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Web Log Teil 319: 14.4.2013 - 16.4.2013

14.4.2014: Kann man über interstellare Distanzen kommunizieren?

Nun um die Frage schnell zu beantworten: natürlich, es kommt nur auf die Datenrate an. Doch betrachten wir es genauer. Nehmen wir an, wir haben eine interstellare Raumsonde entwickelt, wie müsste ihr Sendesystem aussehen, damit sie beim nächsten Stern, Alpha Centauri in 4,3 Lichtjahren Entfernung noch mit 1 Bit/s senden kann?

Zuerst mal zu den Grundlagen. Die sind relativ einfach:

Vision einer 60 m AntenneAufgrund dessen kann man von bekannten Datenübertragungsraten leicht berechnen, was heute in 4,3 Lichtjahren Entfernung übertragen werden kann. Voyager 2 sandte aus Neptunentfernung (4,5 Milliarden mit maximal 19.200 Bit/s. damit diese Datenrate möglich war kombiniert man auf der Erde zwei 64 m Antennen. Voyager sandte bei 8330 MHz mit 28,3 Watt Sendeleistung.

Alpha Centauri ist 4653 Milliarden Kilometer entfernt. Bei den obigen Zusammenhängen würde die Datenrate Voyagers dort angekommen auf 0.000235 Bit/s sinken. Also was kann man tun?

Nun auf der Erde wird man kaum noch größere einzelne Empfangsantenenn bauen können. Die Masse steigt in der dritten Potenz und es wird sehr schwer sie dann zu bewegen, bzw. man kommt an Grenzen der Materialbelastung an der Basis durch die Masse die bewegt wird, es handelt sich ja um keine fest Konstruktion. Das größte frei drehbare Radioteleskop hat 100 m Durchmesser, das bringt verglichen mit dem 70 m Teleskop einen Gewinn von 2, aber schon die Datenrate von 19200 Bit wurde beim Vorbeiflug an Neptun durch die Kombination von zwei Antennen erreicht. Und dies ist eine Technik die man auch in Zukunft anwenden kann, denn auch die Kosten für eine Antenne steigen ab einer bestimmten Größe mit der Dritten Potenz zum Durchmesser. Anstatt einer 70 m Antenne ist es daher ökonomischer 50 Antennen mit 10 m Durchmesser zu bauen. Sofern es umsetzbar ist die Signale tausender Antennen zu kombinieren ist dies ein Weg die Fläche zu vergrößern. unter bestimmten Umständen, die vor allem von der Position des Zielsterns abhängen, ist es auch möglich natürliche Mulden mit einem Teleskop auszufüllen. Das Ercibo Teleskop mit 304,8 m Durchmesser sitzt z.b. in einem Tal, ist dann aber nicht mehr beweglich.

Kommen wir zum Space-Segment. Natürlich können wir hier auch eine große Antenne einsetzen. Als man in den Siebzigern noch nach sinnvollen Verwendungsmöglichkeiten für das Shuttle gesucht wurde war darunter auch ein Kommunikationssatellit mit einer 67 m Antenne und 280 kW Leistung. Auch wenn das nicht gebaut wurde, so ist es sicher technisch möglich, sonst hätte man es nicht untersucht.

Doch kommen wir zurück, was heute möglich ist, was möglich sind sind entfaltbare Antennen, wie sie von ATS 6 und der ersten TDRS Generation demonstriert wurden. Bei Galileo klappte das Entfalten nicht, sodass sie heute wieder verschwunden sind, doch einige Kommunikationssatelliten wollen auf die Technologie zurückgreifen, weil die Antennengröße sonst auf den Durchmesser der Nutzlasthülle minus einem Sicherheitsabstand beschränkt ist. Zudem sind die Antennen aus einem Drahtgittergeflecht viel leichter. Dagegen kann der Durchmesser einer entfaltbaren Antenne zweimal die Höhe der Nutzlasthülle betragen. Bei der SLS wird sie 36,4 m hoch sein, das lässt also maximal eine 72 m große Antenne zu. Bei ATS-6 wog die 9,14 m Antenne nur 100 kg, so dass die 72 m Antenne bei etwa 6,4  Tonnen liegt.

60 m Radarantenne und ShuttleDas zweite ist die Sendeleistung. 28,3 Watt sind nun ja nicht gerade viel. Heute gibt es an Bord von Satelliten schon Sender mit 1 kW Leistung und irdische Radioteleskope senden mit bis zu 1000 kW Leistung. Nahe des Sterns sollte eine Stromversorgung kein Problem sein, Solarzellen kann man mitführen, ansonsten braucht man einen Kernreaktor für die interplantare Reise.

Das effizienteste dürfte es sein, die Sendefrequenz zu erhöhen. Voyager sandte im X-Band. Heute senden auch Raumsonden im K-Band bei vierfacher Frequenz, entsprechend 16-Facher Datenrate. Das Problem ist: je höher man bei den Frequenzen geht, desto stärker ist die Dämpfung durch die Atmosphäre. Sie war im X-Band noch vernachlässigbar. Vor allem Wasser und andere mehr als zweiatomige Moleküle stören ab 11 GHz, da die Frequenzen dann die Moleküle zum Schwingen und rotieren. Ab 63 GHZ werden auch zweiatomige Moleküle angeregt. Bei 30 GHz liegt die Dämpfung noch bei 0,1 dbm/km, Bei 90 GHz  gibt es das letzte Minimum mit 0,3 dbm/km. Danach steigt die Dämpfung stark an. 0,3 dbm ist eine Abschwächung um 7,2 % pro Kilometer Distanz. Berücksichtigt man dass die Atmosphäre immer dünner wird, so entspricht die Dachte am Boden einer Schichtdichte von 8 km bei Bodendruck. Das Signal wird daher um 75% gedämpft, dafür setzt man die 12-fache Frequenz gegenüber dem X-Band ein, was einer 144-fachen Flächenenergie durch einen kleineren Öffnungswinkel entspricht.

Das Grundproblem, das gegen diese Überlegung spricht ist, dass die Dämpfung sehr stark witterungsabhängig ist. So ist schon das K-Band nur zu 70% der Zeit verfügbar, weshalb es noch immer nicht primäre Frequenz von Raumsonden ist. Dabei gibt es bei Raumsonden eine einfache Lösung: alles nochmals senden wenn man es nicht empfangen konnte. Bei Signallaufzeiten von über 4 Jahren für die einfache Strecke ist das jedoch keine Lösung. Man könnte mit den Empfängern auf den Weltraum ausweichen und beliebig hohe Frequenzen einsetzen.

Das leitet über zur Laserkommunikation. Das Grundproblem dieser ist, dass von der Erde aus gesehen der Laser direkt neben dem Stern liegt. Selbst bei monochromatischem Licht wird es dann schwer das Signal von dem Licht des Sterns zu unterscheiden. Die Lösung ist relativ einfach: Die Kommunikation geschieht durch eine Sonde in einem Orbit um den Stern in größerer Entfernung. In 1 Milliarde Kilometer Entfernung ist die Signalquelle 5 Bogensekunde von der Sonne entfernt und leicht in einem Teleskop unterscheidbar. Beim Lunar Ranging Experiment weitet sich ein Laser auf 384400 km Entfernung auf 6,5 km aus, dass sind 0.000987 Grad. Bei 90 GHz bräuchte man eine 500 m große Antenne um dieselbe Bündelung zu erreichen. Laserkommunikation wäre also definitiv vorzuziehen.

So nach dieser Erörtung können wir einige Szenarien entwerfen:

Mit heutigen Technologien erprobt und existent:

Unter diesen Bedingungen könnte man 2,65 Bit/s von Alpha Centauri aus übertragen.

Optimierte Version mit heutigen Technologien:

Datenrate wäre dann 5 kbit/s

Nun die Alternative, eine Laserkommunikation. Annahme: Energie pro Bit gleich hoch wie bei Radiowellenkommunikation.

Zum Schluss noch etwas anderes. Die Aercibo Botschaft wurde am 16.4.1974 mit 10 Bit/s von dem 304,80 m großen Aerecibo RADAR gesendet. Die Sendefrequenz betrug 2380 MHz die Leistung 1000 kW. Ziel war ein 250000 Lichtjahre entfernter Sternhaufen. Eine 70 m Empfangsantenne wie wir sie bei Voyager verwenden könnte basierend auf den Voyagerdaten die Signale aber nur noch in 94 Lichtjahren Entfernung sauber vom Hintergrundrauschen trennen. In 25000 Lichtjahren Entfernung müsste eine Zivilisation eine riesige Empfangsantenne aufweisen oder erheblich bessere Verstärker als wir haben. Ohne bessere Verstärker müsste die Zivilisation mit einer 18 km Empfangsantenne zufällig in unsere Richtung schauen (eine solche Antenne hat bei 2,38 GHz nur noch einen Öffnungswinkel von einem Tausendstel Grad, müsste also sehr genau auf uns ausgerichtet sein. ein Tausendstel Grad ist z.b. zwanzigmal kleiner als der Durchmesser des Jupiters von der Erde aus gesehen).

15.4.2013: Wie viel Gestein braucht man für Analysen auf der Erde?

Die Frage kann man Hans Kommentar zur Asteroidenmission entnehmen. Die Frage ist wie viel Gestein braucht man von einem Himmelskörper. Nun man kann zum einen mal eine Übersicht anstellen. Die Apollo Missionen brachten bei jeder viele Kilogramm Gestein zur Erde zurück, Zusammen über 384 Kilogramm. Die Luna Sonden dagegen im Durchschnitt 100 g, die größte Probe betrug 160 g. Hayabusa sollte weniger als ein Gramm Materie sammeln. Stardust sogar nur Staubteilchen, deren Masse eher im Mikrogramm Bereich liegt. Phobos Grunt sollte 230 g zur Erde bringen.

Egal wie man es dreht oder wendet: bemannte Missionen haben bisher tausendmal mehr Proben geborgen. Doch braucht man diese Menge?

Nun eines ist unzweifelhaft: man kann die Morphologie, also das äußere Erscheinungsbild von Gestein nur beurteilen wenn man eine bestimmte Menge hat. Zu Sand vermalender Staub hat zwar noch dieselbe Zusammensetzung, aber er erinnert nicht mehr an das Gestein aus dem er bestand. Wie viel man davon braucht ist unterschiedlich. Auch Mineralogen nutzen heute Dünnschliffe. Von einem homogenen Gestein braucht man dann sicher nur einen kleinen Stein, vielleicht einen Kiesel. Hat man zusammengebackene Gesteine, so wie es auch bei Meteoritengestein oft der Fall ist das nie soweit erhitzt wurde, das es sich nach Dichte trennte, so können die einzelnen Teile durchaus einige Zentimeter groß sein.

Die Kernuntersuchungen laufen heute aber mit physikalisch-chemischen Methoden ab und da reichen kleinste Spuren. Die JAXA hat Hajabusa zum Erfolg erklärt obwohl das Sammeln von Bodenproben fehlschlug, aber etwa 1500 Staubteilchen von maximal 0,01 mm Größe verirrten sich doch ins Innere und Staub, nur unter dem Mikroskop zu sehen fing auch Stardust ein. Das ist kein Problem. Massenspekrometer detektieren heute bis zu einem Femtogramm. Da ist ein Staubteilchen mit einer Masse von einigen Mikrometern schon für eine Probe zu viel. Das gilt auch für andere Verfahren wie die Atomabsorptions- und Emissionsmassenspektrometrie, Gaschromatographie etc. Die Verfahren werden sogar immer empfindlicher. Schon zur Zeiten der Luna Sonden reichten die 100 g, die gebracht wurden vollkommen für alle chemisch/physikalischen Untersuchungen aus und damals konnte man nur ein Tausendstel bis ein Zehntausendstel dessen detektieren was heute möglich ist. Heute kann man die in Glasperlen im Submilimetermaßstab eingeschlossenen Helium 3/Helium 4 Kerne aus dem Sonnenwind zu diesem Zeitpunkt untersuchen und damit Indizien über die Sonnenaktivitöt zu früheren Zeitpunkten gewinnenn.

Das die Probenmenge bei unbemannten Missionen so klein ist, liegt eher daran wie sie gewonnen wird. Bei den Luna war es ein Bohrkern der aufgerollt wurde. Er ist naturgemäß nicht sehr groß, zumal der Bohrer nur durch die lockere Schüttschicht kam. Bei Phobos Grunt sollte ein Minigreifer direkt unter der Sonne Staub und kleine Steine einsammeln und in die Kapsel darüber transportieren. Bei Hayabusa war es ein Projektil, das Staub aufwirbeln sollte und ein Teil davon sollte in den Auffangbehälter gelangen.

Alle Methoden sind wenig selektiv, sammeln nicht mehrere Proben, arbeiten  nur direkt unter der Sonde. Würde ich eine Marsbodenprobengewinnung anstreben würde ich dies garantiert nicht so machen. So erhält man eine Zufallsprobe, aber bestimmt nicht das Material das man gerne hätte. Stattdessen muss man Proben sammeln und Probenrückführung trennen. Das Sammeln sollte ein mobiler Roboter mit verschließbaren Probenbehältern erledigen. Er sollte dazu über Arme und Bohrer verfügen mit denen er Proben aufnehmen und in Behälter unterbringen kann. Zum Ende der Mission fährt er zu der Station die die Proben zur Erde bringt und lädt in die Kapsel um.

So etwas ist nicht utopisch, sondern durch Umbau der derzeitigen Roboter machbar. Curiosity hat schon viele Fähigkeiten die gefordert sind. Man müsste nur den Arm umrüsten, dass er nicht vorwiegend Proben zerkleinert, sondern sammelt. Anstatt auf dem Deck Öffnungen für die Instrumente zu platzieren kann man dort Behälter anbringen die man verschließen kann. Mit dem Arm oder einem zweiten mit Greifern kann man dann später auch umladen. Einige Experimente die schnelle Messungen durchführen, wären sogar von Vorteil, so kann man schon auf dem Mars das interessante Material selektieren.

Eine solche Mission könnte dann auch mehr Material bergen, auch wenn es sicher nicht so große Steine wie bei Mondmissionen sein werden. (schon alleine deswegen, weil die auf dem Mond nur 40% des Gewichts auf dem Mars haben). Aber sie könnte in 2 Jahren mehr Plätze absuchen als eine Apollomission in ihren nur 3 Tagen auf der Oberfläche.

Dann gäbe es auch mehr Material. Dessen Gewicht ist bei allen Missionen nicht das Problem, sondern wie ich schrieb, die Entnahmetechnik. Alleine die Landekapsel von Phobos Grünt wiegt 6 kg - dreißigmal mehr als die Bodenproben, bei Hayabusa sind es mit 20 kg und weniger als 1 g sogar noch extremere Verhältnisse. Natürlich kostet jedes Kilo das vom Mars befördert wird etliche Kilo an Treibstoff, doch alleine die Leermasse von Kapseln, Steuerung und Stufen dürfte bei hunderten von Kilogramm liegen. Ob dann 1 kg oder 20 oder 30 kg befördert werden ist eher nebensächlich.

Die Frage ist: brauchen wir aber Bodenproben von Asteroiden aber auch Mars oder anderen Himmelskörpern? Man sollte nicht meinen, dass man mit einigen Steinen vom Mars alles klären kann. Nützlich sind sicher Proben bestimmter Gebiete: früherer Überschwemmungsgebiete, sie verraten einiges über die feuchte Vergangenheit des Mars oder von den Vulkanen, sie haben die Zusammensetzung des Mantelgesteins, und sicher wären auch welche aus Grabensystemen interessant um festzustellen wie diese entstanden. Irgendwo eine Probe zu nehmen, ist recht sinnfrei, dann könnten wir genauso die Marsmeteoriten weiter untersuchen die wir schon haben.

Gehen wir über zu den Asteroiden, wozu man auch Phobos zählen kann. Proben von dort sind nun en vogue, primär weil man sie einfach gewinnen kann. Ein Körper der nur einige Kilometer groß ist hat eine Fluchtgeschwindigkeit von wenigen Metern pro Sekunde, selbst wenn eine Sonde also auf den Asteroiden fällt, reichen Stoßdämpfer aus, den Stoß zu dämpfen. Genauso leicht kommt man wieder weg. Gerade deswegen sollte Hajabusa ja Gestein sammeln. Die ganze Sonde wog nur 500 kg. Inklusive aller Treibstoffvorräte. Nur Asteroiden kann man auch mit Niedrigschubtriebwerken, also ionenantrieb arbeiten. Aber der Sinn bleibt offen. Asteroiden haben keine geologische Vergangenheit, sie haben keine Entwicklung durchgemacht sie sind undifferenzierte Körper. Sicher so erfahren wir wie das Gestein im Sonnensystem ausgesehen hat, aber so saumäßig interessant ist das nicht. Vor allem haben wir rund 26.000 Meteoritenfunde und darunter auch sehr große, die im Inneren durch ihre hohe Masse beim Eintritt nicht hoch erhitzt wurden (der größte wiegt 17700 t, so ein Körper wird im Inneren kaum erwärmt). Will man also unverfälschtes Material haben - davon haben wir tonnenweise schon auf der Erde welches. Selbst vom Mars haben wir schon kostenlose Bodenproben - Marsmeteoriten, aber Proben von ausgewählten, geologisch interessanten Gebieten (s.o) würden sicher den Aufwand lohnen. Ich persönlich würde eine Bodenprobe aus einem Kometenkern, am besten eine Tiefenbohrung (die man dann natürlich bis zur Landung dauerhaft stark abkühlen müsste um eine Veränderung auszuschließen) viel interessanter und eine solche Mission würde wahrscheinlich viel mehr neue Technologien erfordern, die "Mitleser" als Vorteil so herausstellte.

Der wirkliche Grund ist ein anderer und Boulden hat ihn auch schon  genannt als man das Programm kritisierte und prognostizierte, dass der nächste Präsident es einstellen würde: “I can make one promise to you: if the next administration changes course, it means we are probably, in our lifetime, in the lifetime of everybody sitting in this room, we are probably never again going to see Americans on the Moon, on Mars, near an asteroid, or anywhere, ... We cannot continue to change the course of human exploration.”

Es geht recht schnell irgend ein Ziel zu finden, egal welches, weil ein Programm ohne Ziel noch mehr in Gefahr ist eingestellt zu werden. Wichtiger dürfte sein, dass bis 2017 das Programm so weit ist, dass es erste Flüge gibt. Das Problem von Constellation war, dass es nach 6 Jahren noch nicht mal den 5-Segment Booster gab, die Ares V war noch im Planungsstadium und der Altair Lander gestrichen. Ob das ganze sinnvoll ist oder man mit den Kosten hinkommt (geschätzt wurden 2,65 Milliarden Dollar, die NASA hält das für zu viel, ich angesichts von Kosten nur für Curiosity mit weitaus weniger Aufwand und Anspruch für eher zu wenig, es ist dabei ja auch die bemannte Mission zum Librationspunkt mit eingeschlossen). Die bemannte Raumfahrt hat ein grundlegendes Problem: man nimmt sie nur war wenn es was neues gibt. Die ISS hat bisher 135 Milliarden Dollar gekostet, nächstes Jahr sind alleine im US-Haushalt weitere 4,7 Milliarden für ISS, Versorgung der ISS und CCdev vorgesehen, doch niemand nimmt sie war. Das ist zwar auch bei unbemannten Sonden so, doch da kann man es sich leisten dauernd eine neue mit neuen Fähigkeiten oder zu neuen Zielen zu entwickeln. Bei der bemannten Raumfahrt muss man sich eben Sensationen suchen wie Rentner oder Journalisten ins All befördern oder eben Asteroiden einfangen.

16.4.2013: SpaceX und OSC

Am Mittwoch steht nun der Jungfernflug der Antares an. OSC geht in dem ganzen SpaceX Hype ja etwas unter, auch weil die Firma weniger durch Ankündigungen auffiel. Dafür gibt es von der Antares harte Daten, seitens OSC, ATK und der NASA.

Die Firmen und ihre Herangehensweise könnten unterschiedlicher nicht sein, OSC ist zwar kein Riesenkonzern wie Boeing oder Lockheed, aber eine etablierte Größe im US-Weltraumprogramm. Die Firma hat die Pegasus entwickelt und militärische ICBM zu Trägern umgerüstet. SpaceX ist dagegen ein Newcomer ohne irgendwelche Erfahrungen, aber mit dem Anspruch alles besser zu machen als die anderen,

Fangen wir mit den Fakten an. Beide Firmen entwickeln Frachter für das COTS / CRS Programm. SpaceX kam in der ersten Runde dran, OSC erst als Kistler-Rockjetplane der Auftrag wegen fehlender Eigen Finanzmittel wieder entzogen wurde. Vertagsunterzeichnung war am 22.1.2008 für OSC, aber schon am 18.8.2006 für SpaceX. Das wird gerne vergessen. Es ist logisch, dass OSC daher immer hinter SpaceX hinterherhinkt, schon alleine deswegen, weil sowohl Dragon wie auch Falcon 9 von SpaceX entwickelt wurden, bevor sie den Vertrag hatten (die Ankündigungen findet man im Februar und März 2006 auf der Website). OSC kündigte die Entwicklung der Antares (ehemals Taurus II) und Cygnus dagegen erst nach Vertragsunterzeichnung an.

Die ersten COTS Testflüge sollten nach den COTS-Planungen im September 2008 (SpaceX) und Dezember 2010 (OSC) stattfinden. Die insgesamt durch COTS zugesagten Mittel betrugen 396 SpaceX und 278 Millionen Dollar für OSC. SpaceX hat also erheblich mehr Mittel erhalten. Beide haben übrigens einen 118 Millionen Dollar Nachschlag bekommen, weil keine der firmen mit diesen Mitteln eine Trägerrakete und einen Transporter bauen kann.

Der Erstflug einer Falcon fand 4.6.2010, also 4 Jahre 3 Monate nach Ankündigung statt. Bei der Antares werden es, wenn am Mittwoch der Start stattfindet 4 Jahre 8 Monate sein. Definitiv wird OSC mehr Verzögerungen als SpaceX beim ersten COTS Flug haben, der im Dezember 2010 stattfand, er war 26 Monate zu spät. Wenn der bisher für den Juni geplante Start von COTS Demo pünktlich stattfindet, so sind es 29 Monate, doch beides sind vergleichbare Zahlen. Aufgrund der Zahlen (Finanzvolumen, Termintreue) ist der Hype um SpaceX nicht nachvollziehbar.

Was beide Firmen unterscheidet, ist die Herangehensweise. OSC hat für den COTS/CRS Auftrag eine Trägerrakete entwickelt die genau das tut was man von ihr erwartet. Sie ist leistungsfähig genug für die Versorgungsmission und könnte auch die wenigen NASA Nutzlastend er Delta II Klasse starten., für die sich sonst kein eigener Träger lohnt. Sie ist kein Schmuckstück und verwendet wo es geht schon existierendes. Die Tanks werden nach der Zenit gefertigt, die Haupttriebwerke sind 40 Jahre alt. Die Oberstufe ist ein verkürzter Castor 120 Booster. Einiges ist an der Konstruktion ungewöhnlich, so wäre es technisch sinnvoller die Erststufe zu verkürzen und dafür einen Castor 120 Booster einzusetzen. Das spart auch Entwicklungskosten. Die Falcon 9 soll dagegen auch bei GTO-Transporten mitmischen und muss so leistungsfähiger sein. OSC hat sich das gespart, wohl wissend, dass dort ein harter Preiskampf tobt und andere US-Unternehmen aus dem Markt ausstiegen. Man dard nicht vergessen, dass der Regierungsmarkt auch so sehr lukrativ ist. Es gibt im mittleren Nutzlastsegment keine Konkurrenz. Die Falcon 9 wäre eine, doch bei NASA und DoD entscheiden mehr Zuverlässigkeit als Preis und die bisherigen Erfahrungen mit SpaceX in dieser Hinsicht sind noch verbesserungswürdig.

Die Cygnus nutzt einen Bus von OSC, einen Nutzlastbehälter basierend auf den MPLM und die Sensoren von ATV und HTV.

SpaceX hat dagegen Dragon und Falcon 9 vor der Auftragsvergabe im Design650 festgelegt, mit weitreichenden Konsequenzen. Beide sind für die Aufgabe nicht ausgelegt. Die Dragon hat einen kegelförmigen Druckbehälter - mit kleinem Volumen und großer Oberfläche. Gedacht ist sie für Besatzungstransporte, nicht für Fracht. Ergänzt haben sie dies um einen Trunk, für Fracht ohne Druck. Doch davon braucht man nicht sehr viel auf der Raumstation, vor allem Ersatzteile werden so transportiert. OSC hat dagegen genau den Frachtbehälter im Kleinformat eingesetzt der schon bei den MPLM und ATV eingesetzt wurde. Das ist die Anpassung an den vom Kunden gewünschten Zweck. Die Entwicklung eines Raumschiffs so aufs Blaue hinaus und dann die Zweckentfremdung einer Kapsel für bemannte Flüge für Versorgungsflüge ist dies nicht.

Die Falcon 9 hat eine zu kleine Nutzlast um die Dragon mit nomineller Fracht transportieren zu können. Bei drei Flügen lag die Fracht bisher bei zweimal 500 kg und einmal 847 kg. Nicht sehr viel, nicht mal die Transportleistung eines Progresstransporters derselben Größe. Nun muss eine neue Version der Falcon 9 her. Doch selbst mit dieser wird nur in Ausnahmefällen die 6 t Fracht erreicht werden, weil wie schon gesagt, das interne Volumen von 10 m³ (Cygnus: 27 m³) zu klein ist.

Der Hauptunterschied ist die Herangehensweise und die Öffentlichkeitsarbeit. Zur letzteren. Von OSC gibt es Broschüren, Fact Sheets und auch Präsentationen auf Kongressen die echte Daten enthalten. Die Tests finden auch in NASA Zentren wie dem Stennis Test Center statt und die Ergebnisse sind öffentlich. Von SpaceX gibt es nur (positive) Pressemiteilungen, kaum Fakten, alle Tests sind abgeschottet auf einem Testgelände in Texas durchgeführt worden. Dafür gibt es jede Menge an Kündigungen. Die Herangehensweise ist auch deutlich bei der Triebwerksentwicklung. Das Merlin 1 wurde in 3262 s qualifiziert, das Merlin 1D nach 1970 s. Wer sich auskennt, weiss das diese Zahlen etwa eine Größenordnung unter der anderer Triebwerke ist. Beim RS-68 waren es z.B. fast 19.000 s, bei Vulcain sogar über 90.000 s. Die langen Testzeiten kommen daher zustande das man sich bei anderen Triebwerkbauern langsam einem kompletten Triebwerk annähert und dann natürlich auch zahlreiche Fehler oder Betriebsweisen jenseits der Spezifikation ausprobiert und jeder Test wird mehrmals gemacht um versteckte Mängel zu finden, die man nicht sofort findet, sondern sich nur ab und an manifestieren. Ein Punkt der zu so vielen Tests führt ist aber die Statistik. Will man, wie heute üblich eine Zuverlässigkeit von 99+% haben, so muss man natürlich so oft getestet haben, dass diese Aussage mit statistischer Signifikanz getroffen werden kann. Das Merlin absolvierte beispielsweise nur 28 Tests, das RS-68 dagegen 180. Wenn alle vom Merlin erfolgreich waren, so kann man damit nur belegen, dass ein Ausfall nach minimal 28 Einsätzen stattfindet. Das kann auch der 29-ste sein. Die Engine-Out Capability ist damit nicht ein Feature, sondern essentiell notwendig wie auch die Vergangenheit zeigte: es gab bei 55 Einsätzen (5 an Bord der Falcon 1, 50 auf der Falcon 9) schon drei Ausfälle: beim ersten Falcon 1 Start, beim zweiten Falcon 9 Start einen nicht vom Boden sichtbaren, der erst Monate später beim Safety Advice Panel der NASA bekannt wurde (vorbildliche Pressearbeit, Fehlschläge so lange zu verschweigen) und einen beim vierten Flug, der leider bemerkt wurde - SpaceX meinte durch Umschalten der Kameraperspektive und Kürzen des Startvideos diese vertuschen zu können, aber das gelang nicht.

Vor allem gelingt es SpaceX mit der Informationspolitik positive Stimmung zu machen. Nach Abschluss des COTS Programmes, letzten Mai gab die Firma bekannt, dass sie bisher 1,2 Milliarden Dollar an Aufwendungen hatte. Davon stammen 120 Millionen von Elon Musk, der 65% der Firma hält, 100 Millionen von Kapitalgebern, aber 850 Millionen von der NASA (COTS, CRS und CCDev Gelder), der Rest sind Zahlungen der DARPA für die Falcon 1 und kommerzielle Einnahmen oder Vorauszahlungen (Start von Rakhsat, Transportaufträge). De Fakto hat man also mit Eigenkapital von 220 Millionen es erreicht, dass der Staat viermal so viel ausgibt und verkauft dies noch als "private Raumfahrtfirma". OSC hat schon bei Ankündigung des Vertrags verlautbart, selbst 170 Millionen in die Entwicklung zu stecken, weitaus weniger Gelder der NASA enthalten und ist nicht bei CCDEv beteiligt mit dem SpaceX Verbesserungen an der Dragon querfinanzieren kann. So gesheen ist OSC die weniger am Staatstropf hängende und weitaus risikofreudigere der beiden Firmen.

Die erstaunlichste Leistung von SpaceX und das meine ich nicht ironisch, ist wie die Firma Publicity macht und dies zu dem eignen Vorteil ausnutzt. Nach Abschluss von COTS kletterte der Firmenwert von 1,2 auf 2,4 Milliarden, wenn die Firma damals an die Börse gegangen wäre. Dass ist erstaunlich, wenn man bedenkt, dass bisher nur 220 Millionen Eigenkapital eingebracht wurden (Rendite über 1000%) und die Firma (damals) 1800 Mitarbeiter hat. Sie hatte damals zwar für nominell  über 2 Milliarden Dollar Aufträge im Backlog , aber das sind ja keine Firmenwerte und vor allem ist es kein Reingewinn, das sind vielleicht 10 bis 20% der Summe. Auch wenn man einen Vergleich von deutschen börsennotierten Unternehmen macht ist die Summe enorm groß. Zum Beispiel gibt es eine Beziehung zwischen Unternehmenswert und Anzahl der Mitarbeiter. In Deutschland rund 100.000 Euro pro Arbeitsplatz. Das sind rund 130.000 Dollar. Teilt man die 2,4 Milliarden Unternehmenswert durch die 1,800 damals beschäftigten Mitarbeiter, so sind es dort 1,3 Millionen. Ein Arbeitsplatz ist dort also zehnmal mehr wert.

Ich habe ja schon lange den Verdacht, dass es bei SpaceX darum geht viel Geld an der Börse zu machen. Dann kann man auch auf dem Weg dahin Verluste in Kauf nehmen. Wenn Elon Musk dann seine 65% verkauft ist er 1,5 Milliarden reicher - bei 120 Millionen Dollar Kapitaleinsatz. Das es selbst wenn die Preise gehalten werden können und die Firma tatsächlich 10-12 Flüge pro Jahr durchführt wie schwierig es wird bei 2,4 Milliarden Unternehmenswert eine ordentliche Dividende hinzubekommen steht auf einem anderen Blatt: Angenommen 5% des Auftragsvolumens wären Dividende (es gibt ja auch noch Investitionen) dann sind das bei 10-12 Starts und 700 bis 800 Millionen Einnahmen pro Jahr maximal 40 Millionen Dollar oder magere 1,67% Verzinsung.

Das die Firma immer weiter den Zeitpunkt des Börsengangs verschiebt (nun schon um zwei Jahre) deutet auch darauf hin, dass man den Gewinn hier maximieren will. Solange mit jedem Flug der Firmenwert weiter steigt völlig losgelöst von der Auftragslage und dem Gewinn macht dies Sinn. Dann muss man nur rechtzeitig die Anteile verkaufen bevor die Aktionäre bemerken wie viel die Firma wirklich wert ist.

16.4.2013: Nun isses da....

Mein eigenes Exemplar von den "US-Trägerraketen" und wenn ich den Verkäufen nach gehe auch das allererste überhaupt (die anderen beiden Bestellungen kamen erst zwei Tage später, aber es gibt ja Leute die können schon eine Kritik schreiben, bevor sie es haben....)

Wie immer schaue ich mir mein Werk erst mal durch, auch weil ich noch nie vorher so mit den Seitenzahlen gerungen habe. 20 Seiten mehr und es hätte nicht erscheinen können, da bei BOD bei 700 Seiten Schluss ist. Es ist trotz "Georgia", 9 Punkt gut lesbar.  Georgia ist mit ein, zwei Ausnahmen meine Standard-Schrift, gut zu lesen, kompakt und etwas anderes als die übliche Times. Ich hatte ja zuerst 8 Punkte eingestellt, aber das kam mir dann zu klein vor. Durch Umplatzieren wurden aus einem Punkt mehr dann doch nur 30 Seiten mehr, nachdem es zuerst 60 Seiten (und damit jenseits der 700 Seite Marke) waren. Nachdem bei den beiden letzten Büchern einige Linien in den Tabellen fehlten und ich die Linien nochmals breiter machte schaute ich diesmal genau nach - aber alles okay. Was mir nicht gefällt ist die Kombination von Druckintensität und Papier. Beides hat mir schon beim Raketenlexikon 1 nicht gefallen. Damals bin ich beim Haken verrutscht und das Papier war cremeweis - vielleicht was für Romane aber ich mag es lieber strahlend weiß. Diesmal ist es weiß, aber ich meine deutlich dünner als sonst (seit einigen Wochen kann man auch 80 oder 90 g/m² wählen, aber das ging bei diesem Buch noch nicht - wahrscheinlich gibt es ab einer bestimmten Seitenzahl automatisch nur das dünne Papier). Dazu haben sie diesmal recht kräftig gedruckt. Grafiken und Bilder sind dunkel, auch die Schrift. Beim Vorgängerbuch war es zu wenig Schwärze, das ist leider jedes Mal eine neue Überraschung, es scheint wohl Glück zu sein, ob es so ist wie man es möchte zu. In der Kombination von Druck und Papier sieht man auf der Vorderseite immer noch etwas der Rückseite durch. Immerhin die Ränder habe ich richtig gewählt - außen fast keinen, aber innen einen größeren, weils bei 684 Seiten man sonst stark aufbiegen muss und mit einzeiligem Abstand sieht es zwar nicht so locker aus, aber dafür ging die ganze Information ins Buch. Woanders hätte man daraus wohl zehn kleine mit je 120 Seiten gemacht. Das habe ich nach den Erfahrungen mit den Auskopplungen von europäische Trägerraketen 1 nicht vor, obwohl es organisatorisch ganz gut gehen würde - ein buch über die Delta, eine über die Atlas, eines über schwere Trägersysteme und eines für den ganzen Rest - schon wäre mal bei vier Büchern mit je rund 200 Seiten Umfang. Aber meine gut informierten Leser kaufen wohl lieber die ganze Packung, was wegen der Querverweise auch sinnvoll ist.

Und schwer ist es, erinnert mich nun an meine Fachbücher, die man auch nicht durch die Gegend schleppen will. Dieses Buch wird auch als ebook für 28 Euro erscheinen. Meine Hoffnung dass BOD nun seine ebook Politik überdacht hat, haben sich leider nicht erfüllt. Ich wollte dann gleich eine neue Auflage von "Was ist drin" in Auftrag geben, aber da gab es dann nur die alten Konditionen. Eine Mail an den Kundernservice ergab dass diese nur bei Neuauflagen und Neuen Projekten gelten. Das ist schade, denn die bisherige Preisgestaltung halte ich für überzogen. So müssen wohl die Verträge erst auslaufen, denn sonst gäbe es das Buch zweimal. Schlecht ist natürlich, dass man so auch alle Bewertungen von Amazon verliert. Auch der Leser hat nichts davon, denn ich versuche immer den Inhalt zu erweitern. "Was ist drin" hätte z.B. die Nachschlagetabelle der Zusatzstoffe aus dem Zusatzsoffratgeber und den Abschnitt über Lightprodukte aus dem Diätbuch erhalten. Bei Gemini dachte ich das nun viel umfangreichere Titan Kapitel aus dem Buch US-Trägerraketen mit reinzunehmen. Immerhin kann ich dann entscheiden, was ich rausbringe, das mache ich dann auch an den Verkäufen des letzten Jahres fest. Schon heute ist klar, das ich die Verträge für die Einzelauskopplung von "Europäische Trägerraketen 1" nicht verlängern werde.


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