Home Site Map Sonstige Aufsätze Weblog und Gequassel counter

Web Log Teil 332: 21.6.2013 - 23.6.2013

21.6.2013: Testbericht ALDI Herren City Bike Cyco 71 cm/28" (2013)

ALDi Fahrrad 2013Nachdem ich schon vor vier Jahren einen Testbericht über ein ALDI Fahrrad veröffentlicht habe, heute ein neuer für das Fahrrad aus der Aktion im April 2013. Um es vorweg zu nehmen. Das alte ALDI Rad gibt es immer noch, es ist inzwischen aber zu meinem "Winterrad" geworden. Da ich keinen Führerschein habe, fahre ich bei jedem Wetter Fahrrad, auch im Winter. Nur hält dann ein  Fahrrad nicht mehr lange. Salz, Schnee setzen ihm zu. Das letzte Winterfahrrad hat vier Jahre gehalten und nach einem Winter hat das ALDI Rad von 2008 auch schon etliche Rostflecken bekommen.

Das neue ALDI Fahrrad nimmt die Rolle des Einkaufsfahrrads ein, denn dazu ist mein anderes mit viel zu schmalem Gepäckträger nicht geeignet. Weiterhin möchte ich zu Kunden, wo ich den ganzen Tag das Fahrrad unbeaufsichtigt abstellen muss, nicht unbedingt das teure Fahrrad benutzen. Diesmal habe ich mir das Herrenmodell gekauft. Ich persönlich finde Damenfahrräder bequemer beim Einstieg, was für City Fahrräder wichtig ist, da man öfters absteigen muss (Ampeln, zum Einkaufen....). So habe ich bisher immer Damenfahrräder gekauft, doch dann muss man die Sattelstütze schon ziemlich weit herausziehen, weil offensichtlich alle Damen klein sind (ich bin 1,77 m groß, hätte also gerade mal "Topmodell" Größe).

Aldi Fahrrad 2013 (2)Kommen wir zu den Äußerlichkeiten. Das alte wurde von Bloglesern als hässlich bemängelt. Gut es gewinnt mit dem dicken Rohr keinen Schönheitspreis. Das neue sieht schicker aus, wenn man Schwarz mag. Doch das Aussehen ist für mich bei 249 Euro Kaufpreis, also die Hälfte eines Markenfahrrads Nebensache. Die Frage ist nun welche Kröte man dafür schlucken muss. Ist das Fahrrad nur mit dem nötigsten ausgestattet? Nein im Gegenteil. Es hat einen leuchtstarken Scheinwerfer, mit LED anstatt Halogenbeleuchtung. Von den drei Rädern die ich in Benutzung habe (das alte ALDI Fahrrad, das Feldmeier und das neue) ist es das leuchtkräftigste. Der Gelsattel ist weich und ungewöhnlich für ein Cityfahrrad hat es einen gefederten Sattel und einen gefederten Lenker. Die Härte ist mit zwei Schreiben rechts und links einstellbar. Das habe ich nicht verändert, weil ich es nicht brauche. In der Standardeinstellung bemerkt man etwas davon wenn man einen niedrigen Bordstein passiert.

Für ein City Fahrrad wichtig ist auch ein guter Gepäckträger. Dieser ist breit und er ist ausreichend zugkräftig. Zugkräftiger als beim 2008 er Modell, aber nicht Spitzenklasse, eben Durchschnitt. Schon nach dem Kauf bemerkt man eine Änderung: Die Schrauben. Das Fahrrad ist mit Innenkantschrauben verschraubt. Es wird zwar ein Schlüssel in Form eines "L" mit zwei Maßen an den Enden mitgeliefert, doch damit kommt man nicht weit. Er hat zu wenig Drehmoment und damit kommt man nicht überall hin. So lockerte sich die Schraube der Fußstütze nach vier Wochen. Ohne einen entsprechenden Werkzeugsatz wäre an diese nicht herangekommen. Die Fußstütze ist die gleiche wie meinem Feldmeier FC54. Ich halte beide für etwas zu wackelig, vor allem wenn man es zum Einkaufen einsetzt. Wenn man es gut belädt sollte man es sicherheitshalber an eine Wand anlehnen. Die beim Damenfahrrad verbaute Stütze halte ich besser. So eine hatte ich bei meinem vorletzten Fahrrad und sie ist sehr stabil und hält das Fahrrad senkrecht.

Aldi Fahrrad 2013 ReifenWas mich überrascht hat ist die Bereifung. Sie ist für ein Cityfahrrad sehr breit und hat ein Profil, das ich nun eher bei Mountainbikes erwartet hätte. Zusammen mit dem Gewicht des massiven Rahmens bewirkt dies, dass man doch etwas mehr treten muss als bei meinem alten ALDI Fahrrad und natürlich auch mehr als beim Feldmeier FC54. Das ist allerdings auch dreimal so teuer. Das Gewicht beträgt 18,3 kg (bestimmt durch Differenzmessung auf einer Personenwaage, also vielleicht nicht aufs Gramm genau) Was mich etwas mehr störte, war das ich keine hundert Prozent bequeme Position mit dem Sattel finden konnte, in der ich die Kraft effektiv auf die Pedale übertragen konnte. Ich habe ihn so weit es ging nach hinten geschoben, doch selbst da sitze ich für meinen Geschmack noch zu weit vorne. Was noch ärgerlicher ist, ist die Gangschaltung. Sie ist zu arm an Gängen für Steigungen, auch weil man sich wegen den breiten reifen und Gewicht etwas schwerer tut. Von den sieben Gängen fahre ich normalerweise auf ebener Straße im dritten Gang. Wenn es dann leicht ansteigt muss ich schon in den zweiten wechseln und bei etwas mehr ist man schon im ersten. Das alte ALDI Rad war da besser justiert, Dada habe ich in der Ebene meist den vierten genutzt. Den siebten des neuen Rads habe ich nur ein paar mal auf abschüssiger Stecke getestet und selbst, da fand ich den Kraftaufwand als beträchtlich. Die ganze Schaltung um einen Gang Richtung leichteres Treten versetzt, das wäre es.

In der Summe ist es ein solides Rad, das vom Aufbau her aber eigentlich kein Cityrad. Wozu braucht man in der City gefederte Gabeln und Sattel, wozu breite Reifen mit ausgeprägtem Profil, wozu eine Gangschaltung die vor allem für abschüssiges Gelände ausgelegt ist? Man braucht nichts davon, das sind Elemente eines Mountainbikes und es ähnelt auch eher dem, auch wenn es kein Mountainbike ist.

Das Fahrrad wird gefertigt von Prophete, deren Räder man auch bei LIDL im Online Shop kaufen kann und die einen eigenen Webauftritt haben. Es scheint aber für ALDI gefertigt zu sein, denn es gibt zwar ähnliche Räder bei Prophete, doch immer noch kleine Unterschiede. In der Beschreibung steht nur "Aktion 4/2013" und kein Namen den sonst Prophete verwendet. Den 52 cm hohen Rahmen hat z.B. kein City Bike, der wird dort nur für Trekking Räder verwendet, was für meine Theorie spricht, das man wohl eher ein Trecking Rad konstruieren wollte, aber auf der halben Strecke stehen blieb. Das ähnlichste City Bike wird dort aber für 329 bis 349 Euro verkauft, also rund 100 Euro mehr.

In der Summe ist es ein Fahrrad, von dem ich nicht weiß wie ich es beurteilen soll. Für 249 Euro kann man nicht meckern wenn man überflüssiges bekommt wie gefederte Gabel und Sattel, aber leider bekommt man auch dicke Reifen, ein schweres Fahrrad und eine Gangschaltung, die mehr für abschüssiges Gelände als die ebene Straße ausgelegt ist. Wer in einer Gegend wohnt, wo es weitgehend flach ist, der kann zugreifen, wer wie ich in leicht hügeligem Gelände wohnt (maximaler Höhenunterschied: 60 m bei meinen Strecken über 4-6 km), der muss schon etwas stärker treten als mit einem anderen Cityfahrrad, Bei größeren Höhenunterscheiden ist es nicht empfehlenswert, doch dann wird man wahrscheinlich auch eher ein Fahrrad mit mehr Gängen kaufen.

Alle anderen warten bis zur nächsten Aktion und schauen vor dem Kauf mal auf die Reifen oder heben das Fahrrad hoch.

Windows 9 - die Rückkehr des ROM's

Nach dem Windows Schweinezyklus (auf jede gute Version folgt eine, die man in den Papierkorb deponieren kann) müsste Windows 9 wieder ein gutes Windows werden und in der Tat verspricht uns Microsoft für die nächste Version noch mehr Geschwindigkeit und Sicherheit. Windows 9 wird aber auch noch mehr den PC mit dem Smartphone zusammenführen. Gab es bei Windows 8 schon die umstrittene Gestensteuerung die für PC's im besten Fall überflüssig ist, so wird Windows 9 nun auch in der Installation und dem Start sich einem Smartphone annähern.

Damit ist Schluss mit dem seit drei Jahrzehnten gewohnten Booten, mit der Zeit kurz Kaffee zu machen, sich die Zähne zu putzen oder anderes zu erledigen. Windows 9 soll wie bei einem Smartphone in einigen Sekunden booten. Wovon sich Microsoft auch weitgehend abwenden will ist das Einzelkundengeschäft. Es war schon in den letzten Jahren stark rückläufig. Immer weniger kauften sich Windows und installiertem es auf ihrem PC, die meisten bekamen Windows mit dem neuen PC vorinstalliert, bzw. es wurden Volumenlizenzen auf Firmen PC's installiert.

Microsoft rückt ab von dem klassischen Bootkonzept und hat dafür auch eine neue UEFI Funktion "SSD-Fastboot" eingeführt. Ist diese aktiviert so wird beim Start kein POST mehr durchgeführt und automatisch von dem voreingestellten ersten Laufwerk gebootet. Voraussetzung ist ein angepasstes BIOS. Doch das alleine reicht nicht. Windows wird man erstmals nicht mehr als Datenträger und Download erhalten, sondern wie bei Smartphones als Hardware in Form von Flash Speichern. Windows gibt es in Form einer Mini-SSD von 32 GByte Größe, die an einen SATA Stecker angeschlossen wird. Um die Montage so einfach wie möglich zu machen, ist es ein einfacher SATA-Stecker mit einem dahinterliegenden etwa SD-Card großen Speicherbereich. So muss man keine SSD im internen Schacht verschrauben. Nach dem Start bindet Windows andere vorhandene SSD oder HD ein, wobei das Startlaufwerk aus der Windows SSD und dem ersten Laufwerk gebildet wird.

Der Bereich der SSD ist zweigeteilt. In 16 GByte ist Windows 9 in der aktuellen Konfiguration untergebracht, in den zweiten 16 GByte eine Sicherheitskopie. Auf sie kann während des laufenden Betriebs nur mit einem Update-Prozess zugegriffen werden, der mit Kernel-System Rechten läuft. Er spielt Sicherheitsupdates ein, andere Updates wie von Programmen und Treibern sind nicht vorgesehen.

Alle Windows 9 Installationen sind beim ersten Start gleich, danach holt sich Windows jedoch die aktuellen Treiber für die verbaute Hardware von Microsoft. Nicht benötigte werden gelöscht. Weitere Geschwindigkeit beim Booten bringt das schon von den Vorgängerversionen bekannte vorgehen, den Desktop anzuzeigen, wenn eigentlich noch nicht alle Autostarteinträge abgearbeitet sind. Dies geht bei Windows 9 noch weiter: nun werden auch Treiber erst nachgeladen. Windows 9 startet zunächst nur mit Display, Chipsatz und Tastatur/Maustreiber. Erst wenn das System schon läuft werden Sound-, Netzwerktreiber und 3D-Beschleunigungstreiber sowie Treiber für Steckkarten/USB Geräte nachgeladen. Damit soll ein PC in etwa so schnell booten wie ein Smartphone - in 5 Sekunden gerechnet vom Drücken des Einschalt-Knopfs bis zum Erscheinen des Desktops.

Während das System für Computerhersteller einiges vereinfacht, da sie keine Images mehr einspielen müssen, sondern nur ein Modul einstecken, was problemlos bei der Herstellung geht. wird die Prozedur für Privatanwender wohl zu umständlich sein, zumal durch die Chips die Kosten für Windows 9 um 20 Dollar höher als bei der Vorgängerversion sind. Dafür ist Windows auch im laufenden Betrieb so schnell wie wenn man eine SSD installiert hat. Das betrifft aber nur Windows und nicht installierte Programme. Denn sowohl den Pfad "User" wie auch "Programs" werden auf dem verbauten HD/SSD Laufwerk angelegt. Klar, 16 GByte werden gerade für Windows reichen. Größere SSD sind nicht vorgesehen.

Wer parallel ein anderes Betriebssystem haben will, muss beim Einschalten gleichzeitig die Leertaste drücken, dann erscheint ein Bootmenü des BIOS, das neben Windows auch die Kopie, das Notfall Windows enthält sowie ein Booten von allen Laufwerken erlaubt. Dauerhaft kann man dies im Bios abschalten, dann erscheint immer das von früher bekannte Bootmenü.

Das Notfallwindows in den zweiten 16 GByte erlaubt eine Reparatur des installierten Systems, Dateien oder das ganze System können durch Kopien des Notfall-Windows ersetzt werden. Weiterhin kann es sicher durch Virenscanner geprüft werden MS Security Essentials ist schon an Bord, über eine bestehende Internetverbindung können McAffee, Norton Antivvirus und Kaspersky als Dateiscanner heruntergeladen werden. Sie werden aber nicht installiert und müssen bei jedem Scan neu bezogen werden.

Kritik, man wolle mit dem neuen System nur Raubkopien weiter einschränken, weil ohne das Modul Windows nicht läuft, auch wenn man über ein Backupprogramm die SSD ausliest und auf eine HD überträgt, weist Microsoft von sich. Diese würde mit der bei Windows 8 obligatorischen Bindung an ein Microsoft Konto eh keine Rolle mehr spielen. Vielmehr ging es darum den PC an das Smartphone anzugleichen, vom Bedienkonzept bis zum Verhalten.

Windows 9 dürfte auch wieder eine fast vergessene Schnittstelle wieder zum Einzug verhelfen: e-SATA. Es kann auch als Modul an eine e-SATA Schnittstelle angekoppelt werden, wodurch ein Öffnen des Gehäuses entfällt. In Tests konnte man so auch Windows an verschiedene PC's anschließen. Es ist aber trotzdem kein portables Windows, da alle Benutzereinstellungen und Programme fehlen und wenn der andere PC andere Hardware hat, ist nach jedem Wechsel erst einmal das Updaten der Treiber fällig, wobei die aber (vom früheren PC stammenden) gelöscht werden um Speicherplatz zu sparen.

Langfristig will Microsoft Windows gleich in den PC integrieren. Die meisten PCs laufen schon mit Windows. Wer es nicht braucht, muss es ja nicht benutzen oder er kann die SSD nach einer Neupartionierung mit Linux bespielen, das profitiert dann auch von dem SSD-Fastboot. Es könnte ab Windows 10 gleich in den Chipsatz integriert werden, Schon heute braucht man nur zwei Bausteine dafür. Wenn Windows 10 erscheint könnte es nur noch einer sein. Das wäre dann eine Rückkehr der frühen Heimcomputerzeit, als diese alle aus dem ROM starteten.

Acetam und andere neue Treibstoffe

Es ist schon erstaunlich. Obwohl die Chemie der Treibstoffe bekannt ist, alle guten Kombinationen längt identifiziert wurden, tauchen doch regelmäßig neue Kombinationen auf die viel mehr Nutzlast versprechen. Ich bin schon mal auf Methan/LOX eingegangen, nun wird gerade die Actem Kuh durchs Raketenstädtchen getrieben.

Auch ohne das man es genauer durchrechnet kann man eine Einstufung von Acetam, das eine nicht genauer spezifizierte Mischung von Ammoniak mit Ethin (den meisten Nichtchemikern als Acetylen bekannt) machen.

Wir haben bei Acetam die Verbrennung eines Kohlenwasserstoffes mit einem Stickstoffwasserstoff. So etwas gab es schon mal als Kombination LOX/UDMH. Der einzige Unterschied ist, das UDMH Kohlenwasserstoff und Stickstoffwasserstoff in einem Molekül ist. Er entspricht einer Mischung von 50 Ethin und 50% Ammoniak. Ohne die Kondensation hat der Ammoniak noch ein Wasserstoffatom mehr, doch ist das entscheidend? Der Wert von UDMH/LOX ist bekannt unter Normalbedingungen bei denen diese angegeben werden (Brennkammerdruck 7000 kpa, Außendruck 100 kpa) liegt er bei 3010 m/s. Die erste Version der Kosmos (11K63) nutzte diese Kombination in der Oberstufe, die im Vakuum mit einer sehr großen Entspannungsdüse einen spezifischen Impuls von 3450 m/s. erreichte. Das ist hoch, doch erreicht ein LOX/RP-1 Triebwerk wie das RD-0124 auch eine Ausströmungsgeschwindigkeit von 3531 m/s.

Das tolle heute ist, ist das man das nicht mehr ungesehen glauben muss. Man kann nachrechnen. Ich habe mit FCEA2, das sich jeder von der NASA runterladen kann. Die wesentlichen Daten für die Simulation sind als FCEA File diese:

problem    phi,eq.ratio=1.3
    rocket  equilibrium  frozen  nfz=1 
  p,bar=80,
  sup,ae/at=25,
react  
  fuel=C2H4(L) wt=100  t,k=135  
  oxid=O2(L) wt=100  t,k=90  
  fuel=NH3(L) wt=0  t,k=239  
end

Es ist eine Verbrennung bei 80 bar Brennkammerdruck mit einer Düse mit einem Expansionsverhältnis von 25 (typisch für eine Startstufe). Das Treibstoff/LOX Verhältnis habe ich auf 30% Überschuss festgelegt, das ist ein gängiger Wert und entspricht z. B bei LOX/LH2 von 6,15 zu 1 oder LOX/RP-1 von 2,67 zu 1.

Wenn man nun die Mischungsverhältnis von Ethin/Ammonaik anpasst, das eine von 100% auf 0 sinken lässt und das andere von 0 auf 100, so bekommt man folgende Kurven.

LOX/ Acetam

Für alle die nicht so sehr mit der Materie vertraut sind: "Frozen" und "equilibrium" sind zwei mathematische Annahmen über das chemische Gleichgewicht. Frozen liefert zu geringe Werte, equilibrium dagegen zu hohe. Die Wahrheit liegt also irgendwo in der Mitte, meist mehr bei Frozen. Beim RD-180 als einem dieser Treibstoffmischung verwandten Triebwerk sieht es z.B. so aus:

  CEA" "Frozen" CEA2 "equilibrium" RD-180 entspricht
spez. Impuls Boden 3165,1 3366,2 3050 m/s  
spez. Impuls Vakuum 3301,9 3518,2 3315 m/s 94% frozen

Bei einem Bodentriebwerk kommen noch weitere Verluste hinzu, sodass hier der Wert sogar noch unterhalb von "frozen" liegt. Man kann aber anhand des Vakuumwerts annehmen, das die realsten Werte von Acetam mehr bei "frozen liegen".

Nach dem Equilibriumwerten ist es klar - Ethin ist der bessere Treibstoff. Sie sinken bis 30% Ammoniak erst langsam, dann stark an. Bei Frozen ist die Situation komplizierter. Es gibt zwar auch einen Abfall bei hohem Ammoniakanteil, aber ein lokales Maximum, das bei etwa 50-60% Ammoniakanteil Allerdings: Wir reden hier über ein wirklich kleines Maximum. Hier liegt der spezifische Impuls bei 3315 m/s, während es bei 100% Ethin 3280 m/s, also nur 35 m/s weniger sind.

Lohnt sich dafür der Aufwand? Ethin ist bei normalem Druck nicht flüssig, es sublimiert sofort bei -83,8°C. Es wird technisch bei 48 Bar verflüssigt. Damit es flüssig bleibt muss ein Druck von mehr als 1,27 bar aufrechterhalten werden. Etwas unangenehmer ist aber, das flüssiges Acetylen zur Selbstzersetzung in Kohlenstoff und Wasserstoff neigt. Das wird natürlich sehr lustig, wenn das passiert wenn man damit eine Brennkammer kühlt, denn das passiert schon ab 200°C in der Gasform. Meiner Meinung nach ist das ein absolutes k.o Kriterium für den Einsatz als Raketentreibstoff.

Ammoniak ist zwischen -77,7 und -33 Grad flüssig und LOX zwischen -222 und -182 "C. Das bedeutet man hat drei Treibstoff mit unterschiedlichen Temperaturen und braucht eine entsprechende Isolierung.

Was hat man für den Aufwand? Nun man kann die Mischung mal mit den Werten für die gleiche Bedingungen ermittelten für LOX/RP-1 und LOX/Methan vergleichen.

  40% Ethin, 60% Ammoniak LOX/RP-1 LOX/Methan
spez. Impuls Boden (frozen) 3165,7 3044 3182,8
spez. Impuls Boden (frozen) 3315,8 3192,1 3340,8
spez. Impuls Boden (equilibrium) 3324,9 3215,7 3316,2
spez. Impuls Vakuum (equilibrium) 3516,5 3416,7 3509,2

Also unter eingefrorenem Gelichgewicht ist es 120 m/s besser als LOX/RP-1 aber 20 m/s schlechter als LOX/Methan. Bei freiem Gleichgewicht schrumpft der Vorsprung bei LOX/RP-1 auf 100 m/s. Methan/LOX liegt gleichauf mit 10-20 m/s Unterschied.

100-200 m/s bekommt man aber alleine als Gewinn, wenn man effizientere Triebwerke einsetzt, also entweder höherer Brennkammerdruck oder größere (erweiterbare) Expansionsdüsen. Nur als Beispiel: Das Ersetzen des RD-0110 in Block I der Sojus durch das RD-0124 steigerte den spezifischen Impuls von 3187 auf 3521 m/s, also um mehr als 300 m/s. Ein entsprechender Gewinn ist bei den unteren Blöcken möglich, wenn man dort das RD-191 oder NK-33 einsetzt. Hier mal für LOX/RP-1 Impulse für verschiedene Brennkammerdrücke (bei eingefrorenem Gleichgewicht und Vakuum)

Expansionsverhältnis 40 80 160 240
80 Bar Brennkammerdruck 3117,4 3222 3305,1 3345,6
160 Bar 3283,8 3354,7 3429,7 3460,7
240 bar 3306,5 3388,9 3454,7 3486,8

Haupteffekt ist der Brennkammerdruck, danach folgt die Länge der Expansionsdüse. In den sechziger war die Kombination 80 Bar, Entspannungsverhältnis 40 üblich, heute erreichen Hochdrucktriebwerke 270 bar und Expansionsdüsen mit einem Verhältnis von 240 gibt es auch. Im obigen Beispiel entspricht dies einer Steigerung des spezifischen Impuls von 350 m/s - erheblich mehr als man durch die Umstellung auf LOX/Methan oder LOX/Acetam erhalten würde.

Und weil ihr mir nicht glauben müsst (obwohl ihr alles nachrechnen könnt). Es haben auch andere zumindest Methan verglichen mit Kerosin. Für Rückkehrstufen gibt es eine Studie vom DLR. Da die Tanks größer sind und damit schwerer, dann noch eine Isolation dazukommt und dies bei einem wiederverwendbaren Gefährt natürlich auch auf andere Budgets durchschlägt (Treibstoff für den Rückflug, Flügelgröße) war dem so, das das Gefährt schwerer wurde (35.209 t vs 31.914 t Trockengewicht) und auch das Fluggewicht größer war (247.972 vs. 243.809 kg). Das muss bei nicht wiederverwendbaren Trägern nicht so sein, doch an den größeren Tanks (mehr als das doppelte Volumen von Kerosin) und der benötigten Isolation wird es blieben. Das wird einen Teil des Gewinns, der eh nur bei 100-150 m/s liegt auffressen.

Verwundert? Nö ich nicht. De Fakto hat man in den letzten Jahrzehnten, vor allem den fünfziger und sechziger Jahren alle möglichen Treibstoffe ausprobiert. Viele nur theoretisch, viele auch in Experimentaltriebwerken. Die USA haben schon LOX/Methan mit dem RL-10 in den Sechzigern erprobt und nie eingesetzt. Wenn man trotzdem Kerosin durch Methan nicht ersetzt hat, dann muss es einen Grund haben. Es lohnt sich nicht.

Man kann als Laie aber auch leicht erkennen, das an solchen Wundertreibstoffen nichts dran ist. Der Grund für Acetam soll sein, dass der Treibstoff billiger ist als Wasserstoff. Ah ja. Im außerrussischen Ausland, also im Rest der Welt machen die Treibstoffkosten typischerweise 1% des Raketenpreises aus. Es kann höher sein, bei festen Treibstoff oder beim Einsatz von Hydrazinderivaten, aber die Treibstoffkosten bestimmen nicht die Wahl des Treibstoffs. Kerosin müsste in etwa so teuer sein wie Heizöl, Sauerstoff wird großtechnisch hergestellt und dazu braucht man nur Luft. Auch er müsste billig sein, größenordnungsmäßig in der gleichen Kategorie. Wasserstoff ist schwerer zu beziffern. Er wird durch Elektrolyse hergestellt und muss dann verflüssigt werden. Da es bei uns für Brennstoffzellen genutzt wird, nehme ich mal das Ergebnis einer Studie, wonach 40% der reingesteckten Energie in den Brennstoffzellen als elektrische Energie ausgenutzt wird. Wenn das für flüssigen Wasserstoff auch gilt, so sind es bei einem Strompreis von 27 ct/Kwh knapp 3 Euro pro Kilogramm. Wenn es in Russland 67 Dollar, sind ist dort der Strom enorm teuer oder die Verluste (Verdampfen) enorm hoch.

Die Benutzung alternativer Treibstoffe hat in Russland Tradition. LOX/UDMH für die 11K63 wurde schon erwähnt. Die Sojus U2 setzte zum Teil "Sintin" ein, ein Kohlenwasserstoff Gemisch mit höherem spezifischem Impuls. Es war übrigens deutlich teurer, was jedoch damals keine Rolle spielte. Die Einstellung erfolgte, weil die Fabrik in der Zeit des wirtschaftlichen Zusammenbruchs zu machte, nicht weil der Treibstoff zu teuer war.

23.6.2013: Was kostet ein europäisches Mondprogramm?

Bei meiner Satire über die Weltraumpartei hat sich ja eine Nebendiskussion entsponnen, ob man ein europäische Mondprogramm durchführen könnte und was konnte es kosten (dort als "deutsches" angegeben, doch wegen der Beteiligung von Frankreich und Italien in den Kernelementen, wäre es ein europäisches). Nun die Kostenabschätzung wird immer spekulativ sein, doch ich will mal einen "best guess" abgeben und die Zahlen soweit es geht begründen.

Fangen wir mal an zu untersuchen, was das Apolloprogramm gekostet hat. Da gibt es einige Zahlen die sich leicht unterscheiden. Die Wikipedia referenziert 25,4 Milliarden Dollar, die ich auch von anderen Quellen kenne. Die Differenzen entstehen dadurch dass die NASA Zwischenberichte machte das das ganze bisher kostete und wenn man den von 1969 nimmt, ist man billiger dran (23,5 Milliarden) als beim Abschlussbericht und daran ob man nur die Dollar die ausgegeben wurden addiert (dann ist man bei 20,9 Milliarden) oder man die Inflation berücksichtigt (29,3 Milliarden in 1975).

Aber nehmen wir mal die dortige Aufschlüsselung:

Über die Kosten von LM und CSM habe ich auch folgende Kosten von 4 Milliarden für das CSM und 1,4 bis 2 Milliarden für das LM gefunden. Auch wenn diese Angaben nicht zu den obigen passen, so ist doch das LM deutlich billiger. Nehmen wir mal im folgenden 50% der CSM Kosten für das LM an.

Man muss aber auch einiges über das Apolloprogramm wissen, um die Kosten einzuschätzen. Das erste ist das es "schedule driven" war. Es gab einen fixen Termin für die erste Mondlandung. Die Kosten waren zweitrangig. Das zweite war die Ausgangsbasis. Als Apollo im Mai 1961 beschlossen wurde, hatte die leistungsfähigste US-Trägerrakete die Atlas Agena eine Nutzlast von 2.500 kg. Es musste eine Rakete mit der 50-fachen Nutzlast konstruiert werden. Es gab bisher einen Raumflug von 15 Minuten Dauer über eine Höhe von weniger als 200 km. Apollomissionen dauerten 12 Tage und führten auf 400.000 km Entfernung. Kurzum: viel Geld wurde investiert um überhaupt erst einmal die Technologie zu gewinnen die man brauchte. Sie steht heute aber zur Verfügung und die Sprünge und Ausgaben sind daher kleiner.

Ein weiterer Punkt ist, das Apollo beim damaligen Stand der Technik äußert personalintensiv war. Zur Spitzenzeit sollen je nach Schätzung 250.000 bis 400.000 Personen an Apollo gearbeitet haben. Beim Countdown arbeiteten 450 Personen im Kontrollzentrum, die Bergungsflotte der US-Navy umfasste mehr als 10.000 Mann und diese Kosten musste die NASA übernehmen. Dafür braucht man heute weitaus weniger Personen. Was bleibt sind Investitionen in Infrastruktur. Die Anlagen am KSC wurden auch beim Space shuttle weiter benutzt und nur abgeändert. Als das DoD eine zweite Startanlage in Vandenberg errichtete kostete dies rund 3 Milliarden Dollar.

So, nach den Vorworten, kommen wir zu dem wie wir ein europäisches Mondprogramm anlegen können. Dreh- und Angelpunkt ist eine Trägerrakete. In einem Scenario hat EADS eine Ariane 5 mit 50 t Nutzlast entworfen. Die genauen Daten sind nicht bekannt. Sie hat aber 6 Booster und eine größere Oberstufe. Bei etwa 50 t für die Oberstufe würde eine Nutzlast von 50 t LEO oder rund 13 t LTO möglich. Die Daten von EADS Astrium sind für die Oberstufe relativ "robust", 49 t Startmasse und 10 t Trockenmasse, selbst wenn man nur die ESC-B verlängert und ein zweites Triebwerk einbaut, also sich keine Mühe gibt besonders gleichgewichtig zu konstruieren, sollte eine Trockenmasse von 8 t möglich sein. Würde man eine leichtgewichtige Oberstufe konstruieren, dann wären es wohl eher 5-6 t, In der Summe ist eine LTO Nutzlast von 15 bis 16 t möglich. Legt man die Oberstufe gleich auf diese Last aus, so wird sie auch leichtgewichtiger, da sie rund 35 t weniger Last tragen muss.

Man braucht dann mehrere Flüge um zum Mond zu gelangen. Es gibt mehrere Möglichkeiten. Die eine die ich auch schon mal vorgeschlagen habe und die auch das Szenario einsetzt ist es in einem Erdorbit alles zusammenzubauen. Danach koppelt eine ESC-B an und transportiert es in eine immer höhere Ellipsenbahn, die am Schluss beim Mond endet.

Eine zweite Möglichkeit ist es in einen Mondorbit eine Auftankstufe zu bringen. LEM und CSM werden getrennt gestartet. Im Mondorbit dann von der Auftankstufe aufgetankt. Denkbar ist auch eine Kombination beides. So kann man eine Mondmission auf drei bis vier Missionen aufteilen. Die Nutzlast wäre bei drei Missionen mit der einer Saturn V vergleichbar.

Die Ariane 5 ESCB wird gerade entwickelt. Von ihr unterscheidet sich die Ariane 5 50 t nur durch verlängerte ESC-B Tanks und und ein zweites Triebwerk im Schubrahmen und vier weitere Booster. So was müsste nicht so teuer sein. Benötigt wird auch eine neue Startanlage und weitere Gebäude für die Nutzlastvorbereitung. Rechnen wir mal mit 4-5 Milliarden für Infrastruktur im CSG und und die Ariane 50 t.

Einfacher ist es beim CSM. Für das ATV wurde ja schon die Weiterentwicklung zu einem Crewvehicle untersucht. Von diesem unterscheidet sich ein Mondgefährt dadurch, dass ein Crew Vehicle wahrscheinlich nicht 12-14 Tage autonom fliegt sondern schnell die ISS anfliegt und wieder ablegt. Das ist jedoch mit mehr Sauerstofftanks und einigen Kohledioxidfiltern, sowie Wasser und Nahrungsmitteln lösbar. Etwas problematischer ist das das ATV recht schubschwache Triebwerke hat. Selbst wenn alle vier zusammen arbeiten brauchen sie rund fünf Stunden um eine 20 t schwere Kombination in einen Mondorbit zu bringen. Auch von der Treibstoffeffizienz (höherer spezifischer Impuls) wäre ein schubstärkeres Triebwerk ideal. EADS hat als Prototyp das Aestus II, ein Aestus mit Turbopumpe und 55,6 kN Schub und einem hohen spezifischen Impuls von 3345 m/s. EADS schätzte die Entwicklungskosten für ein CRV auf 2-3 Milliarden Euro. Nehmen wir noch 1 Milliarde für Modifikationen für Langzeitmissionen und Einbau des Triebwerks hinzu, dann ist man bei 3-4 Milliarden.

Völlig neu zu entwickeln wäre der Mondlander. Hier kann man dann nur die Kosten abschätzen. ATV und CRV Entwicklung zusammen machen rund 4,4 bis 5,4 Milliarden Dollar aus, bei Apollo war der Lander für die Hälfte zu haben. Das wären rund 2-3 Milliarden Euro.

Dazu kämen die Flüge, die anders als bei Apollo, nicht in den Kosten enthalten sind. Was bekannt ist: Ein Ariane 5 Start kostet 160 Millionen Euro, ein ATV 280 Millionen Euro. Eine Rakete mit vergrößerter Oberstufe und mehr Booster würde bei gleichen Kosten pro Tonne 240 Millionen Euro kosten. Ein bemannter ATV das doppelte eines unbemannten Exemplars - 560 Millionen Euro. ein Mondlander dann weitere 300 Millionen. Das wären dann bei drei Starts 1580 Millionen Euro pro Mission. Apollo umfasste sieben geplante Landungen und vier Vorbereitungsmissionen. Heute würde man wohl nur zwei Vorbereitungsmissionen durchführen. Das wären dann 9 Starts mit 27 Raketen mit Kosten von 14220 Millionen Euro.

Dazu kämen natürlich noch Kosten für weitere Infrastruktur und Programmkosten hinzu. Ich schätze das mal auf weitere 2 Milliarden Euro. Dann wären wir zusammen bei 25,22 bis 28,22 Milliarden Euro. Apollo wurde über einen Zeitraum von 10 Jahren durchgeführt, das wären 2,6 Milliarden pro Jahr, in etwa so viel wie die ESA heute insgesamt zur Verfügung hat. Das entspricht auch der Situation bei Apollo als das Programm rund 60% des NASA Budgets ausmacht. Es ist jedoch inflationskorrigiert billiger als Apollo, das 109 Milliarden Dollar im Wert von 2010 umfasste. Es kostet also nur etwa 25-30% dessen. Allerdings bauen wir auch keine drei Trägerraketen und diese ist noch dazu kleiner. Bei Apollo machte die Saturn Entwicklung rund 40% der Kosten aus.

Es gibt auch Chancen, Chancen die Apollo nicht hatte, bei dem man zuerst mal nur das Ziel einer Mondlandung hatte und dann erst an die Wissenschaft dachte. Da die einzelnen Bestandteile getrennt gestartet werden ist es auch möglich, anstatt einem Mondlander ein Mondhabitat zu starten. Es würde direkt landen, computergesteuert auf Basis von Radar, Altimeter und Kameras die heute in Echtzeit bodenaufnahmen auf raues Gelände untersuchen können. Ein 16 t schwerer Lander könnet rund 6 t auf der Mondoberfläche absetzen. Nicht viel, aber ausreichend für eine kleine Druckkabine. Eine 5 m durchmessende Kabine mit zwei Stockwerken hätte rund 39 m² Wohnfläche. Nicht viel, aber für einige Astronauten und einige Tage ausreichend. Damit könnte die Besatzung bei Sonnenaufgang landen und bei Sonnenuntergang starten, wegen der Mondnacht und ohne nukleare Energieversorgung ist ein längerer Aufenthalt nicht möglich das sind dann maximal 14 Tage Aufenthalt anstatt 2-3 Tage wie bei Apollo. Analog könnte man in einem zweiten Start schweres Gerät, Instrumente, Fahrzeuge etc. bringen um diese Zeit auch sinnvoll zu nutzen.

Für die Entwicklung eines solchen Habitats kämen weitere Kosten hinzu, aber Columbus ist ja auch ein bemanntes Raumlabor und das kostete nur rund 1 Milliarde Euro. Ein solcher Flug schlägt dann mit einem solchen Exemplar und Startkosten von 240 Millionen Euro zu Buche.

Die Missionskosten sind meiner Ansicht nach sogar eher zu hoch angesetzt. Wir haben eine hohe Startrate. Wenn von den Zehn Jahren die Starts in den letzten drei Jahren erfolgen, hat man eine Produktionsrate von 9 x  50 t Raketen pro Jahr, die zusätzlich zu den Ariane 5 gefertigt werden. Dadurch müssten Stückkosten für Booster und EPC deutlich sinken. Das gilt auch für die Servicemodule. Wir haben derzeit einen ATV Start pro Jahr, es wären dann drei der analogen Crewmodule. Gemäß Lernkurve würde alleine die höhere Stückzahl den Start auf 200 Millionen Euro verbilligen und ein Crewmodul auf 420 Millionen. Das wären dann noch 1320 Millionen anstatt 1580 Millionen. Auch sind die Aufschläge großzügig gerechnet. Ein Mondlander muss z.B. nicht mehr können als ein ATV, eher weniger, Ein Crewmodul unterscheidet sich vom ATV nur durch eine Kabine, einige Luftfilter, Anschlüsse für Wasser und Luft und einen Hitzeschutzschild. das man so was preiswert bauen kann zeigt SpaceX mit der Dragon.

Ich befürchte aber es wird gerade anders kommen. Weil es bemannte Raumfahrt ist, wird man sehr hohe Sicherheitsstandards ansetzen, sehr viel testen und das verteuert alles ungemein. Wenn es aber zu moderaten Kosten zu finanzieren ist - sagen wir mal 3 Milliarden Euro pro Jahr bin ich voll dafür! Bei einem deutschen Anteil von 25% wären das für Deutschland weitere 750 Millionen Euro pro Jahr - sicher nicht eine Summe die wir nicht hätten. Dafür könnten wir 10 Jahren den ersten europäischen Astronauten auf dem Mond landen sehen. Das relativ große CRV würde auch mehr Astronauten zulassen. Bis zu sieben sollen Platz haben, selbst wenn man die Zahl wegen der längeren Missionszeit begrenzt, vier bis fünf könnten es schon sein. Da wären sicher einige deutsche darunter. Ich denke damit müsste man auch die Politiker gewinnen. Nebenher würde, wenn es nicht nur eine Wiederholung von Apollo ist, sondern man ein mondhabitat angeht, damit mehr Forschung, mehr schweres Gerät für Tiefenbohrungen oder weite Exkursionen, auch die Mondforschung profitieren. Damit würde es sich von anderen Vorhaben wie von China, wo es nur um das nationale Prestige geht abheben. Denn was in Europa bei der ESA immer ging (anders als bei Deutschland und der NASA) ist das man bemannte Raumfahrt neben unbemannter durchführt ohne das letztere zusammengestrichen wird. Daher ist es auch als europäisches Programm gut aufgehoben.

Ich befürchte nur, wenn die ESA eine anfrage bekommt sie es komplett anders als ich machen wird - eine neue Trägerrakete entwickeln, ein neues Crewmodul und dann wirds erheblich teurer und man bekommt eben keinen Auftrag.

Einige Nebeneffekte die man hätte:

doch das wäre mehr etwas für den Artikel - "Was kommt nach dem europäischen Mondprogramm".


Sitemap Kontakt Neues Impressum / Datenschutz Hier werben / Your advertisment here Buchshop Bücher vom Autor Top 99