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Web Log Teil 474: 10.9.2016 - 16.9.2016

10.9.2016: Die Wiederverwendung bei SpaceX - gescheitert bevor sie begann?

Diese Frage stellt sich zumindest für mich.  Ich stand ja schon immer kritisch zu SpaceX- Wiederverwendungskonzept. Immerhin kann man der Firma nicht nachsagen, dass sie es wirklich probiert hat. Angekündigt wurde es mit der Falcon 1. Damals war man auch so optimistisch, dass man beide Stufen bergen wollte, davon ist heute schon nicht mehr die Rede. Alle Bergungsversuche der Falcon 1 scheiterten und auch die ersten der Falcon 9. Die Stufe ist bei der Falcon 9 „erster Versuch“ nicht mal intakt am Boden angekommen. Mit der Falcon v1.1 klappte es dann nach mehreren Fehlversuchen und von Versuch zu versuch lief es besser, bis die meisten Versuche glückten.

Obwohl sich dann die gebogenen Stufen stapelten, machte man zu meinem Erstaunen wenig mit ihnen. Ich nahm an, man würde sie nun ausgiebig testen. Doch die Erste hat nun einen Hot-Fire Test absolviert dann machte man mit den folgenden nichts mehr und erst vor einem Monat hat man eine geborgene Stufe über die volle Laufzeit getestet. Ende des Jahres sollet sie nun erneut fliegen mit einem Preisabschlag von 30%.

Schon das wird die SpaceX-Freunde wohl verwundern. Sagte nicht Elon Musk, das die erste Stufe für "Drei Viertel" der Fertigungskosten stehe. Müsste man daher nicht dreimal mehr einsparen können? Es bestätigt meinen Eindruck das SpaceX Freunde zwar viel Begeisterung haben, leider aber wenig Ahnung von anderen Firmen oder Abläufen in der Raumfahrt. Zu den Fertigungskosten kommt die Startdurchführung, dazugehört auch Miete für das Launchpad und Services seitens der USAF. Bei anderen Trägern macht das 20-25% der Gesamtkosten aus. Dann kostet die Bergung etwas und danach muss man die Stufe auch noch prüfen, auch wenn man sich letzten Schritt nach Shotwell auf Dauer sparen will. Selbst wenn man dafür weniger als die Startvorbereitung ansetzt, wird man sicher nicht unter 10-15% des Startpreises kommen. Der Countdown entfällt, aber die Stufe muss zurückgebracht werden, das Droneship ist auch nicht umsonst und zumindest einige Basiskontrollen sind nötig, die bei der normalen Rakete schon Teil der Fertigung sind. Und dann will die Firma noch Gewinn machen. Das verrückte: je mehr Gewinn sie machen will, desto kleiner die Ersparnis. Arianespace ist eine Aktiengesellschaft und veröffentlich Bilanzen. Die haben zu guten Zeiten so etwa 10% des Umsatzes als Gewinn gemacht. Addiert man 20% Gewinn (ich vermute mal Musk braucht einiges für seine Marspläne, alleine die 2018 Mission der Red Dragon kostet 300 Millionen Dollar, will man die bei 25 Starts zwischen zwei Marsstartfenstern (alle 26 Monate) reinbekommen so macht das alleine 12 Millionen pro Start oder 20% der Gesamtkosten aus) und Startkosten, so sind die Fertigungskosten dann nur noch 65-70% der Gesamtkosten und davon spart man dann 75% ein, addiert aber wiederum 10-15% der Gesamtkosten. So kommt man leicht auf die rund 30% Ersparnis.

Ich glaube sogar, dass die Startkosten für eine „reused“ Falcon 9 langfristig weniger als die 30% für den SES-10 Start sind, denn bei der Falcon 9 erfolgten die ersten Abschlüsse zu Promotionspreisen von 50 Millionen Dollar unter den damaligen Startpreisen von 54 bis 59 Millionen Dollar. Das wird man für einen riskanteren Ersteinsatz auch erwarten. Langfristig halte ich 25% für wahrscheinlicher.

Trotzdem, diese 25% klingen doch gut, vor allem wenn man sie aus der Firmensicht sieht. Die sieht so aus: Ein Kunde, der die Maximalnutzlast nicht ausnutzt, lässt eine Bergung zu. Ansonsten müsste man auf diese verzichten. Die Bergung der Stufe ist also nicht mit einem Verlust beim Verkauf dieses ersten Starts verbunden. Danach kann man sie erneut einsetzen und entlastet so auch die Fertigung, die ja in den nächsten Jahren bis zu 24 Starts pro Jahr unterstützen muss - bisher schaffen sie maximal 12 pro Jahr, wenn man die beiden letzen Jahre bis zu den Fehlstarts auf das ganze Jahr hochrechnet. Man könnte sogar mit einer "flugerprobten" Stufe werben (Siehe unten). Meiner Ansicht nach denkt man auch bei SpaceX. Denn die aktuellen Preisangaben sind doch verwirrend. Die Preisangaben sind niemals für die Maximalnutzlast (8,3 t bei der Falcon 9, 22,2 t bei der Falcon Heavy) sondern deutlich niedriger (5,5 t bei der Falcon 9 und 8 t bei der Falcon Heavy). Man könnte auch sagen: Die komplette Rakete ist teuerer geworden, denn hochgerechnet kostet dann die ganze Nutzlast bei der Falcon 9 93,5 und 250 Mill. Dollar bei der Heavy. Wenn ich natürlich von einer Wiederverwendung bei jedem Start ausgehe, (Doppelstarts sind ja nicht vorgesehen) so macht das sinn. Es zeigt auch, dass man bei der Falcon Heavy aufgrund der höheren Trenngeschwindigkeit größere Nutzlasteinbußen bei der Wiederverwendung hat, denn höhere Geschwindigkeit = mehr Treibstoff zum Landen. Zumindest nach den Animationen soll die Falcon heavy ja immer an Land landen.

Was ich noch bezweifele und ich denke zu recht ist, ob die Firma den dritten Schritt schafft. Die Wiederverwendung umfasst drei Schritte:

Es ist ja nicht so, das SpaceX die einzige Firma wäre, die sich mit dem Thema beschäftigt hat. Man hat schon untersucht die erste Stufe der Saturn V, die erste Stufe der Ariane 1 und den Triebwerksblock der Ariane 4 zu bergen. In allen Fällen kam man zum Schluss, dass es sich wirtschaftlich nicht lohnt. Das lag auch daran, dass alle angesprochenen Träger dreistufig sind und die Erststufen die billigsten Stufen waren. So ist das Einsparpotenzial entsprechend geringer als bei SpaceX. Bei den Ariane 5 Boostern hat man die Bergung durchgeführt, doch nur für Inspektionszwecke. Auch hier: aufarbeiten ist teuer als neu bauen.

Doch gerne vergessen wird: es gab mal ein wiederverwendbares System. Das Space Shuttle. Leider ist es technisch nicht mit der Falcon 9 vergleichbar. Doch es war auf die Wiederverwendung ausgelegt. Die SRB sind so massiv, dass sie den Weidereintritt leicht überstehen. Allerdings geht auch bei ihnen der teuerste Teil, die Düse bei jedem Start verloren. Der Orbiter ist aerodynamisch und hat einen Hitzeschutzschild und er landet wie ein Flugzeug. Damit gibt es keinen Schock bei der Landung und eigentlich ist das der Idealfall. So war man ja auch optimistisch, das die Shuttles alle Trägerraketen preislich unterbieten würden.

Wie wir wissen, war dem nicht so. Das lag daran, dass das System bemannt war. Daher wurde es nach jeder Landung aufwendig inspiziert. Vor allem die Inspektion von Haupttriebwerken und Hitzeschutzschild machte das teuer. Das kostete aber auch Zeit. Charakteristisch für das Shuttle Programm waren die hohen Fixkosten von 2,4 Milliarden Dollar pro Jahr. Wenn nun die Inspektion nicht nur teuer ist, sondern auch Zeit kostet erhöht das die Fixkosten und senkt die Startrate - zwei Trends, die zusammen die Kosten noch stärker steigern.
Aber ich will mal zum Anfang zurückgehen. Bis zum Verlust der Challenger betrieb man weniger Aufwand. Und 1985 fanden mit bis zum Oktober nur drei Fähren neun Starts statt. In den ersten 28 Tagen von 1986 waren es zwei Starts. Geplant waren 13 Starts für 1986, eine Rate, die ich für möglich halte. Bis zur Explosion der Challenger hatte den Fähren eine Zuverlässigkeit von 1 Fehlstart in 25 Flügen - eine Zahl, die für unbemannte Starts akzeptabel ist, immerhin deutlich besser als bei SpaceX mit drei partiellen Fehlstarts und zwei Verlusten bei 29 Flügen der Falcon 9 oder drei partiellen Fehlstarts und 5 Fehlstarts, wenn man die Falcon 1 noch hinzunimmt.

Damals war aber das Space Shuttle wirklich billig. Der von der NASA errechnete „Full recovery Price", der also alle Kosten wieder hereinholt lag bei 83,3 Millionen Dollar für die Periode von 1988 bis 1991. (Quelle: James M. Beggs, Administrator, NASA, to President Ronald Reagan, September 17, 1984.). Als die Challenger verloren ging, galt sogar noch ein günstiger Preis aus den frühen Achtziger Jahren: 71 Millionen Dollar. Damit man einen Vergleich hat: Eine US-Delta kostete damals 35 Millionen Dollar, eine Atlas 68 Millionen Dollar. Eine Fähre hätte theoretisch sieben (praktisch vier) Delta und vier Atlasnutzlasten gleichzeitig transportieren können. Auch wenn die Oberstufen noch hinzukämen, (etwa 5 Millionen Dollar für eine PAM-D und 7 Millionen für eine PAM-D2) wäre die Fähre bei den Delta Starts bei vier Starts rund 25% billiger gewesen. Bei voller Nutzlastausnutzung sogar 50%. Wenn man das Shuttle mit dem Risiko z.B. unbemannt nur für Satellitenstarts weiter genutzt hätte, z.B. eine Fähre dafür reserviert hätte, es wäre kommerziell erfolgreich gewesen.

Doch wie wir wissen, hat man in Sicherheit nachinvestiert und die Starts verteuerten sich enorm, vor allem weil nun maximal 6-8 anstatt 13 Starts pro Jahr möglich waren. Wo ist nun der Bezug zu SpaceX. Nun auch die haben noch keine Ahnung, wie teuer die Bergung wird. Was sie versuchen, ist der Ansatz der NASA bei den ersten Flügen - wir starten einfach mal, ohne viel zu warten. Wenn das nicht klappt, dann hat die Firma immerhin noch die Möglichkeit auf die Bergung ganz zu verzichten, wenn die Ausgaben dann die Ersparnis gegen Null treiben. Bisher läuft das Geschäft ja auch ohne diese Option. Wenn schon die neuen Raketen einfach mal so ohne Warnung explodieren, dann sehe ich die Chancen schlecht für wiederverwendete Stufen. Denn die haben nun ja schon mal eine Belastung durch Start und Landung durchstanden. Die Triebwerke haben von ihrer Solllebensdauer schon mal einen Teil verbraucht. Das ist so wie, wenn man ein Notebook gebraucht kauft - da ist der Akku auch nicht mehr neu, aber die Nutzung hat vielleicht andere Fertigungsmängel schon vorher ans Licht gebracht.

Aber ich kenne glaube ich inzwischen Elon Musks denke. Der hat sich ja in den frühen Jahren ausführlich darüber geäußert, dass er die ganze Qualitätssicherung und Absicherung für überflüssig hielt. Solange zumindest bis korrodierte und nicht mehr kontrollierte Muttern, fehlende Schwappbleche und Pusher Fehlstarts bei der Falcon 1 verursachten. Auch in der frühen Falcon 9 Phase hat man einen Riss in der Düse der Oberstufe nicht untersucht, sondern einfach mal die Düse gekürzt. Da bei Trägerraketen die Qualitätskontrollen das Teuerste sind, kann man leicht ableiten, dass wenn SpaceX nicht hexen, kann man dort spart. Das erklärt dann leicht so kuriose Totalverluste. Man kann das aber auch umdrehen so in der Art "Mag sein, dass die Falcon 9 nicht zu best-kontrollierteste und zuverlässigste Rakete ist. Dafür ist sie billig. Für Kunden mit höheren Sicherheitsanforderungen bieten wir nun die Falcon 9 "flight-proven" mit wiederverwendeter und erprobter Erststufe an." So ein Statement würde ich von Musk erwarten, wahrscheinlich noch ergänzt um den Zusatz "Und das ohne Aufpreis!" …

Es könnte sogar klappen. Die Proton hat ja auch seit 30 Jahren ein 90% Zuverlässigkeitsniveau, das für heute sehr niedrig ist (Designauslegung für Ariane 5,6 und Vega z.B. 98 %, das entspricht einem Fehlstart auf 10 bzw. 50 Starts, SpaceX schweigt sich anders als alle anderen LSP über das Designziel der Falcon 9 übrigens aus). Wenn es sich in niedrigeren Startkosten niederschlägt, dann klappt das solange, wie die Ersparnis bei den Startkosten nicht durch höhere Versicherungsprämien aufgefressen wird.

11.9.2016: Massensterben Teil 3

Ich habe mir überlegt, ob ich heute noch mal was zu SpaceX bringen soll. Nach dem Lesen eines Artikels einer PR-Agentur und einem anderen über die Fortschritte bei der Aufklärung läge das Thema Pressearbeit oder heute eher Medienarbeit in der Luft, aber ich will es nicht übertreiben und schiebe mal wieder ein anderes Thema ein. Schließlich sind die SpaceX Jünger wohl geschockt genug. Sie glauben ja alles was Prophet Musk verbreitet, und wenn man mit der Wirklichkeit konfrontiert wird, tut das schon weh. Nicht mal Klakow hat sich hier blicken lassen.

MassenaussterbenDas chronologisch dritte große Massenaussterben fand an der Grenze des Devons zum Karbon statt. Es ist ein eher Kleines bei dem 50% aller Arten aussterben. Wenn man die Abbildung über die Aussterberate der Arten links bemüht so ist es auch schwer, es als einzelnes Ereignis anzusehen. Vielmehr gab es im Devon drei Aussterbeereignisse, wobei das Letzte an der Grenze zum Karbon das größte war.

Klimatisch war das Devon wärmer als heute, aber nicht so warm wie in den vorangegangenen Erdzeitaltern. Zum Ende hin wurde es Kühler, im nachfolgenden Karbon gab es sogar wieder eine Eiszeit. Gondwana war inzwischen zerbrochen. Ein Großteil der Kontinente aber immer noch vereint. Am Südpol lag das Amazonasgebiet, das auch ganzjährig vergletschert war.

Das Devon gilt als Zeitalter der Fische und Landpflanzen. Die Fische hatten sich schon im Ordovizium in primitiven Formen entwickelt. Im Silur wurden sie größer und nahmen skurrile Formen an wie die Panzerfische, die den größten Teil des Körpers mit Knochenpanzern bedeckt hatten. Dies galt auch frü das Devon, doch wurden die Panzer kleiner. Der größte Fisch des Devon Duncleostenus erreichte mindestens 6 m Körpergröße, auch 9 bis 10 m werden genannt. Auch er war ein Panzerfisch, die Panzerplatten bedeckten aber nur seinen Kopf. Neben diesen urtümlichen Arten, die z.B. auch eine Mischung zwischen Strahlenflossen und Gliedmaßen haben, tauchen im Devon aber auch die ersten moderne Fische mit Strahlenflossen auf Auf der anderen Seite entwickeln sich Fische, die noch fleischigere Flossen haben und zu Landbewohnern werden (die Ersten tauchen ebenfalls im Devon auf) und die ersten Lungenfische.

Am Land veränderte sich am meisten. Im oberen Ordovizium tauchten die ersten Landpflanzen auf. Die ersten waren wie auch die im Silur aufkommenden Arten noch an das Wasser gebunden. Sie hatten noch keine Trennung in Wurzel, Spross und Blatt. Sie kamen an der Zone vor, wo das Wasser ins Land überging. Aus ihnen entwickelten sich im Devon die Landpflanzen, die komplett ihren Vegetationszyklus auf Land umstellten. Heute Vertreter dieser Arten sind Bärlappgewächse und Farne. Zum Ende des Devons gab es an Land schon ganze Wälder mit bis zu 30 m hohen Pflanzen, aber keine Bäume, sondern Baumfarne, die entfernt etwas an Palmen erinnern, aber nicht mit ihnen verwandt sind. Es scheint eine Regel zu sein, dass alle Organismen zum Zeitpunkt ihrer Dominanz unter den Arten Riesenwuchs erreichen. Das war so bei den Baumfarnen des Devons, den Insekten und Schachtelhalmen des Karbons, den Reptilien in Form der Dinosaurier nur als einige Beispiele.

Am Ende des Devons tauchen die ersten Amphibien auf, also die ersten Landwirbeltiere. Vorher war das Land schon von Insekten wie Heuschrecken besiedelt worden.

Warum zum Ende des Devons viele Arten aussterben, ist wie bei den vergangenen beiden Ereignissen nicht ganz geklärt. Auch hier gibt es mehrere Theorien. Geologisch sind sie an dem Auftreten mehrerer Schichten von kohlenstoffreichen Gesteinsschichten, oft aus Kalk charakterisiert.

Eine Theorie nimmt Schwankungen des Erdmagnetfeldes an. Es soll sich sehr oft umgepolt haben. Das passiert auch heute noch regelmäßig alle paar Hunderttausend Jahre. Zwischen zwei Umpolereignissen ist dann die Felddichte minimal und der Sonnenwind führt zu einer erhöhten Strahlenbelastung der vor allem Landpflanzen und deren Absterben.

Eine zweite Theorie führt das Aussterben auf eine Geosynklinalphase zurück bei der die Erdkruste sich absenkt und unter anderem Tiefseegräben entstehen. So sank der Meeresspiegel ab. Das führte zum Verlust von Lebensräumen in den Flachwasserzonen, aber auch die Landpflanzen litten denn ganz vom Wasser waren sie noch nicht unabhängig. Nahe der Meere gab es eine dichtere Vegetation als an Land. Der meist mit auftretende Vulkanismus kann globale Folgen haben. Treibhausgase werden ausgestoßen, giftige Gase wie Schwefelwasserstoff könnten die Meere vergiften oder zumindest zu einem anoxischen Milieu führen.

Aufgrund der Gesteinsfunde weiß man zumindest, dass es mehrere Wellen von Überflutungsereignissen und Meeresspiegelsenkungen in kurzer Zeit (mehreren Zehntausend Jahren) auftreten. Die Meerspiegelsenkung kann durch Vergletscherung der Pole auftreten aber auch durch die Absenkung des Meeresbodens. Der Anstieg durch Abschmelzen der Pole.

Manche Autoren führen auch die Vegetation als Ursprung zurück. Erstmals treten in dieser Phase Mykorrhiza auf. Das sind Pilze, die mit den Landpflanzen einhergehen. Sie bilden eine Symbiose. Die Pilze schließen Mineralstoffe aus dem Boden aus und werden von den Pflanzen mit Kohlenhydraten versorgt. Man nimmt an, dass damals dann auch durch Pilze erstmals die Pflanzen verrotten, und zwar nicht nur die gerade gestorbenen, sondern auch die vorher nicht verrotteten aus früheren Zeiten. Die Freisetzung von Kohlendioxid und anderen Gasen könnte das Klima verändert haben.

Geologisch deuten die Ablagerungen auf wechselnde anoxische Bedingungen (Überflutung von Land oder Absterben der Meeresfauna) und Austrocknung (Abscheiden von Kalk aus dem verdampfenden Wasser hin). Betroffen waren daher vor allem die maritimen Lebewesen.

12.9.2016: Das SpaceX-PR Disaster

Das Thema ist nicht neu, aber durch die Natur des Blogs, das alte Themen gerne in Vergessenheit geraten, will ich es noch mal aufgreifen. Es ist die PR-Arbeit von SpaceX und ihre Auswirkungen gerade in der jetzigen Phase.

Bevor ich aber auf SpaceX eingehe, will ich erstmal die Problematik selbst erläutern. Als Raumfahrtfan wünscht man sich natürlich über Raumfahrzeuge, Missionen und Experimente so viele Informationen wie möglich. Seitens der Raumfahrtagenturen greift hier auch eine PR-Machinerie die zumindest bei den Missionen über fortschritte gut informiert. Schwerer ist es bei den Experimenten, weil für die meist wissenschaftliche Institute zuständig sind. Doch, wenn man weiß, wie man suchen muss, dann kann man zumindest nach technischen Dokumenten suchen, die oft im Vorfeld veröffentlicht werden. Deutlich schlechter sieht es bei den Raumsonden oder Satelliten selbst aus, die von der Industrie stammen. Verglichen mit den Informationen über die Mission kann man die Daten über die Hardware nur als rudimentär betrachten.

Auch hier gibt es Unterschied, selbst in einem Konzern. Airbus Space and Defence z.B. hat relativ gute Seiten über Antriebe und Antriebssysteme, aber wenn man dort nach Details der von ihnen gebauten Raumfahrzeugen sucht, wird’s deutlich schlechter. Gut funktioniert dort nur das Veröffentlichen von Pressemitteilungen, doch das sollte man wenigstens als Grundhandwerk beherrschen. Viel Nützliches steht in solchen Mitteilungen allerdings nicht drin.

Auf SpaceX wurde ich so um 2004/2005 aufmerksam. Damals hatte ich noch einen anderen Eindruck als heute. Gegenüber anderen neugegründeten Raumfahrtfirmen (es gab damals noch einige die es heute nicht mehr gibt wie Amardillo Aerospace oder Kistler) waren die Updates der Webseite gut, der Users Guide der Falcon 1 war ausführlich genug um damit einen Aufsatz zu schreiben mit einer Reihe von technischen Daten. Ich fand die Informationspolitik gut, auch wenn schon erkennbar war, dass man sich die Wirklichkeit so zusammen zimmerte, wie man es haben wollte. Damals gab es vor dem Erstflug der Falcon 1 z.B. ein Dokument, das die Fehlstartrate dieser auf 2,845% berechnete – besser als bei jeder anderen Trägerrakete, wobei diese so hohe Prozentzahlen hatten, dass ich sie nicht nachvollziehen konnte, z.B. bei der Delta 2, die schon damals enorm viele Starts ohne Fehlstart hatte. Die Autorin der Studie ist übrigens inzwischen CEO bei SpaceX. Ich denke da hat sich Musk gedacht - „Die hat genau die gleiche Ansicht wie ich“ und hat sie gleich angestellt.

Das Ganze kippte dann nach und nach, als zum einen immer mehr Äußerungen von Musk auftauchten, die fachlich falsch sind "Die Sojus hat in der ersten Stufe 30 Triebwerke“ und dann nach dem ersten Fehlstart immer die Anderen schuld waren. In dem Fall ein Mitarbeiter, der angeblich eine Mutter zu stark anzog. Der offizielle Untersuchungsbericht den man anfertigen und veröffentlichen musste weil der Flug von der USAF bezahlt wurde führt aber Korrosion als Ursache auf, weil die Rakete zu lange in Meeresluft lagerte. Zu dieser Zeit so 2006/7 änderte sich auch die Unternehmenspolitik ins Gegenteil. Technische Details (die es aber auch schon damals primär durch Veröffentlichungen von Musk gab) verschwanden und alles, was mit Technik zu tun hatte, war von nun ab geheim. Das ist bis heute so. So gibt es nicht mal die Grunddaten einer Rakete wie Voll-/Leermasse oder Stufenabmessungen auf der Webseite. Das erste „Users Manual“ der Falcon 9 (eigentlich gedacht für Kunden) enthielt auch keine technischen Daten, die diese nicht wissen mussten und später verschwand es ganz von der Webseite. Erst 2015 kam ein Neues auf die Webseite, das aber auch auf das Notwendigste gestrippt ist. So gibt es keinerlei Diagramme über das Nutzlastvermögen für verschiedene Bahnhöhen oder Neigungen.

Ich könnte so noch seitenweise weiter machen, aber darum geht es nicht. Fast die gesamte SpaceX Pressearbeit wird von einer Person geleistet: Das ist Elon Musk. Dann gibt es noch ein paar Äußerungen von Shotwell (der erwähnten Autorin die der Falcon 1 eine zu 97+ Zuverlässigkeit bescheinigte) aber das war es schon. Verlautbarungen gibt es in schriftlicher Form von Musk vor allem als Twitter Meldung – das war es dann schon, oder man muss Videos von Reden oder Interviews ansehen, das habe ich inzwischen aufgegeben (als Antwort auf die Frage warum seine Reden bei mir im Blog keinen Widerhall finden). Vor einiger Zeit hat SpaceX einen „Social Media Manager“ eingestellt. Doch selbst Nachrichtenportale haben inzwischen erkannt, dass der nichts preisgeben darf oder kann. Selbst bei Erfolgsmeldungen ist man sparsam. Nach einem Start verkündigen andere LSP z.B. stolz, welche Bahn ihre Nutzlast erreicht hat. Bei SpaceX muss man dazu NORAD bemühen, und zwar möglichst am selben Tag, bevor der Satellit seine Bahn ändert.

Um ehrlich zu sein: Auch von anderen privaten Firmen hört man nicht sehr viel von ihren Plänen. Von Virgin Galactic ist die Mitteilung zu ihrem ersten Testflug von Spacehsip 2 genauso kurz und bei Blue Origin sieht es genauso aus. Gerne sagen dann SpaceX Freunde: Es zählt, was die Kunden an Informationen bekommen. Dem ist zuzustimmen. Eine Firma kann sich dieses Verhalten leisten, solange sie als Kunden Firmen hat und nicht Endverbraucher. Wenn aber die Kunden auch aus Raumfahrtagenturen bestehen, dann ist man gut beraten, die Öffentlichkeit zu suchen. Die leben nämlich von der Öffentlichkeit. Von den Aufträgen macht bei dem aktuellen Startmanifest die NASA noch 60% des Umfangs aus, auch wenn es nur 15 von 41 Starts sind. Das liegt an dem Blockauftrag über 1,9 Milliarden für CCDev (bei nur zwei Flügen) und jeder der 6 CRS Versorgungsflüge ist mehr als doppelt so teuer wie zwei normale Starts. Die NASA ist auf die Öffentlichkeit angewiesen und da macht es sich nicht gut, wenn schon vor dem Start spekuliert wird, ob die Rakete nicht beim Auftanken explodiert oder beim Aufstieg kollabiert. Schon beim letzten Fehlstart war die Pressearbeit eine Katastrophe. Man hat zwar die Ursache identifiziert, aber nicht wie sie auftreten konnte. Wenn man nicht weiß, warum eine Strebe bei dem Fünftel der Nennbelastung kollabiert, so sollte man das nicht sagen, denn das heißt es kann wieder geschehen. (Vielleicht ist ja wieder dasselbe passiert?). Nun ist es noch katastrophaler. Man muss sich nur den Beitrag auf Spaceflight Now zu Gemüte führen. Die Aussagen von Musk (keine von Space) sind in einigen Sätzen zusammenzufassen. Kein Wunder es handelt sich um einzelne Tweeds, die zusammengefasst wurden. Vor allem der Tenor der aus ihnen spricht (wir haben keine Ahnung, was passiert ist, können einen „Einschlag eines fremden Objektes“ nicht ausschließen und bitten um Videos von Dritten zur Aufklärung) hinterlässt einen ziemlich verzweifelten Ausdruck. Einiges ist, wenn man das Prozedere kennt, normal. So, dass man alles untersucht, egal wie unwahrscheinlich es ist und auch Sabotage nicht ausschließt. Liest man sich die Reports zum Verlust der Challenger und Columbia durch, dann sieht man auch diese Vorgehensweise. Selbst bei Challenger, wo man die Ursache schon vor dem Start kannte (es gab ja den Einspruch von Thiokol gegen den Start bei niedrigen Temperaturen) und terroristische Attacken wurden auch bei Columbia untersucht (auch damals war ein Israeli an Bord und der 11.9.2003 war noch nicht so lange her). Aber wenn man das nur als „We can‘t rule out that“ in einzeiliger Form als Tweed veröffentlicht, bekommt es eine ganz andere Bedeutung. Die bisherige Pressearbeit ist eine einzige Katastrophe und ich denke die NASA wird sich noch im Kongress rechtfertigen müssen, warum sie diese Firma so unterstützt. Die Folge dürfte sein, dass man in Zukunft deutlich Umsatz verliert, denn wie schon gesagt die NASA ist der wichtigste Kunde.

Mein Rat an Musk: Er sollte die Pressearbeit zum Tagesgeschäft anderen überlassen. Dort sollte man eine Richtlinie festlegen, was veröffentlicht werden kann und was nicht. Natürlich ist das ein zweischneidiges Schwert. SpaceX sagt ja immer wenn sie mehr veröffentlichen so würde das anderen Unternehmen Rückschlüsse über ihre interne Prozesse oder ihr Können geben. Das mag sein, doch sehe ich in Summenparametern oder Bahnangaben nicht wirklich kritische Unternehmensgeheimnisse. Wenn man angeben kann, dass man Teile per 3D-Druck fertigt oder das Triebwerk einen Rekordwert in Schub/Gewicht hat so sagt das mehr aus über ein Unternehmen und das wird ja gerne hinausposaunt.

Musk könnte sich auf sein Lieblingsthema Mars Kolonialisierung beschränken. Das machen andere CEO ja auch. Steve Jobs hat auf den Mac Expos ja auch nicht die technischen Daten des iPhones heruntergebetet, sondern das Gerät vorgeführt. Ich halte Musk allerdings nach der bisherigen Erfahrung für beratungsresistent. Aber vielleicht ändert sich das, wenn der Wind noch stärker in seine Richtung bläst. Er hat das Image aufgebaut, das nur seine Firma die „private Raumfahrt“ verkörpert und alles schneller und billiger als die NASA und andere Firmen tut. An persönlichen Seitenhieben auf ULA und Arianespace hat es ja nicht gefehlt. Nun mag man in Anlehnung zu dem Discovery Programm, das ja auch die Zielsetzung „Faster Cheaper Better“ hatte zu dem Schluss kommen, dass es mit dem „better“ hapert, nachdem drei Raumsonden verloren gingen und man in allen drei Fällen Mängel in der Qualitätssicherung dingest machen konnte. Das hat zur Einstellung des Discoveryprogramms geführt und bei der Abhängigkeit von der NASA könnte das auch seine Firma in Schwierigkeiten bringen.

14.9.2016: Man hätte es besser machen können

Vor einigen Tagen habe ich den Artikel über die 2016-er Exomars Mission fertiggestellt. Etwas spät, gebe ich zu. Ich hinke auch sonst etwas nach. Inzwischen ist Osiris-Rex gestartet und dazu sollte es auch noch einen Artikel geben und zwei neue Träger, Launcher One und Firefly verdienen auch noch, näher gewürdigt zu werden. Aber ich hoffe jetzt hole ich das noch auf, da ich mehr Zeit habe: Am Sonntag ging die Freibadsaison zu Ende und ich war seit dem ersten Mai täglich schwimmen, was mit An- und Abfahrt mit dem Fahrrad rund 3 Stunden beansprucht habe. Auch wenn ich nun wieder täglich eine Stunde laufe (das hatte ich über den Sommer eingestellt) müsste ich rein rechnerisch 10 Stunden mehr im Monat Zeit haben. Als erste Folge gibt es einen neuen Artikel über die Uratmosphäre der Erde und ihre Evolution, der mir bei der Recherche zu den Massenaussterben in den Sinn kam. Vielleicht fasse ich die auch noch zu einem Artikel zusammen.

Aber Exomars 16 ist ein guter Aufhänger für meinen Blog, denn zu der Sonde findet man meine Meinung in der Überschrift. Ich halte die Sonde für misslungen. Natürlich muss man die wechselvolle Geschichte des Projektes kennen, aber selbst wenn man die berücksichtigt hat, man da einiges versemmelt. Doch auf die will ich gar nicht erst eingehen, denn auch dazu gibt es einen eigenen Aufsatz,

Das Hauptärgernis ist für mich der Lander. Die ESA hat sich entschlossen, in der 2016-er Mission einen experimentellen Lander zu landen. Er hat als primären Zweck die Eintritts- und Landemethode zu erproben und dabei Messwerte über Belastungen und Temperaturen zu gewinnen. Das verwundert schon etwas. Seit 1976 haben die USA sieben Raumsonden gelandet und dabei drei verschiedene Landemethoden in der Endphase eingesetzt: Abbremsung durch radarrückgekoppelte Triebwerke, Airbags und das Skycrane-Verfahren. Die ESA setzt nun nicht was revolutionär Neues ein, sondern das sicherste und erprobteste Verfahren: das Abbremsen mit Triebwerken. Das hat fünfmal geklappt. Einmal scheitete es beim Mars Polar Lander, doch das lag aus an einem Softwarefehler, der die Triebwerke abschaltete, sobald die Landebeine ausgefahren waren, selbst wenn man noch in großer Höhe war. So gesehen ist diese ESA-Mission eigentlich heute schon überflüssig. Noch schlimmer ist aber, dass dies wirklich der Zweck des Landers ist. Es ist nicht gedacht dann weitere Untersuchungen am Boden durchzuführen, vielmehr wird der gesamte Lander nur von Batterien gespeist und hat gerade mal 3 kg wissenschaftliche Nutzlast die über 2-4 Tage vornehmlich Wetterdaten gewinnen soll. Die einzige Kamera ist eine umgebaute Ingenieurskamera, die beim Abstieg Bilder macht. Eine Kamera für Oberflächenaufnahmen war unter den Experimentvorschlägen für den Lander, wurde aber gestrichen.

Vor etlichen Jahren habe ich in einem ESA-Journal einen Übersichtsartikel über die Ulysses Mission gelesen, in der der Verfasser beklagte, dass man keine Kamera auf der Raumsonde installiert hat. In der Tat ist Ulysses so weitestgehend an der Öffentlichkeit vorbei gegangen. Gelernt hat man nicht viel daraus. Bei Venus Express fand nur eine umgebaute Ingenieurskamera, die VMC-Verwendung. Immerhin. Leider sah man sich am MPIA nicht verpflichtet, die Aufnahmen auch zu veröffentlichen oder wenn dann nur ein einem Format, das Wissenschaftler nutzen, können im ESA-Eigenen planetaren Datensystem. Dort verirrt sich aber bestimmt kein „nur an Raumfahrt Interessierter“. Eine Kamera, selbst wenn sie kein Teleskop hat und nicht engbandige Filter, wie sie für die wissenschaftliche Auswertung von Aufnahmen wünschenswert wäre, gehört heute zu jeder Sonde. Die wichtigsten Resultate der Juno Sonde beim Durchflug des ersten Perijovums waren nicht die Ergebnisse der NASA-Instrumente, sondern der relativ einfachen Kamera der Planetary Society, also eigentlich einer „Gastnutzlast“. Von einem Marslander erwartet man sich auch nicht viel, die Umgebung ändert sich ja nicht. Selbst wenn man die Kameras nur festmontiert ohne einen Mast und der Fähigkeit sie auf jeden Punkt auszurichten, würden vier Kameras mit Weitwinkelobjektiven ausreichen, um die ganze Umgebung abzubilden. Die Abstiegskamera wiegt 0,5 kg, das wären 2 kg mehr bei 300 kg Landemasse. Soviel Platz und Gewicht geht nicht? Schwer zu glauben.

Das nächste Ärgernis ist, das man eine Landesonde baut, die gerade mal einige Tage arbeiten soll und rein batteriebetrieben ist. Wenn man bei 1,65 m Durchmesser nur 50% der Oberfläche mit Solarpaneelen belegen würde, reicht das, wenn man von den Werten der MER umrechnet, für eine Tageleistung von 600 Wh, mithin bei 12 Stunden Betrieb am Tag für eine Dauerleistung von 50 Watt. Für den 2018 er Rover, der aber mehr Instrumente hat und fahren soll sind 1200 Wh als Tagesleistung geplant. Mit der Hälfte sollte man, selbst wenn es nicht ausreichen sollte, (was ich nicht glaube) dann die Mission verlängern. Warum hat man darauf verzichtet? Einige Paneele, die man wie bei den anderen Landern nach der Landung nach außen klappt, würden in jedem Falle für eine dauerhafte Stromversorgung leisten. Ich verstehe den Sinn nicht. Warum baut man eine Sonde, die nur wenige Tage arbeitet. Wettersensoren haben nur einen Nutzen, wenn man die dauerhafte Veränderung bestimmen kann, ansonsten hat man nur einen unrepräsentativen Schnappschuss. Man muss nur mal denken man, würde jetzt gerade Messungen machen und die sollen dann typisch für das ganze Jahr sein. Derzeit haben wir Temperaturen mit maximal 30°C und keinen Regen, das ist also das typische Wetter in Deutschland über das ganze Jahr …. Wenn ich natürlich nur den Fokus auf der Landung setze, macht das Sinn, aber ehrlich gesagt, wenn eine Raumfahrtnation nach viele gelungenen Landungen, bei denen man z. B. bei Viking viel weniger vom Mars und der Atmosphäre wusste, die erst mal „probieren“ muss, dann ist das ein Armutszeugnis! Vor allem frage ich mich, was passiert wäre, wenn die zweite Mission wie geplant 2018 startet (sie ist nun auf 2020 verschoben) und was bei der Landung schiefgeht. Das erfährt man erst Ende Oktober, und wenn sie scheitern sollte, dauert es noch Monate die Ursache zu finden. Dann hätte man wahrscheinlich kaum oder keine Zeit die 2018 er Mission umzuplanen.

Bin ich wenigstens mit dem Trace Gas Orbiter zufrieden? Wenn ich schon so frage - natürlich nicht. Der Trace Gas Orbiter wiegt dreimal mehr als die letzte ESA-Marssonde Mars Express. Er trägt aber weniger Instrumente sowohl vom Gewicht wie auch von der Anzahl an. Noch schlimmer: Gerade mal die Hälfte stammt von der ESA. Die anderen beiden von Roskosmos im Austausch gegen den Start auf der Proton.

Nun finde ich es okay, wenn man russische Instrumente mitnimmt, aber dann doch zusätzlich zu den europäischen. Mit 4333 kg ist die Sonde beim Start ja auch noch leicht genug, dass man mehr zuladen könnte. Ich errechne für die Marsbahn eine Nutzlast von 4800 kg, das würde also noch deutlich mehr Instrumente zulassen, und es gäbe auch Reserven, wenn durch Solarpaneele und Kameras der Lander größer wäre. Teuer genug wären die beiden Missionen. Zusammen mit der 2018 Mission, die dann den Schwerpunkt auf dem Rover legt und nicht dem Orbiter kostet das Projekt 1,3 Milliarden Euro, das sind also 650 Millionen Euro pro Mission. Für das Geld hätte man durchaus mehr herausholen können als in der 2016 Mission: zwei europäische Instrumente auf dem Orbiter und eine 3 kg Suite auf dem Lander, die nur wenige Tage abreitet. Gemessen an der Masse würde ich einen gut ausgestatten Orbiter erwarten – hier mal zwei Vergleichszahlen: Phobos 1+2 wogen 6220 kg bei 26 Experimenten mit 450 kg Gewicht, Mars 96 6.180 kg bei 22 Experimenten. Mindestens das doppelte Gewicht, ehr so um 300 kg Experimente und mindestens 10 hätte ich bei dieser Startmasse erwartet. Aber das die ESA bei bilateralen Abkommen meistens schlecht da steht hat ja leider schon Tradition.

15.9.2016: Die Crux von Shuttle 2.0

Ich dachte mir Anregung auf die Diskussion darum ob sich Wiederverwendung lohnt ein Shuttle 2.0 zu konstruieren, das kommerzielle Transporte durchführen kann. Doch in meiner Idee wäre es unbemannt gewesen. Dir grundlegende Annahme war, dass bis zum Verlust der Challenger man bei der Sicherheit des Space Shuttles "schlampte" und die Flüge daher riskanter waren, aber damals war noch der Startpreis konkurrenzfähig. Wenn man nun das System modernisiert, auf die Besatzung verzichtet und so auch Gewicht spart, dann hätte man ein bezahlbares Transportsystem, das vielleicht nicht die Sicherheit für bemannte Einsätze gehabt hätte, aber mit Sicherheit so zuverlässig, wie eine kommerzielle Rakete gewesen wäre. Würde man dann alle paar Jahre mal einen Orbiter verlieren so wäre das nicht so schlimm, und es würde sogar dazu führen, das wir eine dauernde Weiterentwicklung betrieben können, denn jeder neue Orbiter würde natürlich den aktuellen Stand der Technik einsetzen. Das wäre auf Dauer billiger als, wie man es beim Space Shuttle machte, wo jeder Orbiter mehrmals während seines Lebens zwei Jahre lang umgerüstet wurde, man aber trotzdem an der Grundstruktur nichts ändern konnte.

Wenn wir uns heute umsehen, so gibt es ja schon neue Space Shuttles, nur noch so groß. Das ist das X-37. Ursprünglich mal als Rettungsboot für die Besatzung der ISS gedacht wurde es umgebaut und seitdem viermal gestartet. Das X-37 wiegt nur knapp 5 t und ist ein bisschen zu klein um Personen zu transportieren (die Nutzlastbucht ist nur 1,22 m hoch und 2,13 m lang). Da alle Flüge vom US-Militär durchgeführt wurden, weis man leider nichts über die Kosten. In jedem Falle dauerten sie viel länger als bemannte Raumflüge und die gesamte Mission erfolgte vom Computer gesteuert.

Das Zweite ist der Dream Chaser von Sierra Nevada. Hier gibt es für eine bemannte Version, da die Firma beim CCdev mitgeboten hat. Die Basiskosten mit Entwicklung betragen 2,55 Milliarden Dollar, verglichen mit 1,75 bei SpaceX und 3,01 bei Boeing. Das sind also vergleichbare Zahlen. Besser sieht es bei den Gesamtkosten mit den Optionen (das sind im wesentlichen dann Anschlüssflüge nach zwei Erprobungsstarts) aus: 4,2 Milliarden bei Boeing (1,19 Milliarden nur für die Starts), 3,3 Milliarden bei Sierra Nevada (750 Millionen nur für die Starts) und 2,6 Milliarden bei SpaceX (0,85 Milliarden nur für die Starts). Es wäre also im Einsatz sogar noch billiger als SpaceX (die Zahlen sind rekonstruiert auf den Statements hier und hier.

Das erstaunt, doch es fällt keine Kapsel an, die ein Verlustgerät ist. Ich sehe auch den Dreamchaser als gutes Versorgungsgefährt, denn manchen wir uns nichts vor: Gleiter sind inhärent unsicherer als Kapseln. Eine Kapsel kann ich einfach mit einem Fluchtturm von der Rakete bei einer Havarie abtrennen, und wenn sie nicht korrekt orientiert ist, dann dreht sie sich beim Wiedereintritt von selbst in die richtige Lage. So z. B. geschehen bei der Wostok 1 Mission, als das Servicemodul sich nicht ablöste und beide Teile um den gemeinsamen Schwerpunkt taumelten, bis die Verbindung durch die Reibungshitze doch riss. Die kleine Oberfläche der Unterseite kann man mit einem ablativen Schild ausrüsten, der sich bei etlichen bemannten und unbemannten Missionen bewährt hat. Getroffen kann er zumindest beim Aufstieg nicht von Isolation werden. Die Entscheidung die Besatzung zur ISS nun mit Kapseln zu bringen wie dies Russland seit 40 Jahren tut halte ich für eine gute.

Wenn man aber ein neues Shuttle entwickelt, dann machte es nur Sinn, wenn man eine Raumstation damit versorgt. Die Space Shuttles konnten bei vier Flügen 64 t Fracht und 20 Personen zur ISS befördern. Alleine die Fracht würde, wenn man die Zahlen vom CRS nimmt, (3,5 Milliarden für 40 t Fracht) pro Jahr 5,6 Milliarden kosten. Bei 60 Millionen Dollar pro Sitz (Genaues weis man nicht, aber die Starts mit Starliner und Dragon sollen billiger sein als mit der Sojus und die kostet derzeit knapp 70 Millionen Dollar pro Sitz) addieren weitere 1,2 Milliarden. Das ist dann erheblich teurer als das Shuttleprogramm am Schluss das bei 3-4 Milliarden pro Jahr lag.

Nur braucht man keine 64 t Fracht pro Jahr. Ein HTV und je zwei Cygnus und Dragon transportieren rund 14 t pro Jahr, der US-Anteil alleine sind nur 9 t. Selbst wenn dies nun mehr wird, will das ATV wegfällt, das Space Shuttle kann viel mehr Fracht transportieren, als man braucht und bei den hohen Fixkosten lohnt es sich auch nicht wirklich, Flüge einzusparen. Das Space Shuttle wäre nur eine lohnende Alternative gewesen, wenn man die Nutzlast auch nach Ausbau der ISS gebraucht hätte, z. B. neue Module startet oder die Inneneinrichtung relativ schnell auswechselt. Derzeit hat man es in fast 20 Jahren ISS aber noch nicht mal geschafft, alle Experimentiermöglichkeiten vollständig zu nutzen.

Ein neues Shuttle zu bauen, das kleiner ist und dann Besatzung und weniger Fracht transportiert, wird aber auch beträchtliche Entwicklungskosten erfordern und ob man die wieder reinholt durch die Flüge ist fraglich. Zumal die Einmalverwendung der Kapseln ja kein Muss ist. Wenn man weich auf dem Land landet, dann kann man die Außenverkleidung und den Hitzeschutzschild jedes Mal erneuern. Vorgesehen ist das aber nicht. Im Gegenteil: SpaceX ist sogar von einer Landung an Land auf eine an Wasser umgeschwenkt.

Und das an ein neues unbemanntes Shuttle nur für Starts von Nutzlasten baut ist ebenfalls fraglich. Die derzeitige Architektur ist zwar meiner Ansicht nach sehr sinnvoll: Zwei Booster kann man wiederverwenden sie werden bei niedriger Geschwindigkeit abgetrennt. In einem Shuttle 2.0 würde ich aber LOX/RP1 wegen der Sicherheit und Performance nehmen und zwei Flügel anbauen und mit einem Düsentriebwerk (das einen Teil des RP-1 nutzen kann) zum Startplatz zurückfliegen. Das man den großen Tank mit geringen Kosten verliert ist nicht schlecht und ein kleines Shuttle mit Stummelflügeln wie das X-37 oder der Dreamchaser hat auch eine geringere Trockenmasse und einen kleineren Hitzeschutzschild. Zusammen mit Triebwerken, die man vielleicht nicht 55-mal aber 5-10 Mal einsetzen kann (schon dann spart man 80-90% der Kosten) und dafür nicht überholen muss (das leisten einige schon entwickelte Triebwerke, z.B. das Vulcain) wäre vielleicht auch preiswert im Unterhalt. Doch denke ich wird die NASA keines finanzieren, schließlich baut man keine Raketen mehr und die Industrie hat auch kein Interesse. Wenn dann konzentriert man sich dort auf die Wiederverwendung ganzer Stufen oder nur der Triebwerke.


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