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Web Log Teil 385: 20.5.2014 - 6.6.2014

30.5.2014: Das hat sich doch gelohnt

Gestern Abend ist Alexander Gerst als erster des neuen Astronautenchors zur ISS aufgebrochen. Klar, so was kommt in den Nachrichten. auch das er einen neuen Ofen einweiht, den er auch schon vorher in Interviews ausgiebig erwähnte weil er wohl viel mit diesem neuen Experiment geübt hat. Doch in paar Tagen wird sich der Rummel legen und dann wird Gerst erst wieder im November in die Nachrichten kommen, wenn er wieder zurückkehrt.

Wie man weiß sehe ich die bemannte Raumfahrt kritisch, vor allem weil sie von Forschungsgeldern finanziert wird und die sind nicht so in Fülle vorhanden. Hier in BW hat unser MP gerade eine Finanzspritze für die Universitäten beschlossen, nachdem ihr Budget in den letzten 15 Jahren durch Inflation gefallen ist, während die Studentenzahlen und Energiekosten stiegen (komischerweise scheint man bei öffentlichen Bauten diese vollkommen zu ignorieren. In keiner Schule/Uni in der ich war, sah ich eine Energiedämmung, dafür immer große Glasfassaden). Selbst wenn man nur das Geld für andere Raumfahrtprojekte verteilen würde könnte man viel bewegen.

Es ist relativ schwer die Kosten von Raumfahrtprojekten für Europa herauszubekommen. Bei der NASA gibt es ein veröffentlichtes Budget mit Unterposten. So was fehlt bei der ESA und noch mehr beim DLR. Ich fand drei Zahlen: In Countdown 28 der DLR ein Gesamtbudget der ESA für die ISS von 2010 bis 2020 über 4 Milliarden Euro, das aber nachdemselben Bericht nicht eingehalten wird und 1075 Millionen für die Zeit nach Neapel (leider ohne Angabe des Zeitraums, ich tippe aber auf zwei Jahre, da Ende dieses Jahres wieder ein Ministerratstreffen geplant ist). Das sind 538 Millionen Euro pro Jahr. Im ESA Annual Report wurden für 2012 12,2% des Budgets von 4200 Millionen Euro für diesen Bereich ausgewiesen, das sind also auch über 512 Millionen Euro. So scheinen 512-538 Millionen Euro pro Jahr eine vernünftige Zahl zu sein. Dafür bekommen die ESA alle 18 Monate einen Astronauten ins All.

Deutschland war an diesem Budget bisher mit 40% beteiligt. Da bei 6 Astronauten im europäischen Chor und diesem Rhythmus ein zweiter Einsatz von Gerst erst 2023 zu erwarten ist und die ESA keinen Beschluss für eine Beteiligung nach 2020 gefasst hat bedeutet dies, dass Deutschland in 9 Jahren rund 1,9 Milliarden Euro für einen Flug eines Astronauten ausgibt. Das hat sich doch gelohnt oder? England ist erst jetzt eingestiegen mit eine Finanzierung von 20 Millionen Euro für zwei Jahre, also 90 Millionen Euro in 9 Jahren, hat mit Timothy Peake aber schon einen gebuchten Sitzplatz.

Ich habe es ja schon mal erwähnt: Nur Deutschland hat innerhalb der ESA diesen Wunsch bemannte Raumfahrt zu betrieben. Das ging mit dem Spacelab los, wurde mit den D-1 und D-2 Missionen fortgesetzt, danach kamen Euromir Missionen und nun eben die Führung bei der ISS Beteiligung. Die anderen ESA Staaten sehen dies anders. Frankreich und Italien haben ihre ISS Beteiligung schon in Neapel reduziert - Deutschland musste im Gegenzug erhöhen und zahlt nun 51,7% des Gesamtbudgets. Es wird dabei nicht bleiben, denn das Servicemodul für die Orion wird auch teurer als geplant. Es ist die Kompensation für die drei Jahre von 2018-2020. Die CNES hat schon angekündigt dass sie nicht für eine Verlängerung über 2020 sein wird. Klar: beide Nationen brauchen das Geld für die Ariane 6, die übrigens inklusive Ariane 5 und anderen Aktivitäten im Trägerprogramm nur 618 Millionen in den zwei Jahren kostet. Deutschland wiederum hat durch Zypries schon eine Absage erteilt dass man mehr Geld für Träger locker machen könnte, was eine Finanzierungslücke hinterlässt. Rechnet die CNES doch mit 25% Beteiligung an der Ariane 6.

Nicht dass ich für die Ariane 6 wäre, aber es knirscht derzeit arg in Europa. Man kann nur hoffen, dass man beim nächsten Konzil tragfähige und vor allem sinnvolle Entscheidungen trifft.

31.5.2014: Methylamin als Raketentreibstoff?

Diese Frage bekam ich gestern per Mail gestellt. Da mir sowieso gerade nicht soviel für den Blog einfällt, will ich mal die Eignung dieser Substanz als Treibstoff zeigen. zuerst mal fange ich immer mit dem Bauchgefühl an. Da sieht Methylamin nicht schlecht aus. Wie man an der Summenformel CH5N erkennen kann hat das Molekül relativ viel Wasserstoff (16,1% der Molekülmasse). Bei dem eingesetzten höheren Analogon unsymmetrisches Dimethylhydrazin (C2H8N2) sind es nur 13,3%. Allgemein gilt: Je höher der Wasserstoffgehalt einer Verbindung desto besser ist der Treibstoff, weil Wasserstoff bei seiner kleinen Molekülmasse die gleiche Energiemenge pro Bindung liefert wie Stickstoff oder Kohlenstoff und auch die Abgase (Wasser) eine kleine Molekülmasse haben und so die Gasgeschwindigkeit beim Verlassen der Düse hoch ist.

Tendenziell sollte es auch billiger herzustellen sein. Es ist zumindest anders als UDMH eine sehr häufig eingesetzte Chemikalie die als Nukleophil fungiert. Soviel vom Bauchgefühl.

UDMH / MethylaminSchaut man bei Wikipedia mal nach den physikalischen Eigenschaften, dann erkennt man zwei Nachteile. Das eine ist der niedrige Siedepunkt von -6,3°C. UDMH wurde ja nicht als Treibstoff gewählt weil es so tolle chemische Eigenschaften hat, sondern weil es lagerfähig ist und sich mit NTO selbst entzündet (das dürfte auch für Methylamin gelten). Methylamin ist wenn es nicht unter Druck steht nicht lagerfähig. Es ist aber als Nukleophil sehr reaktionsfähig und nicht so umweltschädlich wie UDMH.

Doch wie sieht es mit dem spezifischen Impuls aus? Ich habe FCEA eine Simulation machen lassen mit der Einstellung "eingefrorenes Gleichgewicht", das eher zu niedrige Werte liefert. Brennkammerdruck war in beiden Fällen 80 bar. Expansionsverhältnis einmal 120 (Vakuum) und 15 (Meereshöhe, Ersttsufentriebwerk). Die spezifischen Impulse habe ich jeweils angegeben.

Deutlich ist, dass die beiden Kurven ähnlich sind, die Methylamin Kurve ihr Maximum weiter rechts, weil mehr Sauerstoff zur Verbrennung benötigt wird, das drückt sich bei einem Maximum weiter rechts aus. Bei stöchiometrischer Verbrennung würde es bei NTO/UDMH bei 3,06 zu 1 und bei NTO/Methylamin bei 3,34 zu 1. Man wird sinnigerweise die Treibstoffe nahe des Mischungsverhältnisses verbrennen, das den höchsten Impuls liefert und da liegen beide Treibstoffe auf fast demselben Niveau. Es liegt bei NTO/UDMH bei 2,2 zu 1 und bei NTO/Methylamin bei 2,5 zu 1. der Vakuumimpuls liegt dann bei 2855/3253 (NTO/UDMH( und 2850/3255 bei NTO/UDMH. Da beide Werte fast gleich hoch sind lohnt sich also der Einsatz von Methylamin unter energetischen Gesichtspunkten nicht, zumal die Substanz eine geringere dichte hat also größere Tanks benötigt. Wenn dann kann der einsatz aufgrund der Produktionskosten und Giftigkeit.

eine zweite praktischer Gesichtspunkt kann sein, dass man gleich große Tanks haben möchte, die sind dann billiger zu fertigen. Bei NTO/UDMH ist das bei einem Mischungsverhältnis von 1,86 der Fall, bei NTO/Methylamin bei 2,1 zu 1.Dann erhält man Ausstömgeschwindigkeiten von 2843 (Meereshöhe) und 3219 (Vakuum) bei UDMH und 2831 / 3209 bei Methylamin. Also auch unter diesem Gesichtspunkt kein Vorteil.

Denkbar wäre der Einsatz als "Green Fuel" bei Satelliten. Die Temperatur zum Verflüssigen kann man leicht im Weltraum erreichen, wenn man die Tanks isoliert. Relativ leicht ist es verdampfbar. So könnte man unter Umständen auf Heliumdrucktanks verzichten und einfach die Tanks erhitzen oder den Satelliten so drehen, dass die sonne sie erhitzt wenn eine Zündung ansteht.

1.6.2014: Ein neues Transportsystem

Es wurde groß angekündigt. Es soll den Transport ins All revolutionieren. Es soll wiederverwendbar sein, einfach nur auffüllen und schon fliegt es. Es wird punktgenau landen und es setzt die neueste Technologie ein.

Nein, das ist nicht die Ankündigung des Space Shuttles sondern der Dragon "v2.0" (bei SpaceX liebt man wohl Versionsnummer, was gleich die Frage aufwirft - wenn man nur beim gehen von 1.0 auf 1.1 bei der Falcon so viele Verzögerungen und Startabbrüche hat, wie das dann erst bei dem Sprung über eine ganze Version sein wird?.

Nun zu vielem was angekündigt ist gibt es nicht viel zu sagen. Es mag für die Zuschauer revolutionär sein, aber es ist es nicht. Der springende Punkt ist das Elon Musk seine Dragon 2.0 mit der Sojus vergleicht. Die Sojus wurde aber vor 50 Jahren konzipiert und ursprünglich zur Mondlandungsmission ausgelegt. Seitdem wurde sie nur langsam modernisiert, aber nicht verändert. Das gilt auch für den Einsatz.

Klar wird die neu konzipiere Dragon neuere Elektronik enthalten - die Sojus setzt zum einen keine US-Bausteine ein, was die Leistung limitiert zum anderen hinkt man auch hier dem Westen nach. Die derzeitige Generation setzt z.B. einen 16-Bit Prozessor ein, denn die ESA seit 10 Jahren nicht mehr nutzt.

Die Sojus hat deswegen so wenig Platz weil sie unter eine kleine Nutzlastverkleidung passen musste und für die Mondmissionen noch ein Wohnmodul vorne dran war. Dafür konnte die Sojus auch bis zu 21 Tage alleine im All bleiben, die Dragon maximal einige Tage. Hätte man die Rückkehrkapsel größer dimensioniert und die Wohnkabine weggelassen, dann könnte man auch mehr Kosmonauten transportieren, doch dafür wurde sie eben nicht gebaut.

Das punktgenbaue Landen ist auch kein Problem. Schon Gemini sollte mit einem Paraglider auf einer Luftwaffenbasis landen. Das Shuttle landete auf Landepisten. Die Mondmissionen landeten auch punktgenau, Apollo 12 z.B. punktgenau neben einer Surveyor Raumsonde. Das alles noch ohne GPS. Punktgenau zu landen ist keine Hexerei, man muss nur den Kurs ändern können und wissen wo man ist. Das geht eben bei den einfachen Fallschirmen der Sojus nicht. Auch die weiche Landung an Land exerzierten die Sowjets schon lange, nur eben in einfacherer Form: Anstatt die letzte Geschwindigkeit langsam wie bei der Dragon "2.0" zu verringern zündet eben dort eine Feststoffrakete kurz vor dem Aufsetzen gesteuert durch einen Radarhöhenmesser.

Selbst das automatische ankoppeln praktizieren die Sowjets seit den Siebzigern. Also alles nichts vollständig neues, sondern nur eine graduelle Verbesserung dessen was es schon gibt. Komplett wiederverwendbar wird es übrigens nicht sein, denn die Landung erfolgt wohl ohne den Trunk mit den Solarzellen, zumindest den Animationen nach. Vielmehr stellen sich andere Fragen: hält SpaceX ihre Ankündigungen auch ein?

Ende 2015 soll der erste Start sein, 2016 dann der bemannte Einsatz. Wir erinnern uns: Anfang 2011 wurden die Falcon 9 "v1.1" und Heavy angekündigt mit einem Startversprechen für die Falcon Heavy im letzten Quartal 2012 - genausoweit in der Zukunft wie der erste Start der Dragon 2.0 - nach letzten Gerüchten wird es bis 2015 dauern bis sie abhebt. Projiziert man das auf die Dragon, so wird sie noch später fliegen als die NASA für ihre Planungen vorgesehen hat. Auch die Ankündigung man werde selbst wenn man nicht den CCdeV Bauauftrag bekommt weitermachen, wird noch zu verifizieren sein. Denn Dann gibt es die Möglichkeit 10 Personen zur ISS zu bringen (sieben mit einem US-System, drei mit der Sojus), also mehr als deren Besatzung beträgt, was dann auch den Transport von Touristen als weiteres Geschäftsfeld erlaubt und ob es dann noch den Bedarf an einem weiteren Transporter gibt? Seit die Dragon angekündigt wurde gibt es im SpaceX Launchmanifest eine unbemannte "Dragonlab" Mission, so ein Gegenstück zu den russischen Foton Flügen mit Sojus, vollgestopft mit Experimenten. Gebucht ist sie bisher noch nicht. Wie sie weitere Flüge überhaupt durchführen wollen, wo sie doch noch die EELV Flüge zusätzlich haben wollen und derzeit so wie es aussieht in drei Monaten gerade mal drei Flüge schaffen (wenn denn der nächste am 11/12.6. stattfeindet) ist zumindest für mich noch offen.

Was gibt es sonst noch? Der Monat Mai war wieder sehgr besucherstark. Das waren die letzten drei Monate alle. Vorher lag der Durchschnitt bei 22.000 bis 26.000 Besuchern (nur Blog), Nun gibt es einen Sprung nach oben und mit über 33.000 Besuchern war der Mai der zweitbeliebteste Monat. Der Grund ist relativ einfach: es sind meine Testberichte von ALDI Produkten die gerade im Frühjahr wieder im Programm sind. Morgen geht es dann um Google und seine neue schöne Datenschutzrichtlinie....

2.6.2014: Datenschutz à la de Google

Google hat nun ein Formblatt, mit dem man Suchergebnisse aus der Suche löschen kann und feiert das auch gleich als großen Erfolg - mehr als 12.000 EU-bürger haben das am ersten Tag heruntergeladen und ausgefüllt.

Was Google als Erfolg feiert ist in Wirklichkeit ein Armutszeugnis

Als erstes einmal hat der Konzern dies nur getan nachdem er vom europäischen Gerichtshof dazu gezwungen wurde. Dies betrifft dann auch nur die EU-Bürger. Wenn Google anhand der IP-Adresse erkennt das die Suchanfrage nicht aus einem EU-Mitgliedsstaat kommt, dann sieht man das vorher aus den Ergebnissen "gelöschte" Ergebnis. Es wird also nicht wirklich gelöscht. Meiner Ansicht nach sollte es weltweit gelten.

Das zweite ist die Vorgehensweise. Zum einen die Formalien die vielleicht für einen Einspruch bei einem Printmedium angebracht sind - man kann nur einen Link sperren, nicht aber einen Suchbegriff. Wie jeder weis werden im Internet Inhalte kopiert, zitiert, etc. Da macht es wenig Sinn nur einen Link zu sperren. Viel sinnvoller wäre es Wortkombinationen zu sperren wie "Name und Betrug". Das zweite ist das Ungleichgewicht zwischen Beschwerderecht und "Öffentlichkeitsrecht". Während der Beschwerdeführer ein Bild eines Ausweisdokumentes hochladen muss (also sehr hohe Hürden aufgebaut werden, selbst zum Bestellen im Internet muss ich keinen Ausweis hochladen, und hier geht es nur um ein Suchergebnis) benötigt das automatische Crawlen von Webseiten keine Legitimation. Wo bitte ist die Anfrage von Google meine Webseiten zu indexieren? Wann haben die mir einen Ausweis einer Mitarbeiterin geschickt um sich zu legitimieren?

Vor allem glaube ich nicht, dass die Forderung nach einem Ausweis datenschutzrechtlich überhaupt zulässig ist.

Es geht in meinen Augen um ein fundamentales Recht, nämlich wie viel ich von mir preisgebe. Anders im "Real life" habe ich im Internet keine Kontrolle mehr über Dinge die ich von mir gebe, nachdem sie erst mal im Internet sind. Ich kann zwar versuchen die Informationen löschen zu lassen, doch ich kann nicht beeinflussen, dass sie kopiert werden, gecacht werden oder im Internetarchiv landen. Es geht auch nicht nur wie die Nachrichten schrieben um das "digitale Vergessen", es geht auch um das Persönlichkeitsrecht vor Verleumdung geschützt zu sein. Mobben findet heute im Internet statt. Dann stammen die Informationen nicht vom Urheber. Es gibt Fake-Accounts mit echten oder manipulierten Bildern, wie auch Äußerungen in abfälliger Weise von Dritten. Meiner Erfahrung nach sollte es möglich sein sich dagegen zu schützen. Die Suchmaschine ist dabei das Einfaltstor, nur über sie werden die meisten Inhalte überhaupt gefunden.

Man kann so nicht eine Informationen aus dem Internet verbannen (auch das wurde an den Nachrichten kritisiert, doch dafür ist ja auch Google nicht verantwortlich) dcoh man findet sie nicht mehr.

Googles Maßnahme ist typisch für die heutigen Internetkonzerne. der Datenschutz ist nur halbherzig. Will man persönlichen Datenschutz haben, so hat man Probleme. Entweder es wird sehr viel aufwendiger wie wenn ich z.B. TOR benutzen. Man muss bestimmte Services komplette meiden wie Youtube, Facbeook, Google+. Viele Alternativen sind nicht so komfortabel. Google erlaubt über Plug-Ins Previews von Webseiten, die Vervollständigung erspart Tipparbeit und schützt vor Tippfehlern. Diesen Komfort hat man mit DuckDuckGo nicht. Ohne Cookies funktionieren viele webseiten wie z.B. Youtube gar nicht mehr. Manchmal hat man keine Wahl mehr. Bei Youtube soll man nun einen Kanal erstellen, um Videos zu verwalten obwohl diese schon vorher erstellt wurden. Ohne diesen Kanal geht gar nichts, nicht mal das Löschen wenn man das nicht will.

Die einzige Alternative die man heute hat, ist die Information zu kontrollieren. Bei mir sieht das so aus, dass ich etwas nur dort schreibe, wo ich es wieder löschen kann. Man wird mich also nicht auf einem sozialen Netzwerk oder Forum finden, ich twittere nicht und derzeit überlege ich ob ich vieles was ich noch so an Altbeständen habe, wie das Youtube Profil wieder lösche. Am besten man fängt damit gar nicht erst an.

Besserung ist nicht zu erwarten. Alle großen Player im Internet sind in den USA beheimatet, wo man so was wie Datenschutz nicht kennt. US-Zeitungen veröffentlichen in ihren Online Ausgaben Bilder von verurteilten Straftätern, teilweise auch schon von Angeklagten. Wenn ich einem Bekannten aus den USA glauben kann sind sogar die Ergebnisse der Steuererklärung öffentlich abrufbar. Wehn wundert es wenn dort das massenweise Ausspähen der Daten, Telefongespräche oder Mails anderer durch die Geheimdienste nicht kritisiert wird. Man muss nur das Wort "Terrorismus" in den raum stellen.

Bei uns ist auch keine Besserung zu erwarten, denn wie wir gerade bei der NSA Affäre sehen will man ja gar nicht aufklären. Snowden als Zeuge hören? Der könnte ja was zur Aufklärung beitragen, nein das machen wir nicht. Na ja was kann man von einer Bundeskanzlerin schon erwarten die mit der STASI aufgewachsen ist. Die ist ja an so was schon gewohnt.

3.6.2014: Noch'n Rezept

Da gerade Erdbeersaison ist und mein letztes Rezept für selbstgemachte Choc Crossis so gut angekommen ist, heute ein neues Rezept: für eine Erdbeersahnekuchen. Wie bei allen meinen Rezepten ist es einfach, geht schnell und lecker.

Zutaten

Torte 1Der Tortenboden sollte einen Rand aufweisen. Zuerst in einer Tasse die Schokolade verflüssigen. Wichtig ist, das es Schokolade mit hohem Schokoladeanteil ist (Zartbitter und Bitterschokolade). Das ergibt zum einen einen besseren Geschmack und man benötigt weniger davon. Die Menge hängt von Bodengröße und Geschmack ab. Wer im Streichen geübt ist kommt mit 25 g aus. Mit der Schokolade bekommt man nicht nur ein besondere Geschmacksnote, man dichtet auch den Boden ab. Er weicht somit nicht durch, auch wenn man den Kuchen nicht am selben Tag vertilgt. Dazu verstreicht man die Schokolade gleichmäßig auf dem Boden. Diesen lässt man nun abkühlen. Wer im Sommer auf Nummer sicher gehen will stellt ihn dazu in den Kühlschrank, dann muss man mit den nächsten Schritten nicht warten. Bei kühleren Temperaturen ist die Schokoladenschicht fest wenn man die Füllung aufträgt, auch wenn man den Boden nicht kühlt.

Parallel kann man nun die Sahneschicht vorbereiten. Dazu in ein Gefäß den Becher Sahne, ein Sahnesteif und flüssigen Süßstoff nach Belieben geben (wer Zucker nimmt, kann auch auf das Sahnesteif verzichten, da dieser auch Wasser bindet). Die Sahne steif schlagen und danach in niedriger Stufe einen halben Becher Quark (20 oder 40% je nach Belieben) unterrühren. Die Masse kann dann auf dem Boden verteilt werden, wenn die Schokolade fest ist.

Nun die Erdbeeren von außen nach Innen in Kreisen platzieren. Ich kaufe immer zwei Pack zu je 500 g, suche die schönsten für den Kuchen aus und esse die anderen die übrig bleiben dann so. Bei ganzen Erdbeeren braucht man in der Regel mehr als 500 g, außer man hat nur kleine Erdbeeren. Man kann sie natürlich auch halbieren dann reicht auch ein Pfund. Doch da sie der energieärmste Teil des Kuchens sind lohnt sich das nicht wirklich.

Erdbeertorte 2Zuletzt gilt es noch den Tortenguß zu machen. Auch hier nehme ich Süßstoff zum Süßen und setze das Pulver mit 0,2 l kaltem Wasser an und erhitze dann bis zum Kochen, danach 1-2 Minuten warten bis der Guß abgekühlt ist und dicker wird und ihn dann verteilen. Bei dieser Methode klumpt der Tortenguß auch mit Süßstoff nicht, man muss aber bis er kocht dauernd rühren.

Dier Kuchen ist normalerweise in weniger als einer halben Stunde gemacht. Das Rezept kann auf vielfältige Weise variiert werden:

Der ganze Kuchen hat rund 8850 kJ (40% Quark, 700 g Erdbeeren), Ein Stück (1/12 des Kuchens) nur 737 kJ, das ist so viel wie ein Brötchen ohne Belag. 

Für Diabetiker: Bei der Zubereitung mit Süßstoff enthält der ganze Kuchen nur 163 g Zucker oder 13,6 g pro Tortenstück. (Ein Zwölftel des Kuchens).

Ich hätte euch ja gerne einen ganzen Kuchen gezeigt, aber der geht bei uns zu schnell weg ....

4.6.3014: Wie rekonstruiere ich Raketen von denen ich nur wenige Werte habe?

Der eine oder andere hat ja vielleicht wie ich die Intension von unbekannten Trägern ein Datenblatt zu erstellen, selbst wenn es nur wenige Daten darüber gibt. Ich will heute mal meine Methode vorstellen die ich schon in den Achtzigern genutzt habe um sowjetische Träger zu beschreiben, von denen damals kaum Daten bekannt waren. Man braucht dazu eigentlich nur drei Dinge:

Ich will heute mal zeigen wie man von wenigen Daten ausgehend die Daten der von dem Rapoir Triebwerk angetriebenen Träger. Von diesem meist MCT genannten Träger (es gibt noch keinen offiziellen Namen von SpaceX) gibt es nur folgende Daten:

Nicht viel oder? Trotzdem kann man damit arbeiten. Fangen wir an mit der Masse der Rakete an.

Heute starten Träger mit rund 1,25 g als Beschleunigung. Die Falcon 9 z.B. hat einen Startschub von 5884 kN und wiegt 505 t, dass sind 11,65 m/s oder 1.19 g. Nehmen wir dieselbe Größe für die MCT an, so kann man auf Basis des Schubs von 9 Triebwerken deren Masse zu 3460 t beim Start bestimmen. Wenn die Schubangabe von 4448 kN pro Triebwerk dem Vakuumschub entspricht so ist es weniger, dann wären es 3060 t.

Wie sieht es nun bei erster und zweiter Stufe aus? Hier greift man auf eine Regel zurück: Man erhält im Verhältnis zum Startgewicht die höchste Nutzlast, wenn gilt

Masse erste Stufe / Zweite Stufe = Masse zweite Stufe / Nutzlast

Das gilt für Stufen mit gleichen Treibstoffen und gleichem spezifischen Impuls. Da die Oberstufen meist etwas bessere Leistungen haben, sind sie meist etwas größer als nach der Regel. Da als Nutzlast oft 150 t genannt werden, kann man so die Massen der Stufen im Verhältnis von 1 zu 3,93 setzen.

Die erste Stufe hätte so eine Startmasse von 2320,5 t die zweite eine von 589,5 t.

Wie hoch ist die Leermasse? Hier greift man auf Erfahrungswerte zurück. LOX/Methan steht im Volumen zwischen dem des sehr kompakten LOX/Kerosin und dem sehr voluminösen LOX/LH2. Für ersteres schafft SpaceX Voll/Leermasseverhältnisse von 30. Bei LOX/LH2 hätte die Ares V Erststufe eines von 11,2 zu 1 erreicht, Nimmt man das arithmetische Mittel so ist man bei 20,6 zu 1 oder 112,6 bzw.28,6 t. Da die Oberstufe schubschwächer sein kann hat sie die Möglichkeit noch etwas leichter zu werden, doch das liegt im Bereich von etwa 3 t.

Als Test kann man für die erste Stufe noch die Tanklänge berechnen. Bei LOX/Methan = 3,2 ergibt sich ein Volumen von 2728 m³, das sind bei 10 m Durchmesser eine Länge von 34,7 m - ein plausibler wert.

Erste Prognose wäre also folgendes Datenblatt:

Rakete: MCT

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
3060000150000078021285
StufeAnzahlNameVollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1123205001126003150
21589500286003561

Die Verluste sind relativ niedrig, das liegt daran dass ich bei der ersten Stufe den niedrigen Bodenimpuls genommen habe, beim Vakuumimpuls kommt man auf eher übliche 1810 m/s. (die Falcon 9/Heavy liegen bei 1600 bis 1700 m/s). Die Annahme der Nutzlast scheint also plausibel. Man kann nun dies in einer Simulation noch etwas optimieren und kommt bei unveränderten Strukturwerten und spezifischen Impulsen folgenden Träger:

Vollmasse Leermasse spez. Impuls Geschwindigkeit
2118350,0 102832,5 3150,0 3385,2
790429,1 38370,3 3561,0 5702,0

Gesamtstartmasse: 3060373,2 kg

Nutzlast: 151594,1 kg = 5,2 Prozent der Startmasse

Die "Pi mal Daumen Lösung ist also nur um weniger als 2 t, sind nur 1,3% weniger Nutzlast schlechter. Setzt man für die Erststufe den höheren Vakuumimpuls an, so erhält man eine Lösung die dem "Pi mal Daumen" Ansatz schon sehr nahe ist:

Vollmasse Leermasse spez. Impuls Geschwindigkeit
2383500,0 115703,9 3561,0 4812,1
526682,1 25567,1 3561,0 4807,1

Gesamtstartmasse: 3060016,8

Nutzlast: 149834,6 = 5,1 Prozent der Startmasse. Zum Mars würde die MCT in dieser Form nur etwa 30 t transportieren. Für den 100 t schweren Transporter müsste sie also noch um einiges Größer sein, vielleicht in der Art wie die Falcon Heavy mit drei Boostern als Erststufe. Diese hätte schon ohne Crosseffeding 81 t Nutzlast für einen Marskurs, mit Crossfeeding, der in diesem falle der Einführung einer neuen Stufe entspricht käme man dann wahrscheinlich auf die 100 t. (nicht durchgerechnet)

Rakete: MCT 3 Booster

Startmasse
[kg]
Nutzlast
[kg]
Verkleidung
[kg]
Geschwindigkeit
[m/s]
Verluste
[m/s]
7633373823730115001285
StufeAnzahlNameVollmasse
[kg]
Leermasse
[kg]
Spez.Impuls (Vakuum)
[m/s]
1169615003378003150
21589500286003561

Was ist der Haken? Es ist die Lösung mit der höchsten Nutzlast. Das muss aber nicht die umgesetzte sein. Technische Randbedingungen können abweichende Konstruktionen nötig machen. Dazu ein Beispiel: Bei einer zweistufigen Rakete wäre für die zweite Stufe ein Schub von 80% des Restgewichtes ideal, das wären bei 678 bis 848 t Masse bei der Zündung etwa 5424 bis 6784 kN. Wenn man nun nur ein Raptor Triebwerk in der zweiten Stufe einsetzen will, so würde man wohl diese eher etwas verkleinern und die erste vergrößern, auch wenn das Nutzlast kostet.

6.62014: Was ich an SpaceX gut finde

Die Reaktion einiger zu meinem letzten Blog hat milch zu meinem heutigen Blog bewegt. Einige sind offenbar der Meinung, ich habe etwas generell gegen die Firma. Wie ich schon in den Kommentaren verdeutlicht habe, geht es vor allem um die Informationspolitik. Sie besteht zum einen aus ziemlich großspurigen Statements von Musk und entsprechenden Auftritten die unterschwellig suggerieren, alle anderen Raumfahrtfirmen wären strunzdoof  und geldgeil (auch wenn er es nicht explizit sagt) und dem krassen Gegensatz zwischen Ankündigungen und Erreichtem, insbesondere beim Verschweigen von nicht so positiven Nachrichten. Das macht natürlich auch stutzig bei den positiven Nachrichten ob diese denn nun stimmen. Doch damit kein falscher Eindruck entsteht heute ein Blog in dem ich mal schreibe was mir an SpaceX gefällt.

Doch zuerst mal was grundsätzlichem: ich meine es ist natürlich, dass man sich über die Dinge auslässt die einem nicht gefallen. Über die Dinge, die einem gefallen, kann man wenig schreiben zumindest fällt einem das meist nicht auf, anders als die Dinge die einen stören. So habe ich ja auch andere Themen mehrfach aufgegriffen ohne dass mir jemand deswegen Vorwürfe gemacht hat, ich wäre dagegen so die chaotische Trägerpolitik der ESA bei ariane 5+6+Vega, Europas Schlingerkurs bei der ISS und der Beteiligung. Vielleicht bin ich auch das was man bei uns einen "Bruddler" oder "Burdeller" nennt also einer der sich über alles beschwert, zumindest bin ich eher Pessimist als Optimist. Aber zurück zum Thema: was gefällt mir an SpaceX?

Die Entwicklung der Falcon 1 und 9: Sie ist konsequent. Mit der Falcon 1 wurde im Prinzip das Triebwerk flugerprobt und das mit verhältnismäßig geringem Aufwand. Die Verwendung eines Triebwerks in zwei Stufen spart kosten und durch den gleichen Durchmesser sind auch Strukturen preiswert zu fertigen. Das erinnert mich an die Vikings in der Ariane 4, meinem Lieblingsträger, wo das Konzept ja auch kommerzielle erfolgreich war. Sinnvoll wären auch weitere Versionen, die die Firma zumindest bei der Falcon 5 angedacht hat. Für LEO Missionen z.B. eine Falcon mit weniger Triebwerken in der ersten Stufe und nur teilweise gefüllten Tanks wie die Falcon 5, für GTO Missionen Versionen mit weniger Triebwerken als die Falcon heavy die schon wieder zu leistungsstark ist z.B. mit Boostern oder einer Zentralstufe mit weniger Triebwerken.

Das es die Firma überhaupt gibt und sie zumindest die in den USA verkrusteten Strukturen aufbricht ist positiv. Die folgen sehen wir ja auch bei Arianespace, auch wenn man mit der Entwicklung der Ariane 6 meiner Ansicht nach die falschen Schlüsse gezogen hat. Mehr Konkurrenz ist immer gut, vor allem weil in Europa und den USA in den letzten Jahrzehnten die meisten Luft und Raumfahrtkonzerne fusioniert haben und so die Konkurrenz immer kleiner wurde. Auch ULA scheint ja nun durch Preissenkungen zu reagieren.

Ich finde den Ansatz bei der Fertigung vieles "in House" zu machen zumindest einen Versuch wert. Auf der einen Seite scheint dies die Kosten zu senken (das muss nicht so sein, bedenkt man die kleine Stückzahl in der Raumfahrt, so kann die Alternative etwas zuzukaufen das woanders in größerer Stückzahl produziert wird auch interessant sein). Zum anderen scheint es für die Verzögerungen bei der Produktion mitverantwortlich zu sein, denn die Produktion muss nun viel mehr Teile herstellen können, während man sich sonst auf einen eingespielten Zulieferer verlassen kann.

Der generelle SpaceX Weg scheint es zu sein, zahlreiche "Abkürzungen" zu nehmen. In der Raumfahrt hat sich ein rigides Qualitätsmanagement etabliert, das alles mehrfach nachkontrolliert, sehr viele Redundanzen vorhält. Beides steigert Kosten. Das zumindest die Redundanzen wichtig sind hat SpaceX bei der Falcon 1 gelernt als man Systeme wegließ die woanders selbstverständlich waren, wie Prallbleche oder Retroraketen. Bei der Qualitätssicherung gilt es wahrscheinlich einen Mittelweg zu finden zwischen übertriebenen Kontrollen, die nur Kosten steigern und Risiko eines Ausfalls durch vergessene Arbeiten oder Teile. SpaceX tendiert eher zu weniger Kontrollen, die sich dann in Problemen vor dem Start oder in zwei Fällen auch Triebwerksausfällen äußern. Wenn sie hier einen tragbaren Mittelweg finden, dann könnten die anderen Raumfahrtfirmen übernehmen und auch ihre Kosten senken.

Der Versuch der Bergung an Land ist ein konsequenter Schritt zur Wiederverwendung. Ich habe meine Zweifel ob es in der derzeitigen Form mit einem Rückflug zum Startplatz wegen des hohen Treibstoffverbrauchs wirtschaftlich sinnvoll ist. Persönlich würde ich eine andere Vorgehensweise wählen, aber es ist der erste echte Versuch dieser Art.

Die Firma scheint nachdem sie die ersten Jahre vor allem auf konventionelle erprobte Technik gesetzt hat nun mehr und mehr neue Technologien zu setzen, die erst entwickelt werden müssen und daher innovativ zu sein (das kann man sich auch erst leisten, wenn man gesicherte Umsätze hat). So der 3D-Druck, die Verwendung von Triebwerken mit flüssigem Treibstoff als LAS oder dem Staged Combustion Verfahren mit LOX/Methan. Hier finde ich die schon an Geheimniskrämerei grenzende Informationspolitik besonders schade, sie schadet meiner Ansicht nach der Firma mehr, die so Sympathie und Bewunderung für diese Leistung verschenkt.


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