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Web Log Teil 422: 19.4.2015 - 27.4.2015

19.4.2015: Das absehbare Ende eines Projektes

Brasilien hat angekündigt, dass sie aus dem gemeinsamen Projekt mit der Ukraine aussteigen will. Ziel dessen war es am Alcanta-Weltraumzentrum die Zyklon zu starten. Ankündigungen dafür gab es seit einem Jahrzehnt, doch getan hat sich nichts. Zuerst war noch von der originalen Zyklon die Rede, später hat man eine modernisierte Version, die Zyklon 4 vorgesehen. Doch es ging nicht voran.

Ein Grund soll sein, dass man damit kein Geld verdient. Brasilien will aber weiterhin eine eigene Trägerrakete entwickeln. Ihre VLS wurde ja aufgegeben nachdem sie vor einem Teststart am Boden explodierte und dabei viele Personen verletzt und getötet wurden. Nun entwickelt man zusammen mit der DLR ein 75-kN Triebwerk L-75.

Nun ich stand dem schon immer etwas skeptisch gegenüber. Von der geographischen Lage liegt es noch näher am Äquator als Kourou, doch das - Nachteil 1 - spielte keine rolle, denn die Zyklon ist zu leistungsschwach für geostationäre Satelliten man wollte Satelliten in den niedrigen Erdorbit bringen und da gibt es eigentlich wenige Starts. Selbst SpaceX zog sich aus dem Sektor zurück weil er finanziell nicht attraktiv genug war (Falcon 1e). Das könnte sich mit den LEO-Konstellationen ändern doch die beiden größten Anbieter werden sicher ihre eigenen Träger nehmen denn hinter ihnen stecken die Finanziers von SpaceX und Statolaunch.

Der zweite Grund, warum ich skeptisch war ist das die Zyklon veraltet war und die Produktion auslief. Die Ukraine selbst hat als Alternative die neuere Dnepr, die ebenfalls auf einer ICBM beruht. Es macht wenig Sinn dies Zyklon aus den Sechziger Jahren zu nutzen, stattdessen hätte man die Dnepr nehmen können.

Der dritte Grund ist das man bei einem bilateralen Projekt sicher auch eine finanzielle Beteiligung der Ukraine erwartet wurde und diese hat nicht erst seit letzten Jahr eine Finanzkrise.

Aufgeben tut man die Pläne für eine eigene Trägerrakete nicht. Nun denkt man wieder an eine Rakete mit meist festen Stufen die einige Hundert Kilo transportieren kann. In der letzten Stufe will man ein Triebwerk L-75 einbauen das man zusammen mit dem DLR entwickelt. Ein Papier zu dem Triebwerk zeigt das es eine vorwiegend brasilianische Handschrift trägt. So setzt es Ethanol/LOX ein, weil Brasilien Ethanol großtechnisch herstellt - logisch, aber man verschenkt Performance.

Was die DLR-Beteiligung an dem Triebwerk soll verstehe ich noch weniger. Wir haben für ein Ethanol/LOX Triebwerk keine Verwendung. Wenn dann für ein Kerosin/LOX Triebwerk, und das auch nur wenn man die anderen ESA-staaten überzeugen kann. Ein Triebwerk in dieser Schubklasse könnte die Zefiro 9A Stufe und das AVUM in der Vega ersetzen. Als man eine Studie dafür machte, bracht das aber kaum zusätzliche Nutzlast - die Zefiro 9A hat schon einen hohen spezifischen Impuls und keine kleine Leermasse. Basis dafür war das Aestus II mit 33 kN Schub aber höherem spezifischem Impuls als dieses Triebwerk. Ich würde eher annehmen dass die Lösung mit dem 75 kN Triebwerk noch ungünstiger ist. Zudem ist der Treibstoff für das Aestus II besser lagerbar, wichtig für Vega Missionen in sonnensynchrone Orbits und mehrfach Aussetzungen.

Die Motivation für das Ersetzen der Oberstufe war es das ukrainische Triebwerk im AVUM; zu ersetzen. Das war eigentlich der Hebel mit dem das DLR überhaupt an dem Projekt beteiligt werden kann, denn ansonsten ist die Vega durchoptimiert und die festen Treibstoffe in den unteren Stufen sind nicht Kernkompetenz der deutschen Raumfahrt Industrie. Insgesamt also mehr Fragen als Antworten.

21.4.2015: Wo bleiben die Konsequenzen für Europa?

Da man nun auch in den USA die Delta 4 einstellt und eine neue Rakete, die Vulcan entwickelt, frage ich mich, welche Konsequenzen man in Europa zieht. Die Vulcan wird eine neue erste Stufe bekommen, mit LOX/Methan, eine bisher nicht genutzte Treibstoffkombination und ein neues Triebwerk. Die Oberstufe die aus Kostengründen einige Jahre später folgt wird auch größer sein, variable Triebwerkszahlen (1-4) ermöglichen und auch hier hat sich Lockheed noch nicht auf das RL-10 festgelegt.

In Europa scheint man dagegen die Zeichen der Zeit nicht erkannt zu haben. Nachdem Frankreich unbedingt die Ariane 6 wollte, Deutschland dagegen die Ariane 5 ME hat man sich - wie üblich - auf einen Kompromiss geeinigt der schlechter als beide Einzelvorschläge ist. Die Ariane 5 ME hätte für moderate Kosten (im Verhältnis zur Ariane 6) eine Erhöhung der Nutzlast auf 12 t bei gleichen Produktionskosten, also eine Kostenreduktion um 15% versprochen. Die Ariane 6 sollte mit nur zwei Stufen eine hohe Serienproduktion ermöglichen und die Feststoffbooster in erster und zweiter Stufe wären auch billig gewesen. Was nun kommt ist im Prinzip eine Ariane 5 in modifizierter Form: eine kryogene Oberstufe mit Vinci, eine Zentralstufe mit Vulcain 2 aber etwa 30 t weniger Treibstoff als bei der Ariane 5E dazu zwei oder vier Booster die jeweils halb so viel wie ein EAP wiegen. So ermöglicht sie etwas kleinere Nutzlasten wenn nur zwei Booster verwendet werden, doch die sind nicht der Kostentreiber.

Man hat eine günstige feste Zentralstufe durch eine teure ersetzt, damit Deutschland auch was zum Arbeiten hat. Doch das reicht auch nicht: die Booster sollen auch in Augsburg gebaut werden - zwei Produktionsstätten anstatt einer. Billiger wird das nicht.

Es ist klar, dass für Europa sich die Situation in den letzten 20 Jahren verändert hat. Als man Ariane 1-5 entwickelte konkurrierte man mit den US-Trägern. Die Situation war vergleichbar. Sowohl das Lohnniveau wie auch die Fertigung waren vergleichbar. Es gab ähnliche Standards bei der Qualitätssicherung und den Abläufen. Das man die Ariane in ganz Europa baut war kein Hindernis, denn eine Atlas bestand auch aus Bauteilen aus den ganzen USA, mindestens drei Firmen lieferten Triebwerke für die Rakete.

Die Probleme für Arianespace begannen - das wird gerne vergessen - nicht mit SpaceX sondern den US-Russischen Gemeinschaftsunternehmen ILS und Sealaunch. Damit fielen Ende der Neunziger die vorherigen Beschränkungen für Starts von Satelliten mit diesen beiden Trägern. Sie verhindern bis heute, das China viele westliche Satelliten startet (das Mittel ist relativ einfach: man verbietet nicht den Start der Satelliten aber den Export von Hochtechnologie nach China und das betrifft eben die Elektronik der meisten Satelliten die irgendwelche US-Bauteile beinhalten).Entwickelt wird in Russland nichts neues. Trotzdem haben die beiden Träger eine erschreckend schlechte Zuverlässigkeit. Oft zeigen die Unglücksursachen dass man irgendwo schlampte und es kein technischer defekt war wie der berühmte falsch herum eingebaute Beschleunigungssensor der eine Proton nach dem Start zu einem 180 Grad Looping brachte. Das zeigt wie man dort zu den Preisen kommt: man spart an der Qualitätskontrolle und besonders gut bezahlt sind die Jobs auch nicht.

SpaceX aber auch die Förderung eines neuen Triebwerks haben nun ULA zu einer neuen Rakete gebracht. Ich sage ULA, weil Boeing sicher für die Aufgabe der Delta den Auftrag für die erste Stufe bekommen hat, die ja in etwa die Abmessungen der Delta 4 Erststufe hat. ULA geht nun die Bergung an um die kosten zu senken.

Was macht man in Europa? Man streitet üner Kosten und Zuständigkeiten und man birgt obiges Ariane 6 Konzept als die Lösung. Nein das ist keine Lösung. Eine Lösung wäre es gewesen, wirklich an konsequente Serienbauwese zu gehen (ursprüngliches Ariane 6 Konzept), das Prinzip des geographical Returns aufzugeben oder an die Bergung zu denken. Stattdessen will die Industrie mehr Zuständigkeiten bei der Entwicklung und wie schon gesagt verwässert man schon jetzt das Ziel die Ariane 6 nur an zwei oder drei Standorten zu bauen.

Man sollte bei den Plänen auch im Auge behalten, dass wir eine andere Situation als in den USA oder Russland haben. Etwa die Hälfte der Proton-Starts erfolgt mir russischen Nutzlasten. Bei Atlas V kann man kommerzielle Starts in den letzten Jahren an der Hand abzählen. Es gibt für beide Betriebe eine gute Zahl an garantierten Starts. Bei ULA z.B. etwa 8-10 pro Jahr. Selbst bei SpaceX sind es um die 50% und da die Firma im CCDev und CRS Programm viel mehr Geld verdient als durch die kommerziellen Starts ist sie auch weitgehend staatsfinanziert. Die ESA und ihre Mitgliedsstaaten stehen dafür für 1-3 Starts einer Ariane 5/6 pro Jahr. Den Rest muss man auf dem kommerziellen Markt holen, der eben so preissensitiv ist. Das bedeutet: entweder man ist sich sicher eine Rakete konkurrenzfähig produzieren zu können und gibt dann auch die eine oder andere Sache auf - eben wie die Produktion überall zu haben damit jeder Geld für seine Entwicklungsaufträge zurückbekommt oder das Design das für jedes Land Arbeit vorsieht, auch wenn es dadurch teurer ist - oder man hat eben einen Träger für Europa. Die einzelnen Starts mögen dann teurer sein, weil es weniger sind, aber das ist immer noch günstiger als eine neue Rakete zu finanzieren. Eine Ariane 5 kostet heute 160 Millionen Euro. Nehmen wir an sie würde um 50 Millionen Euro teurer weil die Startzahl ohne kommerzielle Aufträge absinkt, dann könnte man für die 4 Milliarden Euro die Ariane 6 kostet rund 80 Starts abwickeln, bei 3 Starts pro Jahr immerhin 27 Jahre lang - und dann wäre wahrscheinlich auch die Ariane 7 fällig.

Was wohl nicht gehen wird ist ein Modell wie in den USA: ULA und SpaceX entwickeln die Rakete selbst und bekommen feste Aufträge zugesichert. Denn dazu sind es zu wenige Starts. SpaceX führt dieses Jahr 4-5 Starts für die US-Regierung durch, ab 2017 dürften es 7+ sein wenn bemannte Einsätze hinzukommen. ULA hat in den letzten Jahren zwischen 8 und 11 Starts pro Jahr fest gehabt. Dann kann man über diese Starts wieder die Entwicklungskosten hereinbekommen. Bei den wenigen Starts der ESA klappt das nicht. Vor allem zahlt die US-Regierung ja jeden Preis, in Europa ist das nicht der Fall, so bucht die DLR den kostengünstigsten Träger und selbst die ESA vergab noch kurz vor Indienststellung der Vega Aufträge an die Rockot. So wird es sicher keine Eigeninitiative der Industrie geben und die ESA scheint sich nicht bewegen zu können.

25.4.2015: Splitter aus dem Urlaub

So, nun bin ich zurück aus meinem "Urlaub", es ist eigentlich kein richtiger, weil ich viel Zeit damit verbringe unser Ferienhaus zu säubern und den Garten und Außenanlagen auf Vordermann zu bringen. Zwei Blogs konnte ich trotzdem verfassen, weil auch das Wetter teilweise schlecht war. Lange Zeit habe ich ja trotz Internetzugang keinen Computer dort. Ich hatte die Befürchtung, dass ich dann kaum noch was arbeite, schlussendlich sind es fast nur Tätigkeiten die ich sonst vermeide, wie reinigen, Sträucher schneiden, Unkraut jäten, Fugen ausputzen. Aber das hat sich als falsch herausgestellt, auch weil mir eben alles andere fehlt - wie wichtig meine Bibliothek ist, merkt man erst wenn man nicht schnell was nachschlagen kann.

Ich habe diesmal meinen ausgedienten alten PC genutzt, den mein Neffe bei einem Aufenthalt mitgenommen hat. Doch so viel besser als mit dem Raspberry ging es auch nicht. Er wurde ja ausgemustert, weil er schon nicht mehr richtig funktioniert und fror auch zweimal ein. Außerdem wollte er nur ein Drittel der 66 Updates nicht installieren, die nach 7 Monaten ohne Update anstanden und danach kein neues mehr. Ich habe mir jetzt einen Raspberry Pi 2 bestellt und werde den mal zuhause testen. Er soll ja sechsmal schnelelr als der erste sein, der unerträglich langsam war. Wenn er schnell genug ist, werde ich dort einen permanenten Arbeitsplatz einrichten. Das Haus ist meistens vermietet und daher schreckte ich bisher davor zurück einen Computer den Gästen anzubieten. Das hat zwei Gründe. Zum einen die Diebstahlsgefahr. Ein alter PC wird wohl nicht entwendet werden, doch trenne ich mich selten von einem wenn er nicht schon Macken hat oder sehr langsam und ein preiswerter Intel NUC ist schnell eingesteckt. Zum zweiten der Administrationsaufwand. Selbst wenn ich ein eingeschränktes Nutzerkonto anlege, kann man natürlich immer noch von einer CD oder portablen Medium booten. Der Anwender kann das System leicht kompromittieren. Ein Bsackup von Windows das man dann zurückspielen kann, nützt nichts, da die Windows Updatesja auch dauernd eingespielt werden müssen. Der Raspberry soll als Modell 2 deutlich schneller sein, damit auch mehr praxistauglich. Hier gibt es wohl weniger Spezialisten die die Konfiguration verhunzen, man kann nur von der SD-Karte booten und mit Gesamtkosten von 80 Euro (inklusive Netzteil, Gehäuse, Mini-SD Karte) bleibt das Verlustrisiko in Grenzen, in etwa dasselbe gebe ich zweimal pro Jahr alleine für kaputtes Glas und fehlende Gegenstände auch jetzt schon aus.

Dann habe ich beim Fernsehgucken wieder auf zdf Info einer dieser US-Fernsehserien geschaut. Darunter eine über skurrile moderne Waffen. Sie stammen, wie die Serie aus den USA. Da gab es Laserkanonen die man an Boeing 707 montieren will, um Raketen abzufangen, Maschinenpistolen mit Plastikgeschossen gegen Demonstranten. Denen wird auch mit Schallkanonen und Mikrowellen Kanonen zuleibe gerückt, dazu Schleim damit sie ausrutschen. Es wurde auch das (angeblich) präziseste Scharfschützengewehr der Welt vorgestellt, das Chaytac M200. Die Besonderheit: man braucht zwei Personen es zu bedienen. Einen Schützen und einen zweiten der eine mobile Wetterstation hat, deren Daten über Temperatur, Luftdruck, Wind etc. er in einen Kleincomputer (Smartphone o.ä.) von Hand eingibt und der gibt dann  die Daten aus mit denen der Schütze von Hand das Visier verändern muss, damit die Waffe genau trifft. Ich musste nur lachen. Ich denke einige Monate Programmierarbeit und eine Wetterstation mit USB-Anschluss und man könnte den zweiten Mann einsparen. Ein Microcontroller liest die Daten der Wetterstation aus, berechnet die Veränderung des Visiers und mit einem Schrittmotor könnte er es auch verstellen. Noch besser wäre es wenn man ein Laserzielgerät hätte, da würde man über den Laser nicht nur zielen, sondern könnte auch die Entfernung präzise bestimmen (die Gravitation ist wohl der größte Einflussfaktor). Damit könnte man den Laser so verschieben, dass er immer dahin zeigt wo die Kugel fliegt, nicht wo die Waffe hinzeigt.

Trotzdem glaube ich dass solche Serien, die ja typisch amerikanisch sind, einen falschen Eindruck vermitteln: wir haben eine hochtechnisierte, unbesiegbare Armee. Die Praxis sieht anders aus, auch anders als sie US-Kriegsdokumentationen es zeigen: Die USA haben seit dem zweiten Weltkrieg keinen Krieg gewonnen, sondern maximal ein Patt herausgeholt, trotz technologischer Überlegenheit. Das Problem besteht darin, dass die USA davon ausgehen, dass sie aufgrund der technologischen Überlegenheit viel geringere Verluste haben und so der Gegner wegen seiner hohen Verluste aufgibt. Im zweiten Weltkrieg aber zeigte sich schon das dem nicht so ist. In Deutschland gab es die meisten Kriegstoten nach der Landung der Alliierten in der Normandie. Trotz des dauernden Rückzugs und immer größeren Verlusten kapitulierte Deutschland erst als es fast vollständig besetzt wurde und Japan nach dem Abwurf der Atombomben und Kriegseintritt der Sowjetunion. In Nord Korea konnte China durch den Kriegseintritt die von den USA geführten UN-Streitkräfte zurückdrängen und ein Patt erreichen - auch mit enormen Verlusten. In Vietnam wollte man keine Bodentruppen einsetzen um eroberte Gebiete auch zu sichern und meinte durch Angriffe aus der Luft den Gegner zu schwächen. Dort wurde die Paradigma "der Gegner gibt auf wenn er zu hohe Verluste hat" sogar in Parolen umgesetzt: es gab um die gegnerische Verluste zu erhöhen einen "Body count", je mehr Gegner ein GI tötete desto mehr Ehrungen und Belohnungen gab es. Es gab sogar "Free Fire Zones" in denen es erlaubt war auf alles zu schießen. egal ob Zivilisten oder Vietcong. (Unterschieden konnte man beides sowieso nicht). Die Nordvietnamenesen gaben aber trotz Verlusten nicht auf, dagegen die USA wegen ausufernder Kosten und innenpolitischen Problemen (schlechtes Images des Krieges, immer mehr Tote). Am Schluss gewannen die Vietnamesen: allerding unter enormen Verlusten: 3-4 Millionen Vietnamesen standen rund 58.000 toten GI gegenüber (makabreres Detail am Rande: das Töten von so vielen hinterließ ihre Spuren bei den Heimkehrern: 64.000 dieser brachten sich selbst um, mehr als die Verluste im Krieg). Man kann diese Bilanz noch fortsetzen in den Golfkriegen und dem Afghanistan Einsatz. In diesen Fällen konnte man die reguläre mit veraltetsten Waffen ausgerüstete Armee leicht bezwingen, aber eben nicht den Krieg gewinnen, sondern hinterließ ein Land im Bürgerkrieg. weiterhin auffällig ist, dass in all diesen Kriegen die Verluste unter der Zivilbevölkerung rapide anstiegen.

Dann gibt es die Debatte um das G36. Ich verstehe sie ehrlich gesagt nicht. Also das Verteidigungsministerium sagt das Ding schießt nicht genau. Frage: Warum nur das BMV? Das G36 ist ein Exportschlager, unter andrem auch in viele arabische Staaten. Dort ist es heiß und keiner bemerkt was. Zudem ist dass Gewähr seit 1997 im Einsatz. 2012 bemerkt man dann das es nicht genau schießt - warum dauert das so lange? 180.000 sind alleine an die Bundeswehr ausgeliefert worden. Dann stellt man nach so vielen Gewehren im Einsatz nach einem Jahrzehnt fest, dass es nicht genau ist. Vielleicht ist es auch eine Folge der Meßmethode: Nach dem Gutachten soll der Streukreis nach 90 abgegebenen Schuss auf 50-60 cm auf 100 m ansteigen. Okay, offensichtlich hat Doom nun schon in die Behörden Einzug gehalten: Wenn ein Soldat nach 90 Schuss auf 100 m Entfernung den Gegner nicht trifft oder längst erschossen ist, dann muss er unverwundbar sein. Sorry, aber das ist eine völlig absurde Meßmethode, 90 Schuss sind drei Standardmagazine. Also ich stelle mir das schon komisch vor. Ein Soldat ist nicht fähig nach dreimaligem Magazinwechsel den Gegner zu treffen, gibt trotzdem dauernd Dauerfeuer ab anstatt Einzelschüsse und scheint auch kein Visier haben, denn sonst müsste er nicht so viel schießen um einen nur 100 m entfernten Gegner zu treffen (zum Vergleich: das obige Scharfschützengewehr hat auf 2000 m einen kleineren Streukreis). Die Aussagekraft ordnete ich auf 0% ein. Vielleicht investiert die Bundeswehr mal in Brillen?

Zuletzt noch ein Kuriosum. Der GDL-Streik führt zu pünktlicheren Bahnen. Ich muss auf dem Weg zu meinem Ziel zweimal umsteigen. Kritisch ist immer der erste/letzte Abschnitt von Ulm nach Stuttgart. Trotz IC/ICE Strecke sind die Züge dort am unpünktlichsten. So war es auch bei der Hinfahrt: 8 Minuten Verspätung bei der losfahrt, dann noch einige Halteminuten weil das Gleis blockiert war Es hat trotz 12 Minuten Zeitpuffer gerade noch gereicht für den Anschluss. Auf der Rückfahrt, 13 Stunden nach Streikende, waren alle Züge pünktlich. Sie sollten öfters streiken, denn jede 3-4 Fahrt führt nach meinen Erfahrungen zu verpassten Anschlusszügen was die Zeit 1 Stunde verlängert. Der Streik der GDL schlägt übrigens Wellen: ich habe schon eine Mail bekommen nach der wenn ich nicht bald jeden erfolgreichen SpaceX Start würdige mein Blog bestreikt wird.

Morgen würdige ich mal den letzten Blog über eine Marsorbitstation mit meiner Ansicht.

27.4.2015: Meine Meinung zur Marsorbitstation

So anstatt einem Kommentar meine etwas ausführlichere Antwort auf den Gastblog von Elendsoft.

Delta-V Betrachtungen

Betrachten wir zuerst einmal die Geschwindigkeitsanforderungen. Ich bin im folgenden von diesen Randbedingungen ausgegangen:

Dies sind Randparameter der energieärmsten möglichen Mission. Alles andere braucht mehr Energie.  Es gilt auch eingeschränkt für andere Szenarien. Bei der Treibstoffproduktion auf dem Mars mag man Treibstoff einsparen den man von der erde mitbringt, dafür muss man eine umfangreiche Gerätschaft zum Mars transportieren. Mit Ionentriebwerken kann man zwar Treibstoff auf der interplanetaren Reise einsparen, dafür dauert die Reise länger und es verkürzt sich auf der Aufenthalt auf dem Mars.

Direkte Marslandung und direkter Rückstart zur Erde

Die Besatzung ist die gesamte Zeit in einem Habitat das sowohl für die direkte Phase zum Mars eingesetzt wird, wie auch für den Marsaufenthalt und die Rückkehr genutzt wird. Erst an der erde angekommen wird sie verlassen und eine Landung erfolgt in einer Kapsel.- Aufgrund der Masse braucht dieses Szenario enorm viel Triebstoff, der nach heutigem Stand der Technik nur durch Treibstoffsynthese auf dem Mars gewonnen werden kann.

Marslandung und Rückstart mit einer Station im Marsorbit als Zwischengefährt

Eine Raumstation wird zum Mars transportiert. Eine weitere auf dem Mars abgesetzt. Nach Ankunft beim Mars (oder kurz vorher) steigt die Besatzung in einen Lander um und landet. Die Station erreicht einen kreisförmigen Orbit in in 200 km Höhe. Nach 500 Tagen steht der Rückstart an. Die Besatzung steigt mit einer kleinen Kapsel ine eine Marsorbitstation um und in ihr erfolgt der Rückstart zur Erde

Der Geschwindigkeitsbedarf ist theoretisch höher, da man die Raumstation chemisch abbremsen muss. während bei der direkten Landung man nur wenig Treibstoff verbraucht. In der Praxis ist diese Lösung aber viel günstiger:

Man muss die Behausung für die 200+ Tage dauernde Rückreise nicht erst von der Marsoberfläche anheben. Das verbraucht viel mehr Treibstoff als sie in einem Orbit zu platzieren

Das Gefährt das von der Marsoberfläche in einen Orbit führt, kann eine kleine und daher leichte Kapsel sein, man wird sich maximal einige stunden in ihm aufhalten. Beim direkten Konzept ist es dagegen die Behausung in der die Besatzung während der ganzen Reise wohnt - viel größer und damit schwerer.

Nur Raumstation im 200 km Kreisbahnorbit

Wir sparen hier gegenüber dem indirektem Rückstart den Rückstart in den Orbit ein (kleine Kapsel) und dazu ein Habitat auf der Oberfläche, das ist in etwa die Hälfte der Startmasse.

Station im Phobos/Deimos Orbit:

Raumstation;: Rückstart zur Erde: 1923 / 1939 m/s

Diese Lösung ist energetisch nur wenig ungünstiger als die reine 200 km Kreisbahn. Es werden 400-600 m/s mehr benötigt, was angesichts der Geschwindigkeitsänderung klein ist. Etwas mehr ist es wenn man beide Monde besuchen will, da man dann zwei Zirkularisierungen hat, bzw. eine Ausweitung des Orbits mit chemischen Treibstoff.

Betrachtet man es energetisch, so ist sicher eine reine Marobitstation erheblich günstiger als die Landung, egal ob direkt oder über eine Raumstation. Selbst wenn man den Treibstoff auf dem Mars gewinnen kann, so muss man immer noch eine Wohnung für die Astronauten auf dem Mars landen und die Kapsel, das bedeutet der Aufwand ist deutlich größer als bei einer Marslandung.

Wenn man es von der Nutzlast her betrachtet, so entfallen bei einer konventionellen Marslandung (keine ionenantriebe, keine Treibstoffgewinnung auf dem Mars) in etwa gleich große Massen auf:

Man kann die Hälfte der Starts und des Equipments einsparen. Bei den Kosten wird der Einspareffekt noch höher sein, weil eine Miniraumstation, die man zum Mars und zurückbringt eigentlich Stand der Technik vor 30 Jahren ist, das Marshabitat und die Ausrüstung dagegen noch nie entwickelt wurde.

Wissenschaftlicher Nutzen

Der Grund warum heutige Raumsonden-Missionen so langsame Fortschritte machen, liegt nicht so sehr in der Technik als vielmehr in dem Bestreben der Missionskontrolle alles zu kontrollieren. Für die Fahrt gibt es heute Software, weil man sonst nicht sehr weit kommen würde. Bei einem Ziel angekommen,  wird der Fortschritt aber dann langsamer. Man macht erst Aufnahmen der Umgebung, dann sitzen die Wissenschaftler zusammen und sucht interessante Ziele aus. Die werden dann weiter untersucht mit Fernerkundungsinstrumente. Eventuell ist ein Stein oder eine Formation so interessant, dass man diese in Situ untersuchen will. Für alle diese Schritte müssen die Abläufe festgelegt werden und die Roboter bekommen einen genauen Instruktionssatz zugespielt, was genau sie machen müssen, inklusive der Bewegungsdaten für Arme. Das zu planen dauert. Es stehen Konferenzen der einzelnen Institute an, wer was machen will, wann es erfolgen kann und weil alles genau festgelegt wird dauert alleine das Erstellen der Programme die man übermittelt lange. Das ist natürlich der Gegensatz zu bemannten Missionen wo Menschen etwas einfach tun und man ihnen nicht jeden Schritt beschreiben muss (allerdings nur, weil diese vorher jahrelang geübt haben - vielleicht geht das bei Robotern mit mehr Übung ja auch schneller)

Es wäre mehr Autonomistin möglich, so gibt es heute schon Roboter die Gegenstände erkennen und selbstständig greifen, anstatt das man die Befehle gibt wohin der Arm zu fahren hat, wann er die Hand zu öffnen hat etc. Würde man mehr riskieren und heute schon verfügbare Techniken für autonomes Arbeiten einsetzen, so könnte man den Vorgang beschleunigen und braucht keine Besatzung im Orbit. Das Risiko eines Verlustes oder Beschädigung kann man minimeren wenn man mehr Raumsonden startet, was immer noch billiger als die bemannte Lösung ist. Zumal viele baugleiche Roboter die kosten deutlich senken. Viele Roboter würden natürlich durch ihre Zahl dann auch die bisher konventionelle Vorgehensweise ermöglichen. Man gleicht durch die Zahl die Langsamkeit aus.

Ansonsten kann die Besatzung aus dem Orbit nichts durchführen, was nicht auch entsprechend ausgerüstete Raumsonden zu einem Bruchteil der Kosten durchführen können.

Bei einer Station auf einem Marsmond sieht es genauso aus. Manschen können aufgrund der geringen Schwerkraft dort nicht sinnvoll arbeiten. Hier sind Landesonden deren mechanische Elemente definierte Kräfte zum Bewegen freisetzen können und die man für lange Zeit mit Harpunen festzurren kann viel nützlicher. Bei der Erkundung von Phobos oder Deimos aus der Ferne gilt das gleiche wie bei einer Marsumlaufbahn.

PR-Nutzen

Der wichtigste Nutzen einer Marsmission wird im Orbit verschenkt. Nein, dann kann man keine Astronauten vor dem Rand von Valles Marineris bei Sonnenuntergang filmen. Bemannte Raumfahrt ist vor allem öffentlichkeitswirksam. Man will Menschen sehen und die Motive aus dem Orbit sind da lange nicht so interessant wie die von der Oberfläche. Es ist eben dann der Mars im Hintergrund, interessant aber nicht vergleichbar mit hopsenden Astronauten über die Marsoberfläche.

Das gleiche gilt auch für die Marsmonde. Eine Landung auf ihnen dürfte fast unmöglich sein. Daher wird man sie nur aus der Nähe beobachten. Hier gibt es neben der Alternative der unbemannten Sonden auch noch den Besuch eines erdnahen Asteroiden. Diesen kann man wahrscheinlich schneller erreichen, muss dort nicht so lange auf die Rückreise warten als wie bei den Marsmonden. Der einzige Vorteil der bleibt, ist der bei Mars ohne größeren Aufwand zwei Asteroiden zu besuchen die sich auch soweit wir wissen deutlich unterscheiden.

Nachteile

Es gibt sogar einen beträchtlichen Nachteil: In einer Raumstation ist man die gesamte Reise über schwerelos. Das wäre man bei einer rund 1000 Tage dauernden Mission sonst nur während 45-50% der Zeit, der Rest wäre die Besatzung auf dem Mars bei 2/3 fer Schwerkraft der Erde (sicher ausreichend für das Erhalten der Muskeln, zumal man ja auch im Raumanzug arbeiten, muss der das Gewicht erhöht und Kraft für die Bewegung der Extremitäten erfordert. Bisher fehlen Daten ob man 1000 Tage in Schwerelosigkeit übersteht. So lange war bisher am Stück niemand im All.

Dazu kommt das die Strahlung im Marsorbit höher ist und der Schutz aufwendiger. Auf der Oberfläche wird der Mars selbst mindestens 50% der Zeit die Strahlung abschirmen, dazu kommt eine leichte Schutzwirkung der Atmosphäre. Es ist sicher aufwendig, aber nicht unmöglich einen kleinen Schutzbunker unter der Oberfläche anzulegen. Dann ist die Besatzung während über der Hälfte der Gesamtdauer vor solarer und kosmischer Strahlung geschützt. Das ist sie im Orbit nicht oder man muss so viel Wasser als Schutz mitführen und auch auch über die Mission nicht verbrauchen, dass deren Masse sehr hoch wird.

Fazit

Ich sehe keinen Sinn für eine Marsraumstation. der Aufwand im Verhältnis zu den Kosten ist sogar noch geringer als bei der Marslandung. Sie ist zwar viel billiger, der Nutzen aber noch geringer als bei der Landung.

 


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