one who is a huge fan of the Obama policy. "

Dann werden sicher alle Pläne für Expeditionen jenseits der Erdumlaufbahn aufgegeben werden - es fehlt das Geld dafür. In einigen Jahren wird man sich fragen, warum man das Shuttle gerade dann ausgemustert hat, wenn es erstmals in seiner Geschichte einen Einsatzzweck gefunden hat bei dem es auch wirkliche Kostenvorteile offeriert. Wer sich in der Geschichte auskennt, der weiß, dass es ursprünglich auch als Zubringer für eine Raumstation geplant war. Daher auch der Name Shuttle.

Wird es mal eine Shuttle-Hoax Theorie geben? Möglich wär's.

Dienstag 8.6.2010: Falcon 9 Nachlese

Eigentlich hatte ich erwartet, nach dem Jungfernflug gäbe es nun etwas mehr Informationen über die Falcon 9 und den Flug. Aber erst heute taucht ein Statement im typischen SpaceX Stil auf. Dieser SpaceX Stil - keinerlei Daten, gemischt mit falschen oder fragwürdigen Vergleichen, meistens auf Basis falscher Daten finde ich nervig. Kein Wort davon, dass der Orbit falsche Parameter aufweis, kein Wort von dem starken Rollen zum Ende des Betriebs der zweiten Stufe und das gefährliche Rollmanöver direkt nach dem Start.

Eigentlich hätte ich mehr Jubel, stolzes Präsentieren von Performancewerten wie der Nutzlast oder Orbitparametern erwartet. Zahlen sprechen eine deutliche Sprache. Bei Arianespace kann jeder bei den Übertragungen in Realzeit den Plot der Aufstiegsbahn sehen, auch wenn es keine Onboardkamera gibt, was sicher auch da interessant wäre.

Mich macht so was stutzig. Vielleicht ist einiges mehr nicht nach Vorschrift gelaufen. Vielleicht deutet das fehlende Eingehen der Kommentatoren auf die Anormalien darauf hin, dass sie bekannt waren - und man im Zeitdruck startete um wenigstens etwas vorweisen zu können. Elon Musk als Finanzier fällt ja aus. Er ist ja nun pleite und die Firma ist darauf angewiesen dass sie möglichst bald weitere Gelder von der NASA bekommt. (Was ja so gern bei der Diskussion um "private" Firma vergessen wird: Die Firma hat nach Angaben von Elon Musk bisher 350-400 Millionen Dollar in die Entwicklung der Falcon 1+9 gesteckt. Von der NASA bekam sie bisher 349 Millionen Dollar. Dazu kommen noch die beiden von der Air Force finanzierten ersten beiden Starts der Falcon 9 in Höhe von 14 Millionen Dollar. Investoren haben also den kleinsten Teil der Summe aufgebracht (Elon Musk, der wahrscheinlich den größten Teil beisteuerte, steht für 100 Millionen Dollar. Nur: das ist eine Vorfinanzierung. Dem müssen nun auch Flüge folgen. Es gilt also recht schnell im Zeitplan vorranzukommen. Diese Zahlungen sind auch die Ursache für die drei letzten Jahre mit positiver Bilanz).Man sollte vielleicht als Vergleich mal den Konkurrenten OSC benühen, der von der NASA weniger Geld für die Taurus II bekommt und nicht so hochgejubelt wird).

Die NASA hat schon einen COTS Flug erlassen wenn die anderen beiden mit geänderten Zielen durchgeführt werden. Vertrauen in die Firma? Angesichts überschrittener Zeitpläne und Bankrott des Hauptfinanziers wohl kaum. Wahrscheinlich ist SpaceX nun abhängiger von NASA Zahlungen als jede andere US Raumfahrtfirma und die NASA verzichtet lieber auf einen Fkug als gar nichts mehr für ihre Millionen zu bekommen.

Auch wenn der Jungfernflug wieder so viele neue widersprüchliche Zahlen brachte (so passen Treibstoffangaben z.B. nicht zu dem Startgewicht, außer die Falcon 9 hat einen strukturellen Anteil von 14,1 %, doch dann würde sie kaum Nutzlast transportieren). Eines ist klar: Die Nutzlast wird nach unten korrigiert werden. Das Presskit gibt die Brenndauer der zweiten Stufe mit 297 s an. Sie brannte 333 s und erreichte einen zu niedrigen Orbit. Alleine der höhere Treibstoffverbrauch bewirkt einen Nutzlastverlust von rund 4240 kg. Den gleichen Effekt gab es bei der ersten Stufe, da ist er aber schwerer berechenbar.

Mal sehen wie es weitergeht. Ich hoffe dass der nächste Flug bald kommt und das ist der erste COTS Flug. Ich glaube die NASA duldet solche Geheimniskrämerei bei ihren Missionen nicht. Die Presskit bei anderen Missionen enthalten normalerweise detaillierte Angaben über den Träger. so hoffe ich kann man bald ein vernünftiges Datenblatt erstellen. Bisher geht es ja nur durch Rückrechnen, was wegen verwirrender Zahlenangaben (Schub der zweiten Stufe z.B. mit 411, 427 und 445 kN angegeben, Brennzeit mit 329, 345 und 354 s) auch nicht möglich ist. Da war es ja früher einfach die Daten russischer Raketen zu rekonstruieren, denn die waren wenigstens konsistent.

Auch sonst ist diese Informationspolitik ja der von Russland zu vergleichen: Keine Daten, dafür Propaganda. Weitgehend staatlich finanziert sind sie ja schon. Vielleicht benennen sie sich ja bald um in "Rkk SpaceX" oder "KB SpaceX".....

Okay, da es von SpaceX keine Erklärung gibt für die Dinge die nicht normal sind:

Direktes drehen nach dem Start um 90 ° - ist definitiv nicht eine kleine Anomalie sondern eine gravierende Fehlfunktion. Alle Träger fliegen absolut senkrecht nach oben um eine Kollision mit dem Startturm zu vermeiden. Erst danach gibt es ein Rollmanöver, meistens um die Kommunikationsantenne in eine ideale Position zu drehen (bezüglich der aerodynamischen Belastung ist das Rollmanöver ja invariant). Ich denke das freut auch nicht die Range Safety, die ja am Schluss den Start aufgehalten hat.

Die Brenndauer der ersten Stufe habe ich nach Ausmessen des Videos auf 182,08 s nach dem Abheben (Countdownuhr und Sprecher hinken hinterher) bestimmt. Auch das ist 4 s länger als nach den SpaceX Angaben. Die der zweiten (leider wegen Bildausfall nur am Kommentator festgemacht) zu 332,76 s ermittelt. Auch das ist länger als angegeben - beides zusammen spricht für einen deutlich zu hohen Treibstoffverbrauch. Mal sehen wie es sich auf die Nutzlast auswirkt.

Die schwerwiegendste Anomalie ist das die zweite Stufe zum Ende der Brennzeit praktisch ungesteuert flog. Sie rollte nicht nur, sie taumelt um die anderen Achsen (erkennbar dafür das immer mehr der Erde ins Blickfeld kommt. Ob der Brennschluss da geplant war oder durch abreißenden Treibstofffluss oder den Bordcomputer ausgelöst, weil keine Steuerungsmöglichkeit mehr besteht, kann man nur mutmaßen. Da ein zu niedriger Orbit erreicht wurde (237 x 273 km nach NORTAD Radarvermessungen - übrigens auch eine Differenz zu SpaceX die von 99,8 x 101 % reden - seit wann spricht man bei Orbits von Prozenten - bezogen auf den Radius gemessen vom Erdmittelpunkt sind übrigens 1 % 66 km. -0.3 % eines GTO Transferorbits führen übrigens beim ersten Durchlauf zum Verglühen....) vermute ich eher das letzte. Über die durch das Taumeln induzierten Kräfte kann man nur spekulieren.

Und die erste Stufe konnte nicht geborgen werden. Man fand nur ein Trümmerfeld - letzteres lässt auf eine Desintegration schließen. Nur der Aufprall auf das Wasser kann das nicht verursachen (es sind schon nur verbeulte Tanks der Delta Stufe aus dem Orbit zurückgekommen. Treibstofftanks sind voluminös und treffen mit niedriger Geschwindigkeit auf das Wasser auf - sie sollten vielleicht verbeulen oder Löcher bekommen, aber sich nicht zerlegen). Ob allerdings eine Stufe aus Aluminium (Schmelzpunkt 660°C) ohne funktionierenden Thermalschild den Wiedereintritt mit >3000 m/s übersteht könnte bezweifelt werden. Das beeinflusst zwar nicht die Performance, aber sicherlich die Kalkulation, stecken in der ersten Stufe z.B. 9/10 aller Triebwerke....

Da wird SpaceX einiges nachzubessern haben.

Was sagt der erste Testflug aus? Eigentlich recht wenig. Es ist eben nur ein Flug. Zumindest bei den Betreibern von Kommunikationssatelliten zählen Erfolgsstatistiken über eine größere Flugzahl. Irgendwelche Vergleiche mit Jungfernflügen anderer Träger sind da nicht sehr sinnvoll - am wenigsten der mit Ariane 5, der so gerne genommen wird - bei beiden fehlgeschlagenen Flügen hatte Arianespace noch Modelle verfügbar, die einspringen konnten wenn nachgebessert werden musste. Das hat SpaceX nicht. Und die Firma ist neu. Auch Ariane brauchte einige Flüge bis die ersten Satelliten von nicht ESA Staaten kamen, das wird gerne vergessen. Nicht umsonst warten bisher alle potentiellen Interessenten ab oder die bisherigen Aufträge kommen erst nach den Flügen zur ISS so dass sie noch gekündigt werden können (hat ja schon der erste Kunde getan). Doch auch für die NASA ist es recht risikoarm, wenn man von dem schon vorher bezahlten Geldern mal absieht. Wenn ein Flug nicht klappt, ist es nicht ihr Problem. Sie zahlt für 20 t zur ISS und wenn SpaceX eben anstatt 12 nun mehr Flüge für diese Frachtmenge braucht  muss sie das nicht jucken.

Donnerstag 10.6.2010: Hör auf Heidi!

Derzeit schaue ich mir die Wiederholung der ersten Staffel von GNTM auf Sixx an. Der Sender ist sehr zu empfehlen, für alle die alte Pro7 Inhalte ansehen wollen - es gibt nur Werbung nach den Sendungen aber keine Unterbrechungen. Ich habe diese Format ja erstmals bei der letzten Staffel angesehen, als eine Arbeitskollegin meinte das wäre Trash Fernsehen vom Feinsten - wenn man es nicht ernst nimmt kann man sich wirklich über die Sendung totlachen.

Es fällt auf, dass es einige Unterschiede gibt: Die Sendungen waren kürzer. Heidi hat Beruferfahrungen an die Mädels weitergegeben und es gab Einblicke in den beruflichen Alltag von Fr. Klum. In der letzten und dieser staffel ist davon nichts mehr zu sehen. Sie geht auf Distanz, trifft die Kandidatinnen nur bei Challenges oder Fototerminen, aber nie privat. Die erste Staffel wurde offensichtlich auch noch mehr in Deutschland gedreht und das Präsentieren von Designern, die kein Schwein kennt, oder irgendwelche Jobs für Werbung die nur in Deutschland zu sehen wird, aber in den USA gedreht wird gab es auch noch nicht. Bis zum Finale gab es gerade mal eine Bewerbung um einen Job und das war ein Fake um die Mädchen zu schulen.

Vor allem ist das Format noch nicht pervertiert. Es wirkt wirklich frisch und jung. Die Challenges haben nicht denn Sinn, irgendwelche Effekthascherei zu betrieben und Sendezeit zu schinden (weniger Folgen, kürzere Folgen, weniger Kandidatinnen) und sind noch irgendwie ein bisschen am Alltag orientiert, auch wenn man über das eine oder andere streiten kann. Das zweite ist das Verhalten von Heidi Klum: Aus der Model-Mama ist die Model-Domina geworden. Die Entscheidungen werden endlos in die Länge gezogen, ewig lang sieht man nur das angespannte Gesicht der Kandidatinnen während Heidi Klum einen zweideutigen Satz sagte und auch das drohende in der Stimme hat zugenommen.

Die Kandidatinnen haben auch dazugelernt und lassen sich nun kaum noch über ihre Konkurrentinnen aus - klar das fällt immer auf einen zurück. Es ist so pervertiert wie DSDS mit den gleichen Elementen um Sendezeit zu schinden und dem gleichen Verhalten gegenüber den Kandidatinnen. Sogar Klum und Bohlen verbindet etwas: Beide können selbst nichts mehr und verdienen nun an den Kandidaten/innen die sie produzieren oder vermitteln. Dazu kommt bei klum noch eine gute Politik Schleichwerbung in die Sendung zu platzieren.

Aber es hat sich abgenutzt. Daher mein Rat: Heidi hör auf! Ach ja, nur damit ihr mal wisst wie ein dickes Mädchen aussieht:

Heidi hat nach meinem fachmännischen Blick mit Sicherheit eine 60 cm bei der Hüfte.... Ein Blick ins Internet ergab die Maße 91-69-94.... Heidi zu bist zu Dick für GNTM!

Freitag 11.6.2010: Der ideale Orbit für die ISS

Ich habe mich ja schon mehrmals mit der ISS und ihrem Orbit beschäftigt. Wie vielleicht bekannt ist die Orbithöhe vor allem weg dem Spaceshuttle gewählt worden: Er war als Hauptversorgungssystem vorgesehen und seine Nutzlast nimmt pro Kilometer um 45 kg ab. 100 km mehr sind da 4.500 kg - mehr als ein Viertel der Nutzlast des Shuttles. Der Effekt ist natürlich auch bei anderen Transportern gegeben, aber nicht so stark weil die prozentuale Nutzlast größer ist.

Nun eines ist auch klar: Je höher der Orbit ist, desto länger bleibt die Station in diesem. Die ISS in nun etwa 355 km Höhe hat eine Lebensdauer von unter zwei Jahren. Nur 80 km höher war Skylab im Orbit. Sie stürzte erst nach sechs Jahren zurück zur Erde. Der Vergleich hinkt natürlich, wegen der unterschiedlichen Sonnenaktivität und Form der Station. Aber die Tendenz ist klar, die Lebensdauer nimmt stark mit der Höhe zu. Ich denke in 550 km Höhe müsste die ISS keinen Treibstoff mehr benötigen und trotzdem bis 2028 (derzeitige maximale geplante Betriebsdauer) im Orbit bleiben.

Es gibt natürlich auch andere Vorteile eines hohen Orbits - geringere Abbremsung bedeutet geringere Mikrogravitation - doch die wird durch die Aktivität der Astronauten sowieso gestört. Ein Rempler an die Wand oder eine zugeknallte Tür sorgen für viel größere Impulse als die laufende Abbremsung. Auf der anderen Seite nimmt die Strahlenbelastung zu, vor allem in der Südatlantik Anomalie.

Ich will mich mal nur auf die Frachtversorgung beschränken. Es gibt zwei Möglichkeiten:

a.)    Wir heben die Station einmal an und gut ist. Beim derzeitigen Orbit von 348 x 360 km wären 109,6 m/s nötig um einen 550 km Kreisorbit zu erreichen. Natürlich benötigen nun die Transporter mehr Treibstoff um diesen zu erreichen.

b.)    Wir lassen die Station im derzeitigen Orbit und bringen Treibstoff zu ihr.

Was ist günstiger?

Nun das zweite ist berechenbar. Es sind 4.700 kg Treibstoff pro Jahr, also über 18 Jahre bis 2028 rund 84.600 kg. Um die Station einmal in 550 km Höhe zu bringen. benötigt man einmalig 12.300 kg. So spart man insgesamt 72.300 kg.

Doch das ist nur der eine Teil: Natürlich benötigen auch die Transporter mehr Treibstoff. Sie benötigen sogar doppelt so viel: Einmal um den höheren Orbit zu erreichen und einmal um ihn wieder zu verlassen. Rechnen wir also mit 220 m/s.

Alle Transporter werden von einer Trägerrakete in einer niedrigen Bahn abgesetzt und nutzen dann die eigenen Treibstoffvorräte um diese anzuheben. Das ist so bei Progress wie auch ATV und HTV. Vielleicht machen es Dragon und Cygnus anders - man wird sehen. Daher ist relativ einfach der Treibstoffverbrauch berechenbar und da sonst alles gleich bleibt (Trockenmasse des Frachters) geht er von der Fracht ab. 220 m/s entsprechen bei normalen spezifischen Impulsen (3100 m/s) 6,9 % weniger Fracht. Allerdings - brutto! Wie beim Steuersystem besteht der Transporter nicht vollständig aus Fracht, sondern alle Transporter haben etwa einen Frachtanteil von etwa 30 % (Ausnahme Dragon, je nachdem welche SpaceX Angabe man nimmt sind es dort 17 oder 64 %....) 6,9 % von 30 % sind aber eine Reduktion der Fracht um 23 %. Bei rund 29-32 t Versorgungsbedarf pro Jahr (NASA/ESA Schätzung) entspricht dies über 18 Jahren dann stattlichen 120 t...

Unter diesem Gesichtspunkt ist ein zu hoher Orbit also nicht zu empfehlen... Wahrscheinlich läuft es auf einen Mittelweg hinaus: Den Großteil des Treibstoffs spart man schon ein, wenn man die Station nur gelinde anhebt, z.B. in die Höhe von Skylab (435 km). Dazu benötigt man nur etwa 40% des Treibstoffs und auch die Transporter verlieren nur etwa 10 % ihrer Frachtmenge. Es kann aber auch andere Gründe geben den Orbit anzuheben: So hat Russland die Sojus 2 zur Verfügung. Die Sojus 2B könnte 8.400 kg eine ISS Transferbahn transportieren - so schwer kann eine Progress voll beladen aber gar nicht sein. Also könnte man die Extra-Performance nutzen, um den Treibstoffbedarf zum Erreichen der ISS zu reduzieren. Auch jenseits des Atlantiks kommt man an Kapazitätsgrenzen: Eine Ariane 5 ESC-B hat eine Nutzlast von 23 t für eine ISS Transferbahn. Das entspricht beim ATV einer Nutzlast von 9917 kg - mehr als die 9.500 kg maximale Zuladung.

Ich denke das wird man auch machen, zumindest sollte die ISS die nominale Bahnhöhe von 407 km die ursprünglich vorgesehen war, erreichen. Wenn mich nicht alles täuscht wird Europa dazu einen großen Beitrag leisten: Das ATV-2 Johannes Kepler wird im November starten, ziemlich nahe nach dem letzten geplanten Shuttle Flug. Wozu? Die Shuttles transportieren bei den letzten Flügen vorallem Logistics, also Vorratsgüter. Braucht die Station gleich wieder welche? Nein, aber das ATV kann über 5 t Treibstoff zum Anheben der Station mitführen. Und die Station muss nicht in einem niedrigen Orbit für die Shuttles verbleiben. Bei voller Ausnutzung sind das rund 45 m/s Geschwindigkeitsvermögen. Genug um die Station von der derzeitigen Bahn in rund 430 km Höhe zu befördern.

 


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