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Web Log Teil 324: 12.5.2013 - 19.5.2013

12.5.2013: Die letzte Glanzstunde der NASA

... zumindest, was den bemannten Teil angeht, jährt sich in diesen Tagen zum vierzigsten Mal.

Am 14.5.1973 startete Skylab mit einer zweistufigen Saturn V. Was man vom Boden aus wegen einer dicken Wolkendecke nicht beobachten konnte: Nach 60 s entrollte sich der Mikrometeoritenschutzschild und nahm dabei auch den darüberliegenden Solarzellenflügel des OWS mit. Es konnte Luft am unteren Ende eindringen, sie expandierte beim Aufstieg und führte zum Entrollen, das übrige taten die aerodynamischen Kräfte bei MAX-Q. Als dann die Stufentrennung anstand, durchtrennten die Raketen die Verbindung und ein Solarzellenflügel ging verloren, der Zweite (das sollte sich erst später zeigen, war eingeklemmt.

Im Orbit angekommen führte die IU der Saturn V die Inbetriebnahme durch, entfaltete alle Systeme, richtete die Station auf die Sonne aus und trennte die Nutzlastverkleidung ab. Danach übergab sie die Kontrolle an den Bordcomputer von Skylab. Dann bemerkt man die Probleme. Die Temperatur stieg im Inneren auf 48 bis 54 Grad an, es gab nur 40% der elektrischen Leistung, die Panels am OWS nur 25 anstatt 12.400 Watt.

Kurzum, irgendetwas musste passiert sein. Auch wenn man die Details noch nicht kannte, war eines klar - der Mikrometeoritenschutzschild musste weg sein, er war eine Metallhülle über der Station, die durch ihre reflektierende Schicht auch das Labor vor einer zu starken Aufheizung durch die Sonne schützte und das Solarpanel musste irgendwie am Entfalten gehindert sein. Es lieferte aber etwas Strom, musste also noch da sein.

Die Missionskontrolle brachte nun zuerst Skylab in eine Position, in der es minimal von der Sonne aufgeheizt wurde. Das führte aber zu einem Problem: Skylab war ausgelegt worden etwa 6 Monate betrieben zu werden, die einzelnen Besatzungen sollten sich in kurzer Zeit abwechseln. Es hatte daher kaum Lagereglungstreibstoff. Dafür gab es nur Druckgas, das in der Gesamtheit nicht mal ausreichte, die Station um 4 m/s zu beschleunigen. Bei der nominellen Mission war dies kein Problem. Skylab hatte als normale Ausrichtung eine von der Schwerkraft stabilisierte. Ohne äußeres Zutun würde die Station sich mit der Längsachse parallel zur erde und die Solarzellen auf die Sonne ausrichten. Nur für Erdbeobachtungen oder das Andicken musste man diese Ausrichtung aufgeben. Für die nominelle Mission war das ein Supersystem, doch es warf es nur n ein Problem auf. Drehte man die Station um 90 Grad, wie dies nun erfolgte, so musste man die automatische Rückkehr in diese Lage verhindert werden. Die Missionskontrolle rechnete vor, das, wenn man so weiter machen würde, das Druckgas nach 20 bis 30 Tagen erschöpft wäre. Ohne diese Lage befürchtete man aber Schäden an den Filmen und vor allem das Freisetzen giftiger Gasen durch die Polyurethanisolierung befürchtete. Trotzdem ersetzte man die Luft vor der Ankunft der Besatzung mehrere Male. Nach Verbrauch des Lagereglungstreibstoffs wäre die Station nutzlos. Einige plädierten schon dafür, Skylab B zu starten. Es gab noch ein Ersatzexemplar, genauso wie eine Saturn V dafür. (Die NASA leistet sich ja den Luxus eine komplette Raumstation samt zweier Versorgungsraumschiffe und Trägerraketen heute in Museen verrotten zu lassen, die Agentur hat einfach zu viel Geld....)

Also es gab nicht viel Zeit. Ursprünglich sollte die erste Besatzung einen Tag später starten, nun wurde das verschoben, man suchte im Wettlauf gegen die Zeit nach zwei Lösungen: Wie bekomme ich den Solarzellenflügel frei und wie schütze ich die Station vor der Sonne? Für das Letzte entwickelte man sehr rasch drei mögliche Lösungen. Eine erwies sich bei genauerer Betrachtung als zu riskant. Die beiden anderen wurden umgesetzt. Das war der Parasol, eine Art Regenschirm aus reflektierender Folie auf vier Teleskopstangen. Er wurde als Provisorium angesehen, er konnte aber durch die Luftschleuse entfaltet werden. Das Zweite war ein "Segel", das man aber bei einer Au0enmision aufziehen musste. Da man diese erst trainieren musste, beschloss man vor dem Start beide Vorrichtungen mitzuführen, aber das Segel erst bei der zweiten Besatzung auszuziehen.

Für die Befreiung hatte man erst gar keinen Plan. Das Manko was auch das Segel auf die zweite Mission schon, war das es außerhalb von Skylab keine Möglichkeiten gab Halt zu finden, mit Ausnahme eines Wegs von der Luftschleuse zum ATM, wo die Besatzung regelmäßig Filmkassetten auswechseln musste. Doch entlang des OWS, der im wesentlichen ein glatter Zylinder war, gab es nichts, wo man sich festhalten konnte. Wie sollte man also die über 6 m von der Luftschleuse entfernten Solarpaneele erreichen?

Man suchte nach geeigneten Werkzeugen, die es schon gab. Für den Parasol setzte man z.B. Stangen auf Basis von Angelruten ein, das Segel bestand aus dem Stoff der Astronautenanzüge, bezogen mit Mylarfolie, sehr bald fand man auch Werkzeuge, die aus der Ferne bedient wurden - für die Arbeiten an Strommasten und Telefonmasten. Die NASA entwickelte zum letzten Mal in eine Krise ein enormes Arbeitstempo an die Tage und unkonventionelle Vorgehensweisen. Als man den Chef von McDonnell-Douglas bat mit seinen Ingenieuren zu kommen, die mit Details des OWS vertraut warn sollte er noch einen Abstecher auf einen Lokalflughafen machen und dort noch einen Vertreter einer Firma mit Sägewerkzeugen an Bord nehmen. Als ein Flugzeug erst lange nach Dienstschluss ankam, schnappte sich ein Angestellter den Privatwagen seines Vorgesetzten, um die angekommenen vom Flugplatz nach zum MSFC zu fahren.

Der Rest ist Geschichte. Zehn Tage nach Skylab 1 startete die erste Besatzung. Sie stellte man Anflug fest, was passiert war, aber auch das ein Panel noch vorhanden war, aber durch einen Draht am entfalten gehindert wurde. Nachdem das Andocken erst nach einigen Anläufen klappte, wurde am zweiten tag der Parasol entfaltet und die Temperaturen sanken auf ein erträgliches Maß von 28 Grad Celsius. Da allerdings die Stromversorgung nur gerade noch ausreichte, arbeitete man an der Entfaltung des noch verbliebenen Panels.. Die Ersatzbesatzung hatte inzwischen im Unterwassertank eine Prozedur erarbeitet, wie man ohne Haltemöglichkeiten trotzdem den Solarzellenflügel entfalten konnte. Mit Verlängerungsstangen würde man zuerst den Draht durchschneiden und dann es dort mit einem Seil einhaken. Das Seil würde man spannen und so das Array befreien.

Das klappte auch bis auf den zweiten Teil. Durch 14 Tage auf der sonnenabgewandten Seite war der Mechanismus eingefroren, der es ausfuhr, soviel man auch zog, es tat sich nichts. Schließlich hangelte sich Conrad über das Seil zum Array, spannte es über die Schulter und richtete sich auf - das reichte und das Array ging auf und Conrad schwebte durch den Impuls weg in den Weltraum, allerdings gesichert durch die Versorgungsleine mit einem Stahlkern. Skylab hatte nun drei Viertel ihrer Nennleistung und konnte voll betrieben werden.

Seitdem gab es in der bemannten Raumfahrt keine Situation mehr in der es kritisch war oder eine Mission gescheitert wäre, wenn man nicht innerhalb weniger Tage reagiert hätte. Bei STS-107 wäre das vielleicht eingetreten, wenn man das Problem des Schaumstoffs in vollem Umfang erkannt hätte. Vorher war es bei Problemen des Shuttles so, das man vorzeitig abbrach, so beim Ausfall einer Toilette oder einer Brennstoffzelle. Ich glaube nicht, dass man heute noch in der NASA die Fähigkeit hätte, so schnell zu reagieren. Die ganze Organisation ist so bürokratisch und träge geworden,

Das ganze gibts natürlich auch ausführlicher (Vorsicht Schleichwerbung) in meinem Buch Skylab: Amerikas einzige Raumstation, auch wenn wie die einzige Amazon Kritik richtig bemerkt das Hauptaugenwerk nicht auf den Pleiten Pech und Pannen während der Mission liegt, sondern auf der Station, (wie auch der Titel des Buchs aussagt). Wen das interessiert, dafür gibt es zwei englischsprachige Bücher.

13.5.2013: Gibt es eine gesellschaftliche Intelligenz oder Moral?

In zwei Jahren jährt sich der siebzigste Todestag von Adolf Hitler. Das ist ein Datum, dass nun nicht nur Nazis bemerken, sondern auch eines das etwas politischen Staub aufwirbeln wird. 70 Jahre nach dem Tod erlöschen nämlich die Urheberrechte. Nach Hitlers Tod fiel der gesamte Besitz an den bayrischen Staat, der zum Beispiel darauf verzichtete, Lizenzeinnahmen durch das Drucken von "Mein Kampf" zu erzielen. Das hinderte natürlich niemand im Ausland daran das Werk zu drucken, doch in Deutschland ist es legal nicht zu bekommen.

Das ist eine Folge von Gesetzen nach dem Krieg die die Deutschen vor neuen "Verführern" schützen sollten. Unter anderem sind ja auch Nazisymbole verboten, wenn es in Spielfilmen Hakenkreuze gibt, dann muss man dafür jedes Mal eine Ausnahmegenehmigung beantragen.

Die Frage die ich mir stelle ist, sind diese Gesetze und diese Regelungen noch nötig? Also wenn man Reden und Gesten von Hitler im Fernsehen sieht wirkt das für mich und die meisten meiner Generation unfreiwillig komisch. Jeder nur halbwegs begabte kann Hitler mit dem rollenden "R" nachmachen und die Hasstiraden die heraus geschrieen werden, auf die würden heute die wenigsten hereinfallen. Schon wegen dem Ton. Sicher es gibt immer einige Trottel die auf jeden Verführer hereinfallen, es gibt ja auch genügend Idioten die die FDP wählen (Brüderle entwickelt wenn er in Rage gerät, eine ziemliche Ähnlichkeit zu Hitlers Ton).

Dasselbe befremdliche Gefühl habe ich bei Kaiser Wilhelms Radiodurchsage bei Beginn des ersten Weltkriegs: "Mitten im Frieden überfällt uns der Feind, darum auf zu den Waffen" (gesamte Rede ist fast noch schlimmer, siehe hier). Also wenn nun Krieg ist dann kann es vorher schlecht mitten im Friesen sein. Trotzdem gab es damals, man glaubt es kaum eine Kriegsbegeisterung. Die Leute haben sich freiwillig für das Militär gemeldet.

Die Frage ist nun: waren die Leute damals dümmer, oder sind sie heute schlauer, oder - meine Vermutung - was wir als normales Verhalten ansehen und wie viel Kritikfähigkeit wir haben, hängt von der Gesellschaft ab. Natürlich auch von der Erziehung und auch der Möglichkeit wie man sich informieren kann. Wenn alle Zeitungen pro Krieg und pro Kaiser sind, dann beeinflusst das sicher viele.

Wir müssen da nicht in die Vergangenheit schauen, sondern auch in der Welt uns umsehen. In Ägypten gab es nach dem "arabischen Frühling" ja die Hoffnung es würde dort Demokratie einziehen - und was wählen die Leute vornehmlich: Muslimbrüder. Dagegen gehen nun Studenten und andere auf die Straße, aber die Mehrheit steht zu diesen Fundamentalislamisten. So was ähnliches kann man in vielen Ländern beobachten. Viele Dinge die wir von Hitler kennen finden wir auch dort, wie die Hetze gegen Minderheiten (Christen in Ägypten und Indonesien, Muslime in Burma und Sri Lanka, Krieg zwischen Schiiten und Sunniten in Irak). Und spätestens wenn Leute getötet werden sollten doch etliche aufwachen. Doch hat man das damals nicht bei uns getan und so sieht es in den obigen Staaten heute auch nichts aus.

Also irgendetwas muss den Verstand abschalten, denn mit geringer Bildung oder gesellschaftlicher Norm kann ich mir nicht erklären, das man gut findet wenn Leute umgebracht werden. Andererseits finden wir in der Geschichte genügend Beispiele wo Leute zu Hinrichtungen, Hexenverbrennungen oder Gladiatorenspielen kamen und selbst in den USA scheint trotz vieler Toten durch Schusswaffengebrauch es unmöglich zu sein, ein Verbot durchzusetzen. Vielleicht gibt es eine gesellschaftliche Moral, die dann den Verstand weitgehend abschaltet.

Was meint ihr dazu?

15.5.2013: Lieber Herr Dudok,

Gestern fand ich ein PDF eines Interviews von Evert Dudok, CEO von Astrium. Liest man sich das durch, dann fragt man sich willkürlich, ob der gute Mann eine Ahnung von Raumfahrt hat. Also hier meine kleinen Korrekturen:

Die Wiederzündbarkeit der ESC-B spielt in der Praxis keine Rolle. Die Ariane 5 Transporte gehen in den GTO und da braucht man nur eine Zündung. Die ESA wollte eine wiederzündbare Oberstufe für ATV und Planetenmissionen. Aber der ATV ist gestorben, und so viele Planetenmissionen gibt es nicht. (eigentlich nur JUICE). Ohne Wiederzündung schrumpft das Startfenster sicher zusammen, doch es geht auch ohne und wenn nicht, dann könnte man immer noch eine Losung wie bei Giotto anstreben, also zuerst einen GTO-Orbit und dort Zündung eines integrierten Antriebs.

Eine gemeinsame Oberstufe für Ariane 5 und 6 macht wenig Sinn. Zum einen, weil die beiden Raketen unterschiedlich groß sind. Die optimale Oberstufe richtet sich nach der Nutzlast und die soll bei der Ariane 6 ja halb so groß sein. Also würde das dann hohe Leergewicht einer für Ariane 5 konstruierten Stufe die Nutzlast absenken. Weiterhin ist die Ariane 6 noch nicht vollständig durchprojektiert. Doch wenn die Ariane 6 so gebaut wird, wie derzeit geplant, mit Feststoffantrieb, dann muss die Stufe sehr massiv sein, noch massiver als wie für die Ariane 5 das bedeutet, dass man bei der Ariane 5 Nutzlast verschenkt.

Die Oberstufe ist nicht Kernkompetenz in Deutschland. Die Brennkammer ist das weitgehend uninteressanteste Teil des Triebwerks, technisch nicht so anspruchsvoll wie das Treibstoffförderungssystem aus Turbinen und Turbopumpen. Vor allem nützt es nichts, ein Bauteil herzustellen: Deutschland hat kein schubstärkeres Triebwerk als das Aestus entwickelt. Alle LOX/LH2 Triebwerke stammen aus Frankreich oder werden dort integriert und getestet. Kernkompetenz ist für mich was anderes. Und bei der Oberstufe liegt die Kernkompetenz in Bremen? Selten so gelacht. Astrium Bremen hat mit der ESC-A die weltweit in 50 Jahren schlechteste jemals gebaute LOX/LH2 Oberstufe konstruiert mit einem Vollmasse/Leermasseverhältnis von 4,21 zu 1. Nur als Vergleich, die von Frankreich auf Basis desselben Triebwerks konstruierte H8 Oberstufe hatte anfangs eines von 7,73 zu 1, das später auf bei der H10 9,75 zu 1 gesteigert wurde. Und die ESC-B wird nicht besser sein. Die Literaturangaben sind leicht schwankend, aber 5,4 bis 5,7 zu 1 ist kein Ruhmesblatt. Wenn also die Kernkompetenz das Fertigen von Oberstufen aus Blei ist, dann hat Dudok recht.

Die Vega braucht keine deutsche Oberstufe. Studien des DLR und Astrium Bremen haben gezeigt, dass eine solche Oberstufe die Nutzlast senken oder nur leicht erhöhen wurde, und dies nur um ein Triebwerk aus der Ukraine einzusparen. Mann kann wie dies Lockheed-Martin bei den RD-180 tut, aber auch auf Vorrat kaufen. Die Vega ist auch so schon teuer genug. Wenn man das Triebwerk ersetzen will geht das auch mit zwei oder vier 500 N Satellitentriebwerken, die man bündelt ohne das AVUM konstruktiv durch eine neue Stufe zu ersetzen. So machen es Orbital und Lockheed Martin bei ihren Feststoffträgern. aber das wäre wohl nicht profitabel genug.

Zu den Orion Servicemodulen: Das ist wieder mal eine dieser ESA Entscheidungen. Anstatt einen ATV denn man hat, weiter zu bauen (für mindestens zwei gäbe es noch Bauteile) will man was Neues entwickeln. Das kostet mehr. Ich glaube nicht, dass die USA sich in einem Kernbereich ihrer Orion von Europa abhängig machen, es also mehr als diese zwei Module geben wird. Sonst hätten sie ja auch bei der ISS-Versorgung anstatt OSC und SpaceX Entwicklungsaufträge zu geben auch die Vorschläge ATV und HTV auf US-Trägern zu starten übernehmen können.

Hinsichtlich ATV Evolution: Das alles macht nur einen Sinn, wenn Europa einen eigenen bemannten Zugang will, denn ich nicht sehe. Auch sehe ich nicht, wie die Orion Servicemodule für dieses langfristige Ziel etwas bringen sollen. Es ist eher ein Rückschritt: Das ATV war ein autonomes Fahrzeug, ein Servicemodul ist ein Triebwerk mit Tanks, einigen Versorgungstanks für Flüssigkeiten und Gase und wird vollständig von der Kapsel gesteuert. Das nicht viel mehr als ein etwas sicherer Satellitenbus.

Zu Galileo: Wärt ihr preismäßig auch so leistungsfähig wie Dudok beim Redenschwingen gewesen, ihr hättet wohl den Auftrag bekommen....

Zu den Wissenschaftsmissionen: Astrium ist ja der einzige große Raumfahrtkonzern, den es noch in Europa gibt den es noch in Europa gibt. alle anderen sind nur noch mittelgroß oder klein. Das bei Wissenschaftsmissionen Astrium alle gewonnen hat, liegt eher daran, dass für Forschungsmissionen, die viele Neuentwicklungen erfordern, das Risiko für die kleineren zu groß ist oder irgendwo die Kompetenzen fehlen, da oft die Anforderungen an Positioniergenauigkeit, Lageregelung etc. um ein vielfaches höher als bei "normalen" Satelliten sind. Zudem tendiert die ESA wie die NASA dazu die Firma zu beauftragen, die schon in der Vergangenheit Missionen erfolgreich durchführte. Selbst wenn man Solararrays nicht vollständig entfalten kann, was man beim zehnjährigen Jubiläum von Mars Express auch sagen sollte. Dadurch dauert auch die wissenschaftliche Mission viel länger. Die HRSC sollte ursprünglich in 2 Jahren mal den ganzen Mars kartieren, nun ist sie nach acht Jahren noch nicht fertig....

DEOS ist ein Beispiel für eine Mission, die man nicht braucht. Wir haben eine nationale Raumfahrtagentur mit geringem nationalen Budget und anstatt einen sinnvollen Satelliten zu entwickeln, vergibt die DLR einen Auftrag über 15 Millionen Euro für eine Missionsstudie um "unkooperative Satelliten" zu warten. Wie soll die später finanziert werden? Selbst wenn, gibt es dafür Kunden die einen nicht mehr nutzbaren Satelliten noch einfangen lassen wollen? Wann immer etwas sich finanziell rechnet, entwickelt die Privatwirtschaft selbst etwas, und wenn das nicht der Fall ist, dann braucht es nicht die öffentliche Hand tun, vor allem wenn sie nur das Geld für die Studie, aber nicht für das Projekt hat.

15.5.2015: Alles ist giftig, wenn man nur die chemische Bezeichnung wählt

Das ist überspitzt ausgedrückt mein Resümee, wenn man die vorherrschende Meinung zahlreicher Verbraucher nimmt, vor allem wenn es um Zusatzstoffe geht. Das liegt wahrscheinlich schon am Begriff "Zusatzstoffe", der gesetzlich verordnet ist. Anders als er suggeriert, ist es aber nicht so, das Zusatzstoffe überflüssige Stoffe sind, ("zusätzlich") sondern sie sind technologisch notwendig. Vieles wurde vor der Einführung des Begriffes schon verwendet, nur eben dann als Zutat deklariert. Guarkernmehl und Johannisbrotkernmehl wurden eben als Zutat zugegeben und Backpulver ebenso. Oder es wurden Auszüge aus Lebensmitteln zugegeben die einen Stoff enthielten, wie Auszüge aus Soja, die lecithinreich waren.

Hersteller haben heute die Verpflichtung Zusatzstoffe unter Angabe ihrer Klasse, also Funktion wie "Dickungsmittel", "Säureregulator" oder "Emulgator" anzugeben. Dabei kann dies durch die E-Nummer oder chemische Bezeichnung geschehen. Die E-Nummern werden meist gemieden, weil sie noch negativer als chemische Namen besetzt sind. Ich finde das gut, weil ich denke, dass selbst keiner meiner Berufskollegen alle 300 E-Nummern auswendig kennt, ich zumindest nicht.

Das Problem ist nun die mangelnde chemische Bildung der Durchschnittsbevölkerung, Sie setzt ja chemische Bezeichnungen, die nichts anderes als eine genaue Bezeichnung ist in Verbindung mit chemisch synthetisierten Produkten. Sonst konnte man ja die Trivialbezeichnung wählen. Oftmals sind es ja auch Trivilnamen, nur bei einfachen Verbindungen oder bei Vitaminen wird die chemische Nomenklatur verwandt.  So vom Alltagsgebrauch unterschiedliche Nomenklatursysteme gibt es ja auch in anderen Bereichen von Wissenschaft und Technik. Die Biologie hat z.B. für jede Art einen wissenschaftlichen Namen und ich nehme an, ihr wisst auch nicht auf Anhieb was sich unter Arabis alpina oder Felis sylvestris verbirgt.

So werden aus harmlosen Substanzen richtig giftige Dinge. Das ganze ist zweischneidig. Zum einen unterbindet es die Deklaration von Stoffen die man als Zusatzstoffe braucht, wie E300 Ascorbinsäure als Vitaminzusatz (Vitamin C) oder bei anderen Naturstoffen oder Naturextrakten als Lebensmittelzutat. Auf der anderen Seite werden absolut harmlose Stoffe wie die Soda zum furchterregenden Säureregulator Dinatriumcarbonat.

Was kann man tun? Man könnte sich informieren oder man kann sich wie eine Kommentatorin in letzter Zeit eine Liste erstellen mit allen Lebensmitteln die es ohne Zusatzstoffe gibt (viel Spaß, das engt das Supermarktsortiment bedeutend ein) oder noch besser man kocht selbst. Dann aber bitte keine Lebensmittel verwenden die sonst auch als Zusatzstoffe eingesetzt werden, wie Vanillinzucker oder Backpulver. Ich würde den Zeitaufwand für die letzten beiden Optionen als bedeutend höher einschätzen als für die erste Option: sich zu informieren.

Für die vorinformierten (ohne Google): Welche furchterregenden Substanzen verbergen sich unter folgenden Zusatzstoffen: (Trivialnamen der Substanz oder des Produkts dass sie vor allem enthält).

E101: Lactoflavin?

E120: Echtes Karmin?

E260: Ethansäure?

E306: alpha Tocopherol?

E335: Kaliummonohydrat?

E500: Natriumhydrogencarbonat?

E503: Ammoniumcarbonat?

18.5.2015: Noch ne Arien 6 Alternative

Wer den Blog regelmäßig verfolgt weiß, dass ich nicht viel von der Ariane 6 halte. Aber wenn ich den Gedanken aufnehme, dass es besser wäre, eine Rakete nur für Einzelnutzlasten zu bauen, dann ist natürlich die Frage, ob man dafür eine neue Rakete braucht. Nun da Dudok die ESC-B auf der Ariane 6 einsetzen will, bin ich auf die Idee zu kommen mal zu sehen, was man sonst noch so verwenden könnte, und da die ESA ja inzwischen stark in Feststofftriebwerke als zentrales Element bei der Ariane 6 tendiert, kommt man dann auf die EAP.

Mal kurz überlegt: Vier EAP als erste Stufe rund um einen weiteren EAP ergäben eine zweistufige Rakete, dann noch eine ESC-B drauf, dann mal durchgerechnet und siehe da, wenn man 1600 m/s Verluste, die gleichen, wie bei der Vega ansetzt, so kommt man auf 6800 kg Nutzlast, wenn man die ESC-B Variante mit der geringsten Leermasse und höchsten Treibstoffzuladung nimmt, da ich auch die 950 kg schwere VEB übernommen habe, habe ich mir dies erlaubt. Sinnigerweise wird man die VEB und ESC-B wie bei vielen anderen Stufen verschmelzen um so Strukturgewicht zu sparen. Leider scheint das in Europa, weil man die Aufträge geopolitisch streuen muss, irgendwie nicht so gut zu klappen.

Das wäre schon mal ausreichend für die größten derzeitigen Satelliten. Man kann noch ein bisschen optimieren. Der EAP in der zweiten Stufe hat einen etwas zu hohen Startschub. Es würden 4000 kN reichen, die EAP haben aber 6040 kN am Boden, Im Vakuum wahrscheinlich etwas mehr. Bei einer Abbrandrate von 7,4 mm/s kann man so 4,4 s Brennzeit herausschlagen, oder 8 t mehr Treibstoff zuladen. Die verlängerte Brennzeit dürfte die Gravitationsverluste erniedrigen. Diese kleine Modifikation bringt weitere 150 kg. 7 t Nutzlast sollten bei Integration der VEB in die dritte Stufe und damit der Reduktion der Strukturmasse ohne Problem möglich sein. Denkbar wäre auch eine längere Düse, um so die Ausströmgeschwindigkeit zu erhöhen. Doch leitet das schon über zu substanziellen Modifikationen, die ich vermeiden wollte (inklusive CFK-EAP mit HTPB 1912 und Leistungsdaten des P80FW).

Die Frage ist: Lohnt es sich? Es ist schwer, die Kosten abzuschätzen. Die Kosten einer Ariane 5 kann man aus den jährlichen Einnahmen von Arianespace in einem Jahr ohne Sojus Starts auf 160 Millionen Euro abschätzen. Von MT Aerospace und Astrium Bremen wurden die Auftragssummen publiziert, doch diese fertigen nicht die ganzen Stufen. Beide Firmen fertigen rund 10% der Rakete nach den Auftragssummen. Bei Astrium Bremen fehlt noch das Vinci Triebwerk und bei MT Aerospace noch die ganze Düse und die Befüllung der Booster. Dafür ist die Firma auch an Teilen der EPC beteiligt und Astrium Bremen fertigt auch größere Teile der VEB. Rechnet man aufgrund dieser Daten mit 20% Anteil am Startpreis jeweils für die EAP und ESC-B so läge diese Version  bei 70% der Ariane 5 Startkosten (ohne VEB und Nutzlastverkleidung). Das wäre bei 7 t Nutzlast keine Kostensenkung zumal wie schon gesagt die VEB und Nutzlastverkleidung noch dazukommen.

Doch das ist nur ein Aspekt. Da es Einzelstarts gibt, wird diese Rakete öfters fliegen - 12-mal, wenn man genauso viele Satelliten transportiert, pro Jahr anstatt 6-mal. Pro Rakete braucht man fünf EAP anstatt nur zwei. Nimmt man die Regeln für die Erniedrigung der Kosten aufgrund höherer Stückzahl, (Steigerung in der Potenz 0,8) so kosten 12 produzierte EAP pro Jahr das 7,3-fache einer Einzelproduktion und 60 das 26,4 fache. Ein EAP in der höheren Stückzahl kostet also nur 72,9% eines Ariane 5 EAP - oder 11,6 anstatt 16 Millionen Euro. Damit kosten die fünf EAP 58 Millionen Euro.

Genau dasselbe haben wir auch bei der ESC-B: Hier werden 12 anstatt 6 Exemplare pro Jahr gefertigt. Das reduziert die Kosten pro Exemplar von 32 auf 18,4 Millionen Euro. Ohne VEB und Nutzlastverkleidung liegt man dann bei 76,4 Millionen Euro, was deutlich billiger pro Kilogramm als die Ariane 5 ESC A und etwas billiger als die ESC-B ist (von deren 12 t Nutzlast gehen mindestens 0,5 t für die Sylda weg). Die Rakete ist etwa 22% preiswerter als eine ESC-B pro Kilogramm.

Nun ist ja das Konzept der Ariane 6 modular, doch das ist auch kein Problem. Man könnte auch eine Variante 2 EAP - P80FW - ESC-B andenken, die liegt bei 4300 kg in den GTO. Bedingt durch geringere Leermasse und höheren spezifischen Impuls liegt die Variante 4 EAP - P80FW - ESC B mit 7000 kg sogar noch besser als ein EAP-Booster als zweite Stufe. Noch etwas niedriger liegen die Varianten 2 EAP – P80FW – Z23 (2,85 t) und 2 EAP – P80FW – Z23 – Z9 (3,8 t), womit dann auch die Vega im Preis deutlich attraktiver werden würde, da ihre Stufen höhere Produktionszahlen haben. Dazwischen würde eine 4 EAP – P80FW – Z23 – Z9 mit 5,4 t liegen. Diese Kombinationen kommen dann alle ohne kryogene Oberstufe aus.

Was braucht man? Eine Änderung der Befestigung der Hydraulik, die bisher an der EPC ist hin zu den EAP. Einen Stufenadapter, der von 3,05 auf 5,40 m vermittelt, eventuell eine gekürzte Düse beim Vinci, das sie sonst nicht in den unten nur 3 m breiten Düsenadapter reinpasst. Letzteres ist für die Vega schon untersucht worden und senkt die Leistung nur leicht ab. Die größten Investitionen dürfte eine neue Startbasis erfordern. Die fünf Booster passen nicht in die Aussparungen der bisherigen und auch das Vibrationsdämpfungssystem müsste man neu auslegen.. Als Nebeneffekt könnte man aber Ariane 5 und eine 4 Boostervariante der Ariane 5 (auch hier schon mal vorgerechnet: 16 t in GTO bei nur 20% höheren Kosten verglichen mit der ESC-B mit 12 t) betrieben, womit man mit sechs Versionen von 2.8, 3.8, 4.3, 5.4, 6.8, 12 und 16 t Nutzlast einen größeren Bereich abdecken könnte. Die Ariane 5 wäre nicht automatisch ausgemustert. Sie wäre noch geeignet für die Kombination zweier schwerer Satelliten oder schwere Transporte in den LEO. Weiterhin würde sie natürlich auch von einer höheren Stückzahl der Oberstufen und EAP profitieren, da deren Preis dann sinkt.

Was weitgehend überflüssig wäre, wäre die Sojus, doch der weine ich auch keine Träne nach.

19.5.2013: Mal wieder: SpaceX

Ach es gibt doch immer Neuigkeiten von meiner Lieblingsfirma SpaceX. Vor einem Monat konnte die Firma die Qualifikation ihres Merlin 1D vermelden, ja tatsächlich, drei Monate vor dem geplanten Jungfernflug. Und das Exemplar hat doch volle 1.970 s Brennzeit akkumuliert. Zeit das vielleicht mit einem zweiten Engine Upgrade zu vergleichen

  Merlin 1D Vulcain 2
akkumulierte Testzeit 1.970 s 45.000 s
Tests 28 80
entsprechend x Flügen 1 83
Wir sehen recht zwanglos, warum bei SpaceX schon mal ab und an Triebwerke ausfallen (zweimal bei fünf Flügen der Falcon 9 bisher). Wenn man das Testprogramm auf ein Achtzigstel des üblichen reduziert kann das schon mal vorkommen.

Doch Spacex hat ja das probate Mittel: Nach dem fünften Flug mit einem Triebwerksausfall hat man einfach die Nutzlast reduziert. Von 16 auf 13,23 t in Leo und von 5,5 auf 4,85 t in GTO. Das kann trotzdem ins Auge gehen. Es gab bei 50 eingesetzten Merlin 1C auf der Falcon 9 v1.0 zwei Ausfälle, einen von jedem gesehenen bei Flug 4 und einen verheimlichten der erst bei einer Anhörung des NASA-Advisory Panels offengelegt wurde. Das ist eine Zuverlässigkeit von 96% pro Triebwerk. Das bedeutet auch, mit einer Wahrscheinlichkeit von 4% kann auch ein Zweitstufentriebwerk ausfallen und das wars dann...

Noch qualifiziert muss auch erst die Nutzlastverkleidung wird gerade noch qualifiziert. Kein Vergleich mit den Dinosauriern die nach der Qualifikation der Einzelkomponenten noch monatelang das Gesamtsystem und die Startabläufe testen. Hauptsache die Verkleidung ist einen Tag vor dem Abheben qualifiziert. das wird schon reichen.

Nun irgendwo muss man ja sparen, wenn man der billigste Anbieter sein will. Erstaunliches hört man auch von einer Anhörung, wie mir ´berichtet wurde: "we are so cost efficient, because we do not follow the trend like all others do. Why shall we pay 300§ for one solar cell, when we can get one from China for 50 cents". Pikant weil Elon Musk ja Angst hat irgendetwas zum Patent anzuwenden, aus der Furcht China könnte es klauen. Ja bei SpaxceX machen sie so enorm innovative Produkte, die sind patentwürdig. Noch lustiger ist ja, dass eine seiner Firmen Solar City ist. Was meint ihr stellt Solar City her? Richtig Solarzellen. Also ich fasse zusammen: die von einer anderen Elon Musk Firma produzierten Solarzellen sind schlechter für die Dragon geeignet als chinesische aus der Billigproduktion. Hmmm, warum machst Du den Laden nicht gleich zu und verkaufst einfach chinesische Solarzellen unter dem Label "Solar City"?

Dann weiss man nun was die wiederverwendbare Falcon 9 kosten wird. 40 Millionen bei 5 t LEO und 2,3 t GTO Nutzlast. Auch wenn die Nutzlasten nicht ganz zusammenpassen (eher schätze ich 1,6 bis 1,7 t GTO Nutzlast), ist eines klar - Mutter Natur rächt sich. Man kann sich sehr lange belügen, eine große Menge kritikloser Jünger noch länger, aber nicht die Physik. Wie ich schon mal als das Konzept vorgestellt wurde, vorrechnete, kostet es enorm viel Nutzlast nur die erste Stufe zu bergen. Elon Musk hat ja kürzlich von 50% gesprochen und nun ist es noch mehr, rund 63% aber die Ksten sinken nur um 26%, kein Wunder mehr als vier volle Betriebszeiten überlebt kein Merlin wie man in obigem Bericht nachliest. Zieht man einige Tests vor jedem Start ab, so wird man jede Stufe maximal dreimal, eher nur zweimal verwenden können.

Trotzdem erscheint es wenig, stecken doch in der ersten Stufe 9/10 der Triebwerke und 80% der Masse. Aber Elon Musk wird ja als Langzeitziel die Startkosten um den faktor 100 drücken, da dürfen sie sich gerne mal temporär pro Kilogramm verdoppeln....

Für GTO Transporte ist die Rakete zu klein, bleiben noch eine bis maximal zwei wissenschaftliche Nutzlasten der NASA oder des DoD in diesem Nutzlastsegment pro Jahr. Ja dafür lohnt es sich so was zu entwickeln.

Ob dir Rechnung aufgibt? Man darf Zweifel haben. ILS hat im letzten Jahr nach einigen Fehlstarts nur 4 der 22 im letzten Jahr ausgeschriebenen GTO Transporte erhalten. Der Grund: das mangelnde Vertrauen iin die proton oder ILS dass sie Probleme im Trägersystem dauerhaft lösen können. Das ist ein Unterschied zu Arianespace wo ja auch beide Jungfernflüge der neuen Versionen scheiterten: aber danach wurden die Probleme gelöst, Ariane 5 hat nun schon 54 fehlerfreie Starts in Folge, der Rekord bei SpaceX liegt übrigens bei zwei. Wie die Triebwerksaufälle und Nutzlastreduktion zeigen, rechnen sie ja mit einer miserablen Zuverlässigkeit. Mal sehen ob die Kunden das mitmachen,

Arianespace auf das Elon Musk ja so schimpft muss sich nicht sorgen. Von den 18 Abschlüssen entfielen nur vier auf SpaceX, aber 14 auf Arianespace. Tja wie schon ILS zeigt: Zuverlässigkeit kann man nicht mit niedrigen Preisen ausgleichen, zumindest nicht solange Versicherungsprämien dann so ansteigen dass sie jede Einsparung zunichte machen. Bei einem normalen Start macht dieser ja nur etwa ein Viertel der Gesamtprojektkosten aus. Spart man von diesem Viertel dann ein Drittel, so sind das 8% der Gesamtsumme. Mit 5% höheren Versicherungsprämien sind dann aber nur noch 3% übrig und man hat Gewinnausfälle die von der Versicherung nicht abgedeckt werden, wenn der Start nicht gelingt.

Das der Jungfernflug schon wieder nach hinten verschoben ist (vom März vom Mai jetzt in den Juli) ist dann nur noch eine Randnotiz.


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