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Web Log Teil 366: 11.1.2014 - 16.1.2014

11.1.2014: Spielekritik: Sid Meier's Pirates

Wahrscheinlich hat keiner von euch die Lücke bemerkt, als es am Montag keinen Blog gab. Ich hatte nämlich am Samstag die Idee, ob es analog zu den OpenSource Versionen von Elite und Civilisation auch eines meines Lieblingsspiels aus den Neunzigern gab: Pirates. Und siehe: es gab sogar eine offizielle Fortsetzung von 2004. Mit Remakes ist es ja so eine Sache. So gefiel mir immer noch die Originalversion von Elite besser als die Fortsetzungen. Aber wie man an eineinhalb bloglosen Tagen sieht hat mich die Fortsetzung nicht losgelassen.

Wer Pirates noch kennt wird sofort zurechtkommen, denn das Grundprinzip ist das gleiche geblieben. Man landet in der Karibik als Käpt'n einer kleinen Schaluppe und sollte nun erfolgreich sein. Aufsteigen kann man indem man sich entweder als Freibeuter einer Nation betätigt (was die anderen Nationen gegen einen aufbringt, Aufträge von Gouverneure ausführt oder Piraten jagt. Als Langzeitziel soll man verschollene Familienmitglieder finden, durch die man im Gegenzug Kartenstücke eines versteckten Inkaschatzes findet. Das Remake hat das noch ausgebaut. Um die Gouvanieurstochter zu gewinnen muss man nun tanzen können. Die Schlachten an Land sind komplexer und es gibt mehr Nebenaufträge. In anderen Beziehungen wird es aber einfacher. So war es in der DOS-Version relativ schnell möglich eine Nation so zu verärgern dass man keinen Zugang zu den Häfen mehr bekam, mithin keine Waren verkaufen, Schiffe reparieren oder Mannschaften anheuern konnte. Im Remake muss man schon einiges anstellen, mehrere Städte plündern und neue Gouverneure einsetzen und viele Schiffe kapern bis es soweit ist. Neu sind Spezialisten die bestimmte Eigenschaften verbessern wie das Zielvermögen oder die Mannschaftsmoral, sowie Gegenstände die Beziehungen oder Fähigkeiten verbessern. Die letzteren kann man kaufen oder geschenkt bekommen, die ersteren bekommt man nur per Zufall beim Entfern von Schiffen.

In einer Kritik konnte ich lesen, dass man 10 Stunden Spielspass hat, danach würde es langweilig werden. Ich kann das nicht teilen. Sicher, das Grundprinzip ist leicht durchschaut - Aufträge erfüllen, die meist in Fechtturnieren enden, Schiffe kapern oder wenn man es friedlich angeht Handel treiben und die Preisunterschiede ausnützen. Dabei muss man die Mannschaft bei der Stange halten, was nur geht wenn man Gewinn macht und sie möglichst klein hält. Der Reit liegt aber darin, dass kein Spiel identisch verläuft und es viele Zufallselemente gibt.

Auf der anderen Seite ist es auch schwieriger geworden. Um das Herz einer Gouverneurstochter zu gewinnen muss man tanzen, und zwar nicht nur einmal sondern mehrmals. In der niedrigsten Einstellung gibt es eine Hilfe welche Tasten man drücken muss, diese fehlt in den höheren Stufen.  Dabei werden die Tänze schwieriger und das Tempo schneller. Da man Abzüge bei jeder Fehlbedienung hat und dies nur aufholen kann wenn man nicht nur die richtigen Tasten drückt, sondern auch im Takt klappt bei mir in der zweiten Stufe jeder zweite Tanz und in der dritten (von fünf) ist es bei mir schon Glückssache. ein flexibleres System zum Einstellen der Schwierigkeit (so finde ich Seegefechte selbst in Stufe 4 noch einfach) wäre besser gewesen.

Sid Meiers Pirates ist ein gelungenes Remake des DOS-Klassikers, weitaus besser als "Piraten . Herrscher der Karibik". Dieses Spiel basiert auf der Engine von Port Royale, die man auch in Hanse und Patrizier einsetzt. Es fehlt zum einen in diesem Spiel die Komplexität der Handlung, zum andern fand ich nervig, dass Seegefechte mit mehreren Gegnern immer so abliefen, dass man selbst nur ein Schiff der flotte hatte, der Gegner aber alle, das machte einen Kampf mit mehr als zwei Schiffen praktisch aussichtslos. Port Royale 2 vom selben Hersteller ist dagegen auf Handel ausgerichtet und nun macht man bei  den Seegefechten noch mehr falsch. Man soll nun alle Schiffe steuern. Das ist bei 6 Schiffen nicht machbar und ohne Spieler machen die gar nichts und lassen sich versenken.

Sid Meiers Pirates läuft unter Windows 7, obwohl es schon vor Vista(2004) erschien. Das Alter hat auch den Vorteil, dass es auf meinem Büro-PC (ohne Grafikkarte) von 2009 in allen Darstellungsdetails flüssig läuft. nur zwei Kritikpunkte gibt es: Die Einstellung der Auflösung kennt nur 4:3 Bildschirme. So habe ich 1400 x 1050 Punkte gewählt. Die Maus flackert in statischen Bildern wo man auf ein Schwert zum Fortsetzen klicken muss, was es schwer macht diese zu treffen. Bei vielen Szenen kommt man mit der Leertaste weiter, aber nicht bei allen.  Beim Speichern gibt es nützliche Autosavefunktionen die beim Betreten einer Stadt, vor einem Seegefecht oder beim Beenden speichern. Leider deaktivieren diese die normale Speicherfunktion, die ich nutzte wenn ich in einer Stadt war. Das macht es einem schwer mit mehreren Missionen gleichzeitig zu hantieren.

Insgesamt würde ich im Amazon-Schema 4 von 5 Sternen geben.

12.1.2014: Zwei neue Chancen für die Raumfahrt

... entnehme ich diesen beiden Meldungen von Spaceflight Now. Die erste spricht von einer möglichen europäischen Beteiligung beim Dream Cheaser. Das zweite ist, das eine Verlängerung des ISS Betriebs bis 2024 vom weissen Haus genehmigt wurde. Das ist erst mal eine wichtige Vorentscheidung, das letzte Wort hat der Kongress, der ja auch die jährlichen Budgets genehmigen muss. Fangen wir mit der zweiten Meldung an. Das ist eine Chance für die NASA. Denn dann muss auch die Versorgung der ISS für weitere 4 Jahre gewährleistet werden. Da das europäische ATV in jedem Fall ab 2018 nicht mehr zur Verfügung steht (die derzeitigen 5 sind die Kompensation für den Betrieb bis 2017, sie wurden aber, weil die NASA eine Versorgungslücke hatte, recht schnell hintereinander gestartet) wird man pro Jahr rund 7 t mehr Fracht pro Jahr brauchen. Das bedeutet man braucht auch mehr Transporter oder leistungsfähigere. Wenn ich in entscheidender Position bei der NASA wäre, würde ich die Versorgung neu ausschreiben. es geht um nicht wenig. Dieses Jahr sind 6 Flüge seitens der NASA geplant, je drei von Orbital und drei von SpaceX, das sind rund 11 t Nutzlast, mit einem fehlenden ATV werden es dann 18 t sein. So redet man bei 4 weiteren Jahren über fast 70 t Fracht.

Genügend Volumen um das neu auszuschreiben. Die COTS/CRS Ausschreibung hatte ja primär die Aufgabe, zwei kleine Firmen zu fördern. Nun sollte es darum gehen, die Kosten zu minimieren. Damals gab es ja schon Vorschläge mit US-Trägern HTV oder ATV zu starten. Da die ESA das ATV nicht mehr bauen will, scheidet es eigentlich aus, also konzentrieren wir uns auf das HTV. Das kostet 153 Millionen Dollar in der Fertigung. Dazu braucht man noch eine Trägerrakete, eine Atlas V kostet je nach Größe zwischen 180 und 230 Millionen Dollar. Da es 16,5 t voll beladen wiegt, kann man durchaus 220 Millionen Dollar für eine Atlas 542 ansetzen. Dann braucht man bei 6 t Fracht pro Flug 7 Flüge um die 40 t die der CRS Kontrakt umfasst zu befördern. Die kosten dann 2238 Millionen Dollar. Derzeit bezahlt die NASA noch 3500 Millionen Dollar.

Von den beiden bisherigen Dienstleistern hat Orbital die besseren Chancen günstiger zu werden. Die Nutzlast der Cygnus wird ja schon von 2 auf 2,7 t gesteigert, vor allem mit einer leistungsfähigeren Oberstufe. Die recht kleine Oberstufe ist das Manko des Trägers. Für eine noch größere bräuchte die Antares mehr Schub - und der ist auch möglich. Derzeit prozessiert Orbital gegen Lockheed, weil die Firma exklusiv die RD-180 einsetzen darf. Die NK-33 laufen ja aus, es werden keine neuen mehr gebaut. Ein RD-180 hat aber einen Schub von 3827 kN am Boden während die beiden NK-33 dagegen zusammen 3456 kN. Damit kann die Rakete rund 30 t schwerer werden und man könnte anstatt dem Castor 30 einen Castor 120 einsetzen. Das würde die Nutzlast anheben, ohne größere Kosten zu verursachen. Eine zweite Möglichkeit ist das RD-191 als Einkammerderiviat, das Russland auch anstatt dem NK-33 in der Sojus 1 (2-1V) einsetzen will. Auch sein Schub ist mit 1920 kN erheblich höher.

SpaceX hat sich dagegen Mühe gegeben, das Versorgungssystem am Bedarf seines wichtigsten Kunden vorbei zu entwickeln. Die Kombination Falcon 9 "v1.0" / Dragon hatte eine zu kleine Nutzlast weil die Trägerrakete auf etwa 7-8 t Nutzlast begrenzt war, was die Zuladung der Dragon auf 1 t begrenzte. Die Falcon 9 "v1,1" / Dragon könnte zwar mehr Nutzlast transportieren, weitaus mehr als die vertraglich vereinbarten 1,7 t pro Flug, aber dummerweise passen in die Dragon nicht so viel hinein. Sie hat 11 m³ Innenvolumen. Die Cygnus kann mit dem Standardmodus (16,7 m³) nur 2 t transportieren und setzt für 2,7 t ein verlängertes Modul mit 24 m³ Volumen ein. Nur im Trunk der Dragon steht genügend Volumen zur Verfügung, nur hat die NASA da nicht den Bedarf an der Fracht, die SpaceX liefern könnte.

Ich sehe auch eine Chance für neue Anbieter. Warum bewirbt sich Bigelow nicht um den Vertrag? Gerade bei einem Versorger, der ja im Prinzip aus den Komponenten "Druckdichte Hülle + Servicemodul" besteht, wäre es optimal Masse beim Druckmodul zu sparen. Man würde die aufblasbaren Module eben einfach schon beim Start mit Überdruck beaufschlagen. Für die Firma wäre es auch die Gelegenheit mit ihrer Technologie Einnahmen zu generieren und sie bei der NASA zu etablieren (obwohl die Technologie ja von der NASA entwickelt wurde).

Das zweite ist eine europäische Kooperation am Dream Chaser. Bekanntlicherweise hat Europa zusammen mit der NASA das CRV entwickeln wollen. Nun sieht man die Chance, sich mit den gleichen Technologien am Dream Chaser zu beteiligen. Das mag denen nicht gefallen, die entweder die Vorstellung haben, man müsste alles selbst entwickeln oder Europa bräuchte einen eigenen, autonomen Zugang zum Weltraum. Doch das erste ist ökonomischer Unsinn, das zweite gibt das europäische Raumfahrtbudget nicht her und ist wissenschaftlicher Unsinn. Leider verläuft ja oft die Diskussion nicht rational, so werfen SpaceX Fans ja auch Orbital vor, dass sie nichts neu entwickeln (die Cygnus besteht aus Bauteilen von Italien, Japan, Deutschland und einem Bus von Orbital). Aber so läuft das in der realen Welt der vernünftig denkenden Menschen. Wenn ein SpaceX Fan ein neues Auto haben will kauft er ja auch ein schon existierendes und baut kein eigenes....

Was meine Aufmerksamkeit fesselte war die Möglichkeit, Satelliten zu bergen. Ein Dream Chaser wiegt nur 9 t, wird er auf einer Ariane 5 ES gestartet, so hat diese Version eine Nutzlast von 13,3 t in einen 800 km hohen SSO. Das war noch eine Zahl als die Ariane 6 ECA 9,2 t in den GTO transportierte, da ist man inzwischen bei 10,35 t angekommen, in den SSO werden es also mit einer heutigen Version auch mehr sein, ich schätze mal 14,5 t. Damit könnte ein Dream Chase problemlos in einen 800 km hohen SSO transportiert werden, eigentlich in jeden erdnahen Orbit. Die EPS Oberstufe könnte dann auch das Deorbitieren durchführen oder man führt im Gleiter mehr Triebstoff mit. Für die rund 100 m/s mehr gegenüber dem ISS Orbit braucht man bei 15 t Masse rund 500 kg Treibstoff.

Mir fällt zwar keine konkrete Anwendung ein, wo man einen Satelliten bergen könnte, außer Envisat, doch der ist einfach zu groß, doch die Vorstellung ist nicht schlecht. Das versprach ja schon das Space Shuttle. Wahrscheinlich wäre es aber nicht wirtschaftlich, weil wir für eine Bergung zwei Starts haben (einmal Dream Chase und einmal der Satellit der erneut ins all muss) und die meisten Satelliten mit ihren ausladenden Solarzellen und Antennen nicht heil geborgen werden können, aber eine Anwendung sah ich nach einiger Zeit doch: IR-Observatorien. Diese setzen seit IRAS flüssiges Helium zur Kühlung ein, das verdampft. Mit mehr Helium, besserer Isolation und Meidung von Wärmequellen (Erde) konnte man die Betriebsdauer von 9 Monaten mittlerweile auf 2-4 Jahre erhöhen, aber das ist noch kurz gegenüber der Lebensdauer der Elektronik.

Also, warum platziert man das Observatorium nicht auf einer leicht zugänglichen Umlaufbahn (beim Start von Kourou z.B. in eine 7 Grad Umlaufbahn in 500 km Höhe mit einer Sojus) und wenn das Helium zu Ende ist, kommt ein Dream Chase birgt den Satelliten und bringt ihn zur Erde, man füllt Helium und Triebstoff auf, vielleicht ersetzt man auch den einen oder anderen Detektor oder ganze Instrumente und eine Sojus startet das ganze dann nochmal. Das letzte ESA IR-Observatorium Herschel kostete 1100 Millionen Euro, da wäre ein Ariane 5 Start und ein zweiter Sojus Start zusätzlich für eine doppelt so hohe Lebensdauer nicht zu hohe Kosten. Den erneuten Start könnte man sich sparen, wenn es eine Möglichkeit gäbe Helium im Orbit nachzufüllen oder dieses in einem auswechselbaren Tank stecken würde. Eine zweite Anwendung wäre das Reparieren von Satelliten, doch müssten diese dann darauf ausgelegt sein. Beim Envisat wo es sich wegen seiner kosten lohnen würde ist es z.B. nicht möglich, die Elektronik ist nicht einfach zugänglich.

Na ja und dann gäbe es mit dem leichtgewichtigen Deam Chaser ungewöhnliche bemannte Missionen durchführen. Er wiegt weniger, als eine Ariane 5 in einen GTO transportieren kann, eine Ariane 5 könnte ihn ohne Probleme in einen supersynchronen Orbit mit einer Umlaufsperiode von 24 Stunden transportieren (z.B. 200 x 71.500 km). Ein solcher lässt eine Landung alle 24 Stunden zu und es gäbe phantastische Bilder der Erde, und seien wir mal ehrlich, das ist doch der einzige Zweck der bemannten Raumfahrt in der heutigen Zeit.

14.1.2014: Vergleichen wir mal SpaceX und Orbital

... und zwar aus Sicht der NASA. Beide Firmen haben COTS Fördermittel erhalten und beide haben einen CRS Vertrag bekommen. Nachdem nun auch Orbital die erste Mission gestartet hat kann man eine erste Bilanz ziehen:

Parameter SpaceX Orbital
COTS Mittel erhalten: 396 Millionen Dollar 388 Millionen Dollar
Beginn COTS Programm 18.8.2006 22.1.2008
Beginn erste COTS Mission Planung September 2008 Dezember 2010
Beginn der ersten COTS Mission real 8.12.2010 18.9.2013
Beginn der ersten CRS Mission 8.10.2012 9.1.2014
Fracht beim ersten CRS Flug (netto) 868 kg 1256 kg

Gerne bei Vergleichen wird vergessen, dass Orbital sen Auftrag eineinhalb Jahre nach SpaceX bekam, und erst dann begann die Trägerrakete und das Raumschiff zu entwickeln. Die Falcon 9 wurde dagegen schon ein Jahr vor dem COTS Kontrakt auf der Webseite angekündigt und die Dragon einige Monate vorher. So lag Orbital hinterher was den ersten COTS Flug betraf. Die Firma musste nur einen COTS Flug durchführen, wahrscheinlich weil sie von der NASA als zuverlässiger als SpaceX eingestuft wurde die beim Vertragsabschluss gerade mal einen missglückten Falcon 1 Flug vorweisen konnten, der nicht mal 1 Kilometer Höhe erreichte.

Orbital hat aber schnell aufgeholt. Nur 4 Monate liegen zwischen COTS Flug und erstem CRS Versorgungsflug und bedeutender: die Nutzlast ist um 50% höher als bei SpaceX und höher als bei den ersten beiden SpaceX Flügen zur ISS zusammen. Übrigens gibt Orbital wie die anderen ISS Versorger nur das Gewicht der Nutzlast an, ohne die Verpackung. Bei SpaceX bekommt man nur das Gewicht mit Verpackung und muss das ohne Verpackung bei einer Pressekonferenz erfragen....

Betrachtet man die bisher erfolgten drei Starts der Antares/Cygnus so verliefen sie absolut glatt, ohne Startabbrüche, ohne torkelnde Oberstufen, ausgefallene Triebwerke, ausgebliebene Wiederzündungen und ausgefallene Düsen bei der Cygnus. Genau das kam aber bei SpaceX vor. Das positioniert Orbital in eine gute Position für Aufträge seitens der NASA im mittleren Nutzlastbereich. Mit dem heutigen Start hat die Antares auch drei Starts absolviert, und damit ein Kriterium, das die USAF z.B. für eine Qualifikation ansieht. Die Antares mit einer Star 48 Oberstufe auch über 1100 kg auf eine Fluchtbahn transportieren. Sie wäre damit ein guter Ersatz für die Delta II, die die NASA ja reaktiviert hat für einige Starts. Anders als SpaceX hat sich Orbital aber nicht bei der USAF beworben. Das verwundert nicht, denn die Antares hat die Nutzlast einer Delta II und die hat ja die USAF wegen zu geringer Nutzlastkapazität ausgemustert.

SpaceX gibt sich dagegen wirklich Mühe die NASA zu vergrätzen, welche die Firma bis vor den SES-8 Start zu über 80% finanzierte. SpaceX bekam von der NASA erst nach drei Flügen der Falcon 9 einen Start zugesprochen - den von JASON-3 einem Satelliten der NASA, der von der NASA nur bis zur Inbetriebnahme im Orbit organisatorisch betreut wird (also keine eigentliche NASA Nutzlast). Und kurz darauf wird die Trägerrakete die ihn transportieren muss, die so called "v1.0" Version der Falcon 9 ausgemustert. Damit tickt für die NASA der Qualfikationszähler neu, aber es besteht Hoffnung das bis zum Start von JASOPN-3 es wieder genügend Starts gibt.

Dann verschob die Firma zugunsten von kommerziellen Flügen den dritten Versorgungsflug CRS-3, der ursprünglich im Oktober 2013 stattfinden sollte. Er ist nun für den den 22.2.2014 geplant. Dieses Jahr wird es nach Spaceflight Now genauso viele Versorgungsmissionen von SpaceX wie Orbital geben - nur mit dem Unterschied das Orbital mehr Fracht transportiert, später an den Start gegangen ist und bei Flügen dort steht "moved forward from", während bei SpaceX steht "delayed from".

also aus Sicht der NASA ist denke ich klar, wer favorisiert wird. Die USAF mag anders denken, der ist ein neuer Konkurrent sicher lieb um die Preise zu drücken, aber die USAF hat ja auch keine Vorfinanzierung geleistet.

13.1.2014: Projekt Binokular

Dank einer kleinen Randnotiz kochen derzeit im Nasaspaceflight.com die Spekulationen hoch: Die NASA hat nebenbei bei der Presskonferenz zur Orb-1 Mission eine Anfrage der NRO bestätigt. Diese hat inoffiziell nachgefragt, ob beim zweiten SLS Testflug eine NRO-Nutzlast befördert wird. Es gäbe eine Anfrage, aber zu dem Zeitpunkt sei weder eine Entscheidung getroffen, noch wäre überhaupt bekannt was die NRO konkret transportieren will.

Spekuliert wird nun  was es sein könnte. eine große Mehrheit für einen ELINT Satelliten. Das sind Satelliten die Funksignale abhören. Sie brauchen relativ große Antennen, wenn sie leistungsschwache Signale abhören sollen. Die heutigen können aus dem GEO global den Funkverkehr größerer Sender (Reichweite über 100 km) abhören. Im niedrigen Erdorbit können Satelliten auch leistungsstarke mobile Sender abhören, so wurden früher die Funktelefone der Bonzen der KPDSU abgehört. Was beide Typen nicht können, sind Handys abhören, über die heute der Großteil der Kommunikation verläuft. Ihre Sender sind zu leistungsschwach. Nicht jeder Regierungschef tut der NSA den Gefallen, sich so einfach abzuhören wie Merkel. Die NSA dürfte sicher an Kims Telefonaten genauso interessiert sein wie an denen führender Politiker in anderen Ländern. Dazu kommen die Terroristen, die nun sicher, nachdem die Abhörung des Internets durch die NSA bekannt wurde auf Handys ausweichen werden.

Mit der hohen Nutzlast der SLS und der geräumigen Butzlastverkleidung wäre es möglich ELINT Satelliten im GEO-Orbit zu platzieren die die Signale bestimmter Regionen abhören können. Sicher eine verlockende Vision für die NSA.

Doch ich tippe mehr auf eine Idee, von der man weis, das die NSA sie schon lange verfolgt: die Erdbeobachtung aus dem GEO. Seit dem kalten Krieg ist es weniger wichtig, Flugzeuge zu zählen, sondern Terroristen zu suchen und zu verfolgen. Damit rückt der Aspekt Echtzeitüberwachung in den Fokus. Das hat schon dazu geführt, dass die NRO weniger Satelliten selbst startet und vermehrt Aufnahmen von Dienstleistern kauft, weil diese größere Gebiete in niedrigerer Auflösung abbilden und man mit dem Budget so eine bessere globale Abdeckung erhält. Der Übergang vom SSO in den GEO erlaubt die kontinuierliche Abdeckung, aber für den Preis, das die Auflösung um den Faktor 60 sinkt. Als Lösung hat man schon mal an aufblasbare riesige Linsen gedacht, doch erwiesen sich diese als technisch nicht umsetzbar. Die Fortschritte in der Interferometrie ermöglichen heute eine andere Lösung: Die Kopplung zweier Teleskope als Interferometer. Beim VLT wird diese Technik seit einem Jahrzehnt erprobt und es gibt mittlerweile Bilder mit Millibogensekunden Auflösung - also der eines 130 m Teleskops, obwohl jeder Spiegel nur 8 m Durchmesser hat. Auf der Erde ist durch die Atmosphären Störungen so nur ein kleiner Bereich scharf abbildbar. Im Weltall fallen diese weg und man müsste auch größere Gebiete fotografieren können. Man weiß, das die NRO noch einige Teleskope mit 2,4 m Durchmesser in Petto hat, da sie zwei davon der NASA schenkte. Jedes wiegt 8 t, die erste SLS Version mit 70 t LEO Nutzlast müsste zwei dieser Teleskope transportieren können, miteinander verbunden in 180 m Abstand würden sie aufnahmen mit 1 m Auflösung erlauben.

Beschränkend ist heute noch der Rechenaufwand., Für das ALMA Interferometer, das mit 51 Radioantennen arbeitet wurde von der ESO ein Supercomputer entwickelt, der 17 Teraflops leistet. Bei zwei Teleskopen wäre mit einem geringeren Rechenaufwand zu rechnen. Trotzdem müssten die Daten an Bord verarbeitet werden, da eine Übertragung der Daten aufgrund ihres Volumens nicht möglich ist - dafür sind es zu viele. Wahrscheinlich rechnet die NRO damit, dass bis 2019 der zweite Testflug ansteht, man die Rechenleistung an Bord unterbringen kann, oder man entwickelt spezielle ASIC, die die Verarbeitung als einzige Funktion ganz schnell ausführen können. Prinzipiell ist die Auflösung so nicht begrenzt, oberhalb einer Distanz oberhalb von wenigen Hundert Meter wird man von starren Strukturen auf einem geregelten Abstand mittels exakter Abstandsvermessung ausweichen. Die LISA Pathfinder Mission setzt diese Technologie ein. Allerdings im freien Weltraum, ohne die Störungen durch die Erdgravitationskraft.

Eine zweite Lösung ist es die Datenmenge begrenzen, indem man sich auf kleine Gebiete beschränkt, wenn der Aufenthaltsort eines Terroristen ungefähr bekannt ist, dann reicht es diese Region zu überwachen. Mit Sicherheit wird die SLS ganz neue Möglichkeiten für die NRO und NSA eröffnen.

17.1.2014: Wann ist Technik veraltet

Schön wenn mir die Nachrichten ein Stichwort für meine Blogs liefern. Gemäß SpaceNews.com hat die ehemalige Vizeadministratorin Garver folgendes über die SLS gesagt:

Garver was not convinced. “The rocket is so similar, and it’s built off of 1970s technology. The very engines we’re going to use are space shuttle engines that were developed in the 1970s. Would you really go to Mars with technology that’s 50 years old? That’s not what innovation and our space exploration program should be all about.”

Nun mit mir muss man nicht darüber streiten, dass die NASA keinen Bedarf am SLS hat, es wurde ihr ja auch vom Kongress aufs Auge gedrückt und wird gerne auch "Senate Launch System" genannt. Aber die Begründung ist falsch. Es gibt für jede Technologie einen Zeitpunkt ab dem kann man die Leistung nur gering steigern. Gehen wir von der Raumfahrt weg zu Werkzeugen, Stichwaffen, Schusswaffen, ohne die Benutzung von Schießpulver. Immer wieder höre ich in Sendungen über alte Werkzeuge und Waffen, man könnte sie heute auch nicht besser bauen. Kohlenstoffarmer Stahl wurde schon im Altertum entdeckt, Schwerter aus zahlreichen Schichten von Eisen/Stahl (Damaststahl) gab es auch schon seit dem frühen Mittelalter. Selbst Kompositbögen (nur aus Sehnen, Knochenleim, Holz und Bastfasern) gab es schon in der Antike. Wenn wir uns auf moderneres Terrain bewegen, können wir mal die Entwicklung von LOX/Kerosintreibwerken, den am längsten im Dienst befindlichen Treibstoffkombination mal ansehen. Hier einige Daten aus Russland, wo man die Technologie sehr lange weiter entwickelte:

Triebwerk Schub Gewicht Schub/Gewicht spezifischer impuls
RD-0105 (Luna dritte Stufe) (1958) 49,4 kN 125 kg 39,5 3099 m/s
RD-0110 (Woschod, Sojus) (1964) 297,9 kN 408 kg 74,4 3234 m/s
RD-58 (N-1, Proton, 1968) 83,4 kN 300 kg 27,8 3422 m/s
NK-9V (N-1F, 1972) 408 kN 722 kg 57,6 3463 m/s
RD-0120 (Zenit) (1985) 833 kN 1125 kg 75,5 3432 m/s
RD-0124 (Sojus 2-1b) (2006) 294,3 kN 480 kg 62,5 3520 m/s

Es sind die Daten von Oberstufentriebwerken, sodass man keine Beschränkungen durch den Start bei 1 bar hat (was die Leistung herabsenkt). Die Triebwerke haben unterschiedliche Schublevel, was den Vergleich erschwert. Deutlich ist aber das der spezifische Impuls angestiegen ist von 3100 auf über 3500 m/s, allerdings entfiel die größte Steigerung auf das erste Jahrzehnt, seit 1970 jedoch nur noch um 100 m/s. der spezifische Impuls ist ein guter Gradmesser für die Fähigkeit eines Triebwerks die Energie des Treibstoffs maximal auszunutzen, also sein Wirkungsgrad. Das Voll/Leermasseverhältnis dagegen eines das über die ingenieurstechnische Leistung Aufschluss gibt. Allerdings hängt es vom Schub ab, physikalisch bedingt sind kleinere Triebwerke im Verhältnis zum Schub schwerer als große. Das Streben nach einem hohen spezifischen Impuls kann durch die Leermasse erhöhen. Das wird deutlich am Paar RD-0110 und RD-0124, dabei hat das RD-0124 das RD-110 abgelöst. Bei fast gleichem Schub ist es schwerer, weil es eine höhere Effizienz durch eine viel größere Düse erreicht.

Dies bei russischen Triebwerken beobachtete, das man die Leistung kaum noch steigern kann, sieht man auch bei anderen Triebwerken. Der Aufwand wird immer größer, so arbeitet das RD-0104 mit 45 Bar Brennkammerdruck und einer Düse mit einem Expansionsverhältnis von 40. Das RD-0124 arbeitet mit 162 Bar und einem Expansionsverhältnis von 194. Will man die Leistung weiter steigern, so wird das Triebwerk schwerer, da der Druck und die Düsenlänge größer werden.

Betrachten wir nach dieser allgemeinen Betrachtung nun die Komponenten der SLS. Für das Triebwerk J-2X kann man in der Tat das sagen, was Garver reklamiert. Es wurde noch in den Sechzigern entwickelt als Nachfolger des J-1 mit mehr Leistung aber auch unkompliziertem Aufbau. Die NASA hat die Turbopumpe durch eine neue ersetzt und die Düse verlängert, was den Spezifischen Impuls auf fast 4400 m/s erhöht, er bleibt aber dennoch unter dem was moderne kleinere Triebwerke leisten. Doch das seinen Grund: Oberstufentriebwerke sind schwerer zu testen (das Herstellen des Vakuums ist ziemlich aufwendig), es kann zu Problemen kommen, die man bei normalen Tests nicht beobachtet wie das Versagen der J-2 beim zweiten Saturn V Start, als eine fehlende "Isolierung" aus auskondensierter Luft bei Wasserstoffleistungen wegfiel oder dem Durchbrennen der Vulcain 2 beim Jungfernflug der Ariane 5 ECA als die Kühlung im Vakuum nicht ausriechend war. Auch hier kühlte die umgebende Luft mit. Meiner Ansicht nach ist es sinnvoller, ein gut getestetes Triebwerk zu verwenden als sich auf ein neues Design einzulassen nur um etwas mehr Leistung (2-3% maximal) zu gewinnen.

Kommen wir zu den Triebwerken der Zentralstufe, das sind die RS-25D/E. Es sind die letzten Versionen der Space Shuttle SSME. Und hier ist Garvner definitiv falsch: Das Triebwerk RD-25 (ohne Buchstabe) wurde tatsächlich von 1972 bis 1980 entwickelt, aber damit haben die RD-25D nichts zu tun. In den letzten 30 Jahren hat man jedes Teil des Triebwerks bis auf die Düse mindestens einmal ausgewechselt und durch ein neu konstruiertes ersetzt. Die Düse wäre beim RS-25E dann drangekommen. Es zeigt auch das der technische Fortschritt nicht immer mit besseren Leistungsdaten verbunden ist, denn die sanken. Das Gewicht ist höher, der spezifische Impuls geringer. Das Gewicht stieg an, weil man zahlreiche geschweißte Verbindungen durch gegossene Teile mit einer höheren Leermasse ersetzte. Aber das verringerte den Wartungsaufwand. Dieser sinkt auch, wenn die Belastungen kleiner sind, weshalb man auf etwas Leistung verzichtete. Trotzdem sind die RS-25D immer noch die effizientesten Erststufentriebwerke die es heute gibt. ein anderes Beispiel ist das RS-68, bei dem man bewusst auf Leistung verzichtet, zugunsten einer kürzeren Entwicklungszeit und niedrigeren Produktionskosten.

Dann sind da noch die SRB, auch dies sind verlängerte Shuttle-SRB. Nun hier ist die Technologie wirklich weiter. Als die SRB entwickelt wurden, gab es für Oberstufen schon die Fähigkeit Gehäuse aus Nicht-Metallwerkstoffen zu fertigen, damals Glasfaserverbundwerkstoffe. Heute nimmt man Kohlefaserverbundwerkstoffe und man kann so große Hülsen wie bei den SRB aus ihnen fertigen. Sie sind zum einen um ein Drittel leichter, zum anderen trotzdem  druckbeständiger wodurch man den Brennkammerdruck erhöhen kann. Bei der Ariane 5 wäre ein Austausch vorteilhaft gewesen: Sie hätten nur noch 27 anstatt 37,5 t gewogen, der spezifische impuls wäre um 40 m/s angestiegen: das wären 10% mehr Nutzlast gewesen. Immerhin offeriert damit auch der Austausch der Booster einen Nutzlastgewinn. Je nach Größe der Booster und Technologie sollen so 25 bis 65 t mehr Nutzlast möglich sein.

Der Rest der Rakete ist allerdings State-of-the-Art: So wird die Legierung 2195 eingesetzt, die leichteste heute verfügbare.

Wir beobachten in den letzten Jahren eher das Gegenteil: Anstatt neue, technisch noch weiter entwickelte Triebwerke zu entwickeln, verzichtet man eher auf Leistung. Beispiele sind das RS-68 für die Delta 4, aber auch in Europa ist man auch schlauer. Die Ideen für das Vulcain 3 hatten vor allem das Ziel die Kosten zu reduzieren, auch wenn die Leistungsparameter geringer sind. Das wohl letzte Beispiel ist das Merlin mit Gasgeneratorzyklus und LOX/Kerosin als Treibstoff anstatt staged Combustion Zyklus und Einsatz von LH2. Auch in Russland denkt man weiter. In der Angara wird das RD-191 als Einkammerderivat des RD-170 eingesetzt anstatt ein neues Triebwerk zu entwickeln. Mit nur einer Kamer und einer Turbopumpe ist es potentiell risikoärmer als das RD-170 mit zwei Turbopumpen und vier Brennkammern.

Natürlich sollte am Technologien weiterentwickeln, aber nur wenn man Bedarf hat und wenn es kein Selbstzweck wird, also es nicht unnötig teuer wird. Die USA haben z.B. einen Bedarf an einem neuen Oberstufentriebwerk. Das RL-10 wurde zwar im Schub gesteigert, aber es treibt heute Stufe an, die doppelt so schwer wie die alte Centaur sind, mit Nutzlasten die bis zu 10-mal schwerer sind. Nützlich wäre ein Triebwerk der 200 bis 250 kN Klasse. Damit wären größere Oberstufen möglich die man auch in der SLS einsetzen könnte. Das wäre sinnvoll.


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