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Web Log Teil 536: 9.10.2018 - 15.10.2018

9.10.2018: RAM, Prozessor oder Java?

Derzeit bin ich in Nesselwang. Zweimal im Jahr komme ich in das Ferienhaus um Großputz zu machen, den Garten zu pflegen, die Terrasse zu reinigen und Dinge zu ersetzen. Klar, kann man nicht den ganzen Tag putzen und so habe ich noch etwas Freizeit. Seit drei Jahren nehme ich immer einen Raspberry Pi mit. Er reicht für einfaches Surfen aus und die letzten drei Male habe ich auch mit Libreoffice an meinen Manuskripten geschrieben. Trotzdem ist es doch sehr zäh und das will ich mal beleuchten.

Rein technisch sieht es nicht mal so schlecht aus. Ich habe einen Raspberry Pi 3 mit 1.200 MHz, also noch nicht das neueste Modell 3B+ mit 1,4 GHz. Als die erste Generation herauskam, das war der Raspberry Pi 1 mit 700 MHz, habe ich die FAQ durchgelesen und da hat einer gefragt wie schnell der Prozessor im Vergleich zur x86 Architektur wäre. Die Antwort war, das er so schnell wäre wie ein Pentium-II mit 300 MHz. Der Pi 3 hat vier Kerne, eine höhere Taktfrequenz und einen 64 anstatt 32 Bit Prozessor, der schneller rechnet. Die ct' ermittelte beim Test des Raspis 3 die sechsfache Geschwindigkeit des ersten Pi, bei dem schon der grafische Desktop wirklich zäh zu bedienen ist. Auf einen Kern reduziert, denn viele Programme nutzen eben nur einen Kern, wäre das die 1,5-fache Performance bei gleicher Taktrate und wenn man den höheren Takt dazu nimmt sind es dann die 2,6-fache Leistung. Damit wäre mein Raspberry Pi 3 so schnell wie ein Pentium III mit 750 MHz.

Nun hatte ich von 1999 bis 2002 einen AMD K6 mit 550 MHz, 128 MB RAM und einer 10 GB Platte. Rein technisch hat der Raspberry Pi eine höhere Geschwindigkeit, achtmal mehr RAM und selbst die SD-Karte ist 3,2-mal größer als damals die Festplatte. Trotzdem war das Arbeiten mit dem Rechner viel flüssiger. Warum also ist der Raspberry Pi so lahm? Der Pi setzt ja schon einen sehr ressourcenschonenden Desktop ein – der sieht auch nicht viel besser aus als die Windows 98 Oberfläche die ich damals hatte.

Einen Hinweis liefert schon das Browsen. Es ist ja nicht so, das es allgemein langsamer geworden ist. Meine eigene Webseite, aber auch der Wordpress Blog sowie Jonathans Space Report laden schnell. Das sind Seiten die sich kaum seit Jahren verändert haben. Zahlreiche andere gebookmarkte Startseiten wie Spacenews.com oder Spaceflightnow laden sehr zäh weil sie zig Plugins nachladen. Noch schlimmer sind kommerzielle Seiten wie von Bild oder anderen Seiten mit Werbung. Trotzdem habe ich die Plugins für Werbung abgeschaltet, denn sie halten nun genauso auf, aber so komme ich wenigstens bei den anderen Seiten schneller durch, denn Adblocker halten auch das Laden des Textes auf. Und wenn die Seite nichts für mich ist, breche ich eh das Laden ab. Anders sieht das bei kommerziellen Websites aus. Die Couch war als ich ankam durchgelegen, also habe ich über Amazon eine neue bestellt. Amazon ist mit dem Raspberry Pi genauso flüssig bedienbar wie mit einem größeren Rechner, wenn auch etwas langsamer im Seitenaufbau, was aber auch an der Internetverbindung (6 anstatt 50 Mbit/s) liegen kann. Ebenso merke ich bei Google keine Beeinträchtigung.

Ich benutze Chromium, das Gegenstück zu Chrome unter Debian. Zum einen weil es bequem ist – über das Google Konto werden so automatisch Passwörter und Bookmarks synchronisiert und ich muss nicht in einer Liste nachschauen. Zum andern weil es kaum Alternativen gibt. Bis diese Woche hatte noch noch Firefox auf dem Rechner. Doch er ist nicht schneller und die neueste Version liefert bei vielen Seitenaufrufen nur eine Crash-Fehlermeldung, so habe ich ihn deinstalliert. Die anderen Browser die es über das Software-Verzeichnis gibt wie Dillo, Epiphany, Netsurf haben eine Oberfläche die noch hinter meinem ersten Browsererfahrungen zurück hinkt – das war 1998 der Internet Explorer 1,6. Sie sind schnell, doch viele Zeiten zeigen sie nicht an oder haben Darstellungsprobleme. Netsurf z.B. selbst bei meiner Seite aus reinem HTML das Leerzeichen mehrfach angezeigt werden.

Besser klappts mit Libreoffice. Es startet schnell und ist flüssig bedienbar. Beim korrigieren meiner beiden letzten Manuskripte habe ich keine Nachteile feststellen können, mit Ausnahme dessen das ich die verbesserten Rechtschreibkorekturen nicht nutzen kann. Dazu später mehr. Libreoffice ist auch ressourecenschonender – wenn ich die Temperaturanzeige als Basis nehme (die Prozessorauslastung ist nicht so gut geeignet, weil wenn ich den Taskmanager aufrufe, das Programm das bisher Last erzeugte, den Fokus verliert und die Auslastung absinkt. Im Ruhezustand hat der Pi eine Temperatur von 45 bis 47°C, derzeit beim Schreiben des Artikels mit offenem, aber ruhenden Chromium sind es 52 bis 54 Grad. Beim Surfen mit Chromium kann das auf 83°C steigen, was die Auslastung des Prozessors anzeigt. Kurz: heutige Webseiten brauchen viel mehr Prozessorressourcen.

Doch es ist nicht nur die Prozessorlast. Wenn ich den Taskmanager bei diesen beiden offenen Programmen öffne, dann belegen die Programmen 886 von 932 MB RAM und noch bedeutsamer, der Gesamtspeicher den alle Programm benötigen und der eben nur als virtueller Speicher zu Verfügung steht, erreicht alleine bei den Prozessen mit mehr als 100 MB schon 4 GB. Das ist das die meiner Ansicht nach größere Einschränkung. Der Pi hat einfach zu wenig Speicher. Das ist dem Konzept geschuldet und war auch der Grund warum ich mir keinen Pi 3+ angeschafft habe. Der Chipsatz adressiert maximal 1 GB. Der ARM-Propzessor ist leicht austauschbar, aber nicht der Chipsatz. Das das RAM der Knackpunkt ist, zeigt sich auch wenn man in Chromium mehrere Tabs öffnet, dann ist die Sanduhr nämlich kräftig am Drehen und wenn man den Taskmanager offen hat sieht man wie die Prozessorlast immer noch bei 20 bis 35 % liegt, aber eben der Gesamtspeicherverbrauch ansteigt. So wundert es auch nicht das die meisten Alternativen zum Raspberry Pi mehr RAM haben, typisch 2 GB, teilweise 4 GB. Als ich mehrere Tabs öffnete, um für den Artikel zu recherchieren fror schließlich dann auch der Raspi ein, obwohl nur je ein Tab aktiv war.

Warum aber dieser enorme Ressourcenverbauch? Meiner Ansicht nach hat es einen Grund. Denn wie schon gesagt Libreoffice läuft schnell. Meine selbst mit Lazarus kompilierten Programme auch, wenn man auch die Geschwindigkeit nicht mit einem PC vergleichen kann. Ich halte Java für den Übeltäter. Java, bzw. im Broser Javascript ist meinen Erfahrungen nach nicht nur extrem langsam, sondern verbraucht auch enorm viel Speicher. Als Java rauskam, das war so um 1996, trat es mal an die Softwarewelt zu revolutionieren. Es sollte vom Mikrocontroller bis zum Server laufen und im WDR Computerclub kam jemand mit einem Ring, auf dem ein Microcontroller war auf dem Java lief. Heute ist davon nichts geblieben. Selbst auf dem PC ist Java langsam. Ich habe auf dem PC als populärstes Javaprogramm den Mediathekviewer. Der wird von Generation zu Generation langsamer. Ich hatte ihn auch auf dem Raspberry Pi. 2016 konnte ich damit noch Videos von den Mediatheken herunterladen, auch wenn man Sekunden nach jedem Tastendruck warten musste bis er reagierte. In den letzten beiden Jahren ging dies gar nicht mehr und dieses Jahr stürzte er schon beim Start ab. Schaut man in den Taskmanager so lädt er zuerst Java das 1.1 GB belegt, so viel Speicher gibt es aber gar nicht irgendwann während des Bootens kackt dann alles ab. Den Mediathekviewer habe ich nicht aktualisiert, aber Java über die üblichen Updates mit apt-get. Ich hatte mal Java 7 und seit Java 8 läuft er nicht mehr.

Inzwischen habe ich Java und den Medthekviewer gelöscht. Beim Browsen nützt das wegen des vom Browser interpretierten Javascripts nichts.

Was gäbe es an Lösungen? Die für mich offensichtlichste wäre eine Raspberry Pi Distribution. Die Pi Foundation hat zwar ein angepasstes Betriebssystem, derzeit aktuell „Jessie“, aber das basiert auf Debian. Ich denke man hat nur den Kernel auf den SOC angepasst und die ganzen Packete sind eben Standard Debian Programme, gedacht für größere Rechner. Sehr gut tun würde ein Browser der schneller als Chrome ist, aber auch eine korrekte Darstellung bietet, anders als Netsurf & Co.

Die zweite Lösung ist eine Alternative. Prinzipell gibt es zwei Lösungen. Das eine sind andere Einplatinencomputer wie der Tinkerboard oder Odroid, oft auf Basis ähnlicher ARM-Prozessoren. Sie haben oft mehr RAM, schnellere CPU und bessere Schnittstellen. Dafür sind sie teurer 70 bis 120 Euro. Dazu kommen noch Gehäuse, Stromversorgung und SD-Karte oder eMMC. Mein derzeitiger Favorit isst der Rock64 den es zum einen mit 4 GB gibt, daneben hat er eine gute Schnittstellenausrüstung und ist mit 76 Euro die preiswerteste Alternative. Was mich dran stört ist das bei den offiziellen OS sich kein Linux findet, das ich kenne. Android kenne ich zwar vom Smartphone, doch da habe ich noch nie ein Terminalwindow gehabt oder einen Text eingegeben.

Die zweite Alternative wäre ein tragbarer PC. Wenn ich von mir ausgehe, scheiden Notebooks aus. Sie leben nicht lange genug und ich komme bei nur 25 % Sehschärfe mit Brille nicht mit den kleinen Displays zurecht. Klein-Formrechner wie Intels NUC haben meist Atoms, die dann auch schnarchlangsam sind und mit schnelleren Prozessoren kommt man dann schon auf mehrere Hundert Euro.

Es muss ja nicht neu sein. Im Prinzip würde ein Refurbished oder Retail PC, also ein ausgemusteter Geschäftsrechner für mich reichen. Nur haben die einen anderen Nachteil: sie sind zu schwer. Ich habe aufgrund meiner Sehbehinderung kein Auto, das heißt alles was ich mitnehme muss ich tragen können und es sind 2,5 Kilometer vom Bahnhof bis zur Siedlung. Ich könnte ihn hier lassen. Doch dann gibt es ein anderes Problem: ich benutze ihn dann zweimal im Jahr für je eine Woche. Da kann ich mir ausrechnen wann die Batterie leer ist und wie oft ich ihn bis dahin genutzt habe. Trotzdem erscheint mir das derzeit als die beste Lösung. Vielleicht bestelle ich mir zum Frühjahrsaufenthalt einen Rechner und lasse ihn gleich hierher liefern, dann spare ich mir den Transport und er bleibt hier. Alternativ kaufe ich einen teureren Mini-PC den ich dann auch bei meinem Kunden nutze. Dort werden die Einschränkungen immer größer und man hat mir schon angekündigt das ich bald wählen muss zwischen „normaler Benutzer mit Internetzugriff“ oder „Administrator ohne Internetzugriff“. Für Bastelobjekte habe ich immer noch eine Raspi Pi 1 und 2.

1.10.2018: Ein Test

Jedes Jahr gibt es bei meinem Stammsender SWR1 eine Hörerhitparade die 5 Tage rund um die Uhr dauert. Die Begeisterung auch bei den Hörern ist groß und wohl auch die Teilnahme. Meiner Ansicht nach ist auch ein Grund, dass die Hörer mal 5 Tage lang keine Wiederholungen hören wollen, denn das sonstige Programm hat sehr viele Wiederholungen.

Ich möchte die Hitparade mal zu einem Test nutzen und zwar wie viele Leute ich wirklich erreiche und ob man die Blogleser auch zu was aktivem motivieren kann. Ich möchte dazu einen Titel in der Hitparade pushen, der sonst dort garantiert nicht auftauchen würde. Mal sehen ob das klappt und wenn ja welche Position er erreicht. Meine Wahl fiel wegen des Bezugs zu der Raumfahrt und des tollen Textes auf „Telstar“ von den „Tornados“.

Also wenn mir einen Gefallen tun wollt, dann geht ihr zur Abstimmungseite von SWR1 und wählt Telstar von den Tornados auf Platz 1. Die anderen vier Plätze könnt ihr selbst festlegen. Ihr habt Zeit bis zum 14.10. Zeit, wenn das Finale am 26.10. vorbei ist sage ich euch was rauskam. So lange bleibt dieser Beitrag auch oben „angeklebt“

Heute kam auch ein Beitrag über die Vorbereitung zur Hitparade. Ich habe mich mal mit einem Microsoft-Mitarbeiter unterhalten, der bei uns ein Seminar zum Thema .NET gab und der mir Horrorstories über die IT-Infrastruktur des SWR erzählte. Alle Sendeabläufe würden dort z.B. mit Excel Sheets organisiert. Das ist inzwischen 15 Jahre her. Viel weiter scheinen sie inzwischen nicht zu sein. Im Beitrag wurde darauf hingewiesen, das man schon 20.000 Titel katalogisiert habe. Wow, meine eigene Musiksammlung hat fast 50.000 Titel und Amazon bietet 4 Millionen Titel an. Die scheint man noch alle von Hand eingegeben zu haben. Außerdem sind sie ganz stolz auf eine „intelligente“ Vervollständigenfunktion, die sie mit den Beispielen „Wie schreibt man Sinéad O’Connor oder AC/DC (mit oder ohne Schrägstrich oder mit Querstrich) verdeutlicht haben. Wow, das im Jahre 2018! Da haben nach dem Beitrag wohl etliche Redakteure Gruppennamen in verschiedenen Schreibweisen eingetippt. Von Ähnlichkeitssuche oder phonetischer Suche haben die wohl noch nie was gehört.

Meine MP3-Datenbank leistet beides. Das Auslesen aller Titel und Gruppennamen aus MP3-Tags und das automatische Erfassen aller Titel, sowie eine Autovervollständigenfunktion bei der Eingabe und Rückgabe der 10 jeweils besten Suchergebnisse beim Tippen. Die Datenbank liegt vollständig im Speicher, was bei dem heutigen RAM-Ausbau auch bei Millionen von Titeln kein Problem ist und findet durch binäre Suche Titel in Mikrosekunden, erheblich schneller als SQL. Offensichtlich bin ich weiter als der SWR, obwohl das nur eines meiner Nebensoftwareprojekte ist. Man könnte sie um ein Webinterface erweitern, nur mal so als Anregung für den SWR.

Also bitte beteiligt euch bei der Hitparade.

11.10.2018: Beep – Apollo stand by for TDCOM – Beep

Ich habe jetzt begonnen mich intensiver ins Apolloprogramm einzulesen für mein nächstes Buch über das Apolloprogramm. Ich werde in der nächsten Zeit einige Spliter meiner „Erkenntnisse“ (ist ja eigentlich alles bekannt, es gibt ja unzählige Dokumente über das Apolloprogramm unterbreiten. Eine Besonderheit davon kennt jeder, der mal den Originalfunkverkehr zwischen Besatzung und MCC gehört hat, die Beeps zwischen zwei Funksprüchen.

Wenn man genau aufpasst, so findet man diese eigentlich nur bei den Ansagen der Capcoms, nicht der Besatzung. Die Besatzung konnte ihre Mikrofone ein- und ausschalten mit einem Schalter in der Bedienkonsole. In wichtigen Situationen, z.B. während der ganzen Landung waren sie immer aktiviert. Wenn sie mal unabsichtlich aktiviert waren, so bei Apollo 13 als die Bodenkontrolle 45 Minuten lang die Diskussionen der Besatzung nicht nur über den Zustand der Aquarious, sondern auch über ihre Karrieren und die Folgen für das Raumfahrtprogramm mitbekam, dann machten sie die Capcoms darauf aufmerksam das sie auf „vox“ sind oder sie sprachen meist von einem „hot milke“.

Anders war es bei den Funksprüchen des MCC, die alle durch den Capcom erfolgten. Sie begannen jeweils mit einem Beep und endeten mit einem Beep. Wie kam es dazu?

Nun der Capcom sollte nicht dauernd mit den Astronauten reden. Er musste auch mit den Kontrollern oder anderen im Flugzentrum reden, dazu mit anderen Leuten, die an der Flugvorbereitung oder dem Bodennetzwerk beteiligt waren, oder es gab Geräusche von der Nachbarkonsole, die nicht übertragen werden sollten. Die existierende technische Lösung war es, wie bei einem Walkie-Talkie auf einen Schalter zu drücken, wenn man sprechen wollte. Doch der Capcom hatte kein Walkie-Talkie, das per Funk arbeitete, wo man mit dem Schalter, einen Funksender einschaltete, sondern ein Mikro, das Töne als elektrische Impulse über eine Leitung übertrug. Es war dauernd aktiv und konnte nicht an- oder ausgeschaltet werden. Die technische Lösung war es, wenn der Knopf gedrückt wird, einen Ton mitübertragen. Wenn der Knopf gedrückt wurde, war dies ein Ton von 2525 Hz von 0,25 Sekunden Dauer. Lies er den Knopf wieder los, so generierte das einen Ton von 2475 Hz ebenfalls über 0,25 Sekunden. Eine einfache Elektronik bei den Bodenstationen erkannte beide Töne. Sie wirkten als Umschalter: Übertragen zum Raumschiff/Nicht Übertragen.

So kam es zum Beep. Ich fand die Töne, weil sie so hochfrequent sind, beim Anhören des Originalfunkverkehrs recht nervig. Aber deswegen wurden sie gewählt. Die Capcoms waren alle Männer die konnten mit ihren tiefen Stimmen nicht lange so höhe Töne hervorbringen, denn die Elektronik konnte beim damaligen Stand der Technik nicht feststellen, ob es genau ein Ton von 2,5 KHz war, sondern nur, ob bei 2,5 KHz das Signal stärker als eine Vorgabeschwelle war.

Einen zweiten Splitter will ich euch nicht vorenthalten. Ich fand ihn in Jesco von Puttkamers Buch „Der erste Tag der neuen Welt“ in dem er den Jungfernflug der Saturn V (SA 501, Apollo 4) beschriebt. Er beschreibt auch die Begeisterung der Ingenieure, welche die Rakete bauten. Puttkamer war damals ja im Marschall Space Flight Center angestellt. Es gab Zitate wie „Und wer hat gesagt, die fliegt nie?“. Dies endet mit folgenden Sätzen: „Keiner von ihnen ahnte, dass sie drei, vier Jahre später entlassen werden würden, wenn die Öffentlichkeit gelangweilt durch die schiere Perfektion die sie geschaffen hatten – ihnen die Gunst entziehen und das Raumfahrtprogramm zusammenstreichen würde“.

Wenn man das Wörtchen „die Öffentlichkeit“ durch „Nixon“ ersetzt wird’s korrekter. Aber in meinen Augen ist das der Grund, warum die USA seitdem nicht wieder auf dem Mond oder dem Mars gelandet sind. Diese Leute haben acht Jahre an einem Programm gearbeitet, Hindernisse überwunden, neue Technologien erfunden, die größte Rakete und das leichtgewichtigste Raumschiff konstruiert und die meisten arbeiteten über Jahre nicht nur 40 Stunden in der Woche. Anstatt das man diese fähigen Köpfe behält, schmeißt man sie raus. Die NASA hat zwar daraus gelernt und gibt heute Milliarden aus, nur damit Firmen, die an der ISS beteiligt sind, nicht ihre Leute entlassen.

11.10.2018: Vor 50 Jahren: Apollo 7

Am 11.10.1968 startete Apollo 7. Heute ist die Mission weitestgehend vergessen untergegangen im Glanz der folgenden Missionen, vor allem Apollo 8 die gleich zum Mond führte. Doch ich will heute mal an die Mission erinnern, zumal damals die Spannung groß war.

Apollo 7 war die erste bemannte Mission nach Apollo 1. Apollo 1 so wurde die Mission SA-204 getauft, nachdem die drei Astronauten ums Leben gekommen waren. Die NASA kam damit dem Wunsch der Witwen der Astronauten nach, denn der Flug hatte noch keine offizielle Bezeichnung. Es gab schon vorher unbemannte Testflüge des Block I CSM, aber die liefen unter den Seriennummern der Saturn SA-201 bis SA-203. Es folgten die Flüge Apollo 4 bis 6. Apollo 4 und 6 waren unbemannte Testflüge der Saturn V, bei dem jeweils ein CSM in den Orbit gebracht und dort getestet wurde, Apollo 5 ein unbemannter LM-Test mit einer Saturn IB. Die Flüge Apollo 2 und 3 wurden durch einen revidierten Programmplan gestrichen bei ihnen sollte mit Saturn IB jeweils in CSM und LM gestartet werden und dann im Erdorbit angekoppelt werden. Die CSM-Mission wäre bemannt gewesen. Da diese nur nach Erprobung des CSM erfolgen konnte, wurde sie gestrichen und die Erprobung des LM im Erdorbit erfolgte mit Apollo 9, wobei die Saturn V beide Raumfahrzeuge transportieren konnte.

Apollo 7 sollte nun alle Ziele nachholen, die für Apollo 1 geplant waren. Das waren folgende Aufgaben:

Die S-IVB hatte für die Rendezvousversuche eine Zielmarkierung wie sie auch die Mondlander hatten angebracht. Weiterhin blieben bei dieser Mission die SLA-Flächen, die den Zwischenraum zwischen S-IVB und CSM abdecken fest angebracht. Von ihnen lösten sich beim vorherigen Start Apollo 6 Teile ab, was durch POGO verursacht war. Eines dieser SLA bog sich wieder nach innen, was Besorgnis auslöste, da bei einer Mondmission es so das LM verdecken würde.

Die Besatzung bestand aus dem Veteranen Walter „Wally“ Schirra und den Novizen Don Eisele und Walter Cunningham. Schon die Besatzungswahl zeigt, das hier etwas anders war als bei den folgenden Missionen und auch Apollo 1. Es war die einzige Mission mit zwei Neulingen. Bei Apollo 1 war dies nur Roger Chaffee und Apollo 10 und 11 flogen sogar ohne Neulinge. Erst bei Apollo 14 sollten wieder zwei Neulinge zum Einsatz kommen. Die Ersatzcrew (Stafford, Cernan, Young war von anderem Kaliber: drei Veteranen mit zusammen 5 Flügen.

Der Flugplan war anspruchsvoll. Es gab nur drei Experimente, dafür aber jede Menge Aufgaben im Raumfahrzeug. In den ersten zwei Tagen gab es rund 20 Bahnänderungen, mit denen man auf Distanz zur S-IVB ging, sie dann wieder anflog, umrundete und simulierte Andockmanöver durchführte. Die Besatzung war damit so beschäftigt, dass sie am 12.10. die erste Fernsehübertragung absagte.

Wally Schirra hatte eine Erkältung und er beschwerte ab dem zweiten Tag sich über den überladenen Zeitplan. Deke Slayton scheibt in seinen Memoiren, dass er schon bei den Vorbereitungen zur Mission sich über die vielen Arbeiten beschwerte und nun als Kommandant einfach seine Vorstellungen vom Zeitplan umsetzte. Er war eng. Jesco von Puttkamer, scheibt das die Besatzung 16 Stunden Arbeit und nur 8 Stunden Schlaf pro Tag hatte und auch diese nicht voll nutzen konnte.

Was man bei der Missionskontrolle aber Schirra übel nahm war, das er sich vom Kommandanten der Kapsel zum Missionsleiter aufschwang (tun dagegen konnte man nichts) und gerade die TV-Übertragung wegfiel. Das Apolloprogramm war um ein vielfaches teurer als die vorhergehenden Programme. Öffentlichkeitsarbeit war wichtig um politische Unterstützung zu bekommen. Nun gab es erstmals eine TV-Kamera an Bord eines Raumfahrzeugs, die live senden konnte – bei Gemini gab es nur 16 Millimeter-Film, denn man erst nach der Landung entwickeln konnte, da war das Interesse schon weitestgehend abgeflaut – und Schirra lässt die Übertragung einfach ausfallen.

Das war nur der Beginn. Es gab dann während der ganzen Mission Auseinandersetzungen, vor allem mit dem Flugdirektor Glynn Lunney, der seine Schicht zur Hauptarbeitszeit hatte. Wally Schirra beschwerte sich laufend über das Equipment und die Kapsel, wie Deke Slayton sagt „typisch Wally“ aber in einer Art, die alle die am Raumschiff arbeiteten, als Idioten dastehen lies. In der Folge musste der Flugplan jeden Tag neu geschrieben werden. Gene Kranz, der die Nachtschicht hatte, wenn die Besatzung schlief, schreibt in seinen Memoiren, er wäre froh gewesen, dass er diese Schicht hatte.

Am 14.10. kam es dann schließlich zur lange erwartetem TV Übertragung von Apollo 7. Über sie und die folgenden waren Öffentlichkeit und Missionscenter unterschiedlicher Meinung. Die Besatzung hatte Karten angefertigt, die sie in die Kamera hielten. Die Erste gab den Titel vor: Die Wally, Walt und Don Show. Während die Medien das als lustig ansahen und die Besatzung später sogar einen Spezial-Emmy bekam, waren die in der Missionskontrolle beteiligten nicht begeistert. Sie hatten sich Bilder von der Erde, der S-IVB, Erläuterungen des Raumschiffs und des Lebens im Weltraum von der Besatzung erhofft.

Man mus aber differentieren, und zwar zwischen Stimmung und Missionszielen. Auch wenn es dauernd Beschwerden über den Flugplan gab, erfüllte die Besatzung alle Missionsziele. Ein NASA-Sprecher bezeichnete den Flug später als „101 Prozent erfolgreich“ und das war er. Bei Mercury und Gemini waren die ersten Flüge weitaus problematischer gewesen mit zahlreichen Ausfällen, diesmal fiel nichts aus, was Glynn Lunney als kleine Rache inspirierte, der Besatzung vorzuschlagen, als sich die Mission dem Ende näherte, mehr als 14 Tage im Orbit zu bleiben. Ressourcen hatte das Raumschiff dafür und damit konnte der Langzeitrekord von Gemini 7 gebrochen werden, was diese natürlich vehement ablehnte. Es war nicht ernst gemeint und auch nicht mit Chris Kraft als Missionsleiter abgesprochen.

Am elften Tag stand der Wiedereintritt an und inzwischen hatte Schirra alle Kollegen mit der Erkältung angestreckt. Es gab nun ein Problem: Die Astronauten sollten aus Sicherheitsgründen nun ihre Helme tragen. Beim Weidereintritt würde die Kapsel aber auch von einer reinen Sauerstoffatmosphäre auf eine normale Atmosphäre umgestellt werden und der Druck von 0,35 auf 1 bar steigen. Bei einer geschwollenen Nase, zu mit Schleim, war das gefährlich. Es kam Beratungen, Diskussionen, aber die Besatzung war nicht dazu zu bringen die Helme anzuziehen. Stattdessen wollten sie beim Abstieg sich die Nase zuhalten und kräftig ausatmen, um ein Platzen des Trommelfells zu verhindern. Sie setzten sich durch. An diesem Punkt verlor Chris Kraft die Geduld und bezeichnete diese eklatante Verletzung der Missionsregeln als „Insubordination“ und kündigte an das keiner, der drei wieder fliegen würde – so war es dann auch.

Walter Schira hatte schon zwei Wochen vor dem Flug angekündigt, die NASA zu verlasen, was Kraft verärgerte, da dies ein negatives Licht auf das Programm warf. Ihm konnte es egal sein.

In der Retrospektive hat man mit Schirra den falschen Kommandanten gewählt. Die Besatzung rückte zu der Mission auf, weil sie die Ersatzbesatzung von Apollo 1 war. Schon in den Monaten vorher gab es aber Ärger mit Schirra. Er galt lange Zeit als einer der umgänglichsten Astronauten. Eugene Cernan beschreibt ihn als die „Mutter“, die sich um die Neulinge der zweiten und dritten Astronautengruppe kümmerte, wenn diese zur NASA kamen. Das muss sich aber zum Ende seiner Dienstzeit geändert haben, denn schon, als das Raumschiff am Cape ankam, bemängelte er Dutzende von Dingen, die ihm nicht gefielen und es gab, regelmäßigen Streit mit Frank Borman, der nach dem Apollo1 Unglück für die Überwachung der Änderungen am CSM durch North American zuständig war.

Zuletzt hatte Schirra bisher nur zwei kurze Flüge absolviert – einen über 9 Stunden im Mercuryporgamm dann auf eigenen Wunsch die Gemini 6A Mission, die ebenfalls kurz war. Sie dauerte nur 26 Stunden. Nun sollte Schirra, der bisher auf eigenen Wunsch immer nur kurz im Weltraum ar gleich eine 11-Tages-Mission übernehmen. Das war wohl nicht die beste Wahl.

Wenn an diese Auseinadersetzungen weglässt, so war die Mission erfolgreich. Es wurden alle Missionsziele erreicht und noch bedeutender. Es gab auch keine Probleme, die bei den beiden vorherigen Programmen so oft in der frühen Phase auftraten wie nicht korrekt funktionierendes Steuersystem, zu hohe Kapseltemperaturen und Befürchtung de Hitzeschutzschild hätte sich gelöst, bei Mercury oder dem Ausfall von Brennstoffzellen und Steuersystem bei Gemini 5 und große Abweichungen von den Landezonen bei allen drei ersten Geminimissionen. Bei Gemini 3 scheiterte zudem das Rendezvous mit der Titan II Zweitstufe, während die Manöver mit der Saturn IB Zweitstufe problemlos waren.

Die erfolgreiche Mission von Apollo 7 ermöglichte der NASA nicht zuletzt, als nächste Mission gleich als Ziel den Mond anzupeilen – im originalen Plan war nun erst ein Docking mit dem LM im Erdorbit vorgesehen und dann elliptische Erdorbits der Kombination. Doch das LM war noch nicht einsatzbereit. Das erste LM,das im August am Cape ankam war nach den Worten von Rocco Petrone, für den Startbetrieb am KSC zuständig, „Junk, Garbage“. George Low nahm nach der Wasserung von Zond 5 an, nun würden die Russen als Nächstes einen Kosmonauten zum Mond schicken, dem wollte man zuvorkommen.

Noch was in eigener Sache. Ich habe gestern eine Mail erhalten, dass jemand seinen Kommentar auf der Seite vermisst. Ich habe dann die Spamliste durchgesehen und keinen gefunden. Als ich Nesselwang war, habe ich auch mal eine Mail über einen zu genehmigenden Kommentar erhalten, doch den gab es dann auch nicht, auch nicht bei den schon genehmigten (das können außer mir auch alle Blogautoren). Das ist schon etwas seltsam. Hat jemand mal bemerkt, dass sein Kommentar nicht veröffentlicht wurde? Normal ist, dass Nutzer beim ersten Kommentar von mir explizit freigeschaltet werden müssen. Da ist eine Verzögerung normal, ebenso wenn man zu viele Links im Kommentar hat, auch da legt mit der SPAM-Bot, den zur Genehmigung vor, doch das Kommentare fehlen und auch im SPAM-Ordner nicht sind, ist komisch.

Im SPAM-Ordner fand ich nur einen Kommentar von Siegfried Marquard, den ich wegen seiner Trollkommentare gesperrt habe. Diesen will ihn euch aber nicht vorenthalten, denn er beweist sich selbst, dass Apollo mit dem Bordcomputer und nicht durch die Missionskontrolle geflogen wurde:

Durch externe Speicherung der Daten würde sich eine Latenzzeit ∆t von 2,6 s ergeben
Am 07.10.2018 wurde wieder einmal zum x-tem male zu Apollo11 in den Nachmittagsstunden eine Sendung auf dem TV-Sender Welt.de ausgestrahlt. Hier wurde unter anderem auch auf die kritische Phase der vermeintlichen Landung auf dem Mond 150 m über der Mondoberfläche eingegangen. Durch einen Protagonisten wurde demonstriert, wie die Landung praktiziert wurde. Einmal davon abgesehen, dass es sich bei der Landung um keine Hyperbel, sondern um eine Parabel handeln müsste, kann die Steuerung aufgrund fehlender Speicherkapazität des Bordrechners nicht extern von der Erde erfolgt sein, weil damit eine Latenzzeit von fast 3 s ergeben würde! Wenn die Steuerung von der Erde über externe Rechenleistung/Speicherkapazität erfolgt wäre, dann träte konkret eine zeitliche Verzögerung der Funksignale von ∆t=2*D*c= 2*400.000 km:300.000 km/s ≈ 2,7 s auf. Bei Geschwindigkeiten von vB=1,7 km/s um den Mond und bei der Landung auf dem Mond, würde sich die Position der Mondlandefähre um ∆x=vB*∆t= 1,7 km/s*2,7 s ≈ 4,6 km verändern. Damit wäre die Fähre mit Sicherheit abgestürzt oder an einer falschen Position gelandet. Bei der Einmündung in den Mondorbit, würde sich sogar eine Positionsänderung von ∆x=vB*∆t= 2,5 km/s*2,7 s ≈ 6,8 km ergeben. Damit haben sich die Protagonisten zu Apollo 11 selbst widerlegt!
Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen„

13.10.2018: Werbungssplitter

Auf mein heutiges Thema kam ich relativ schnell. Man muss nur Radiowerbung hören und da fielen mir doch wieder einige Beispiele ein, die nervig sind.

Es gibt Dauerbrenner wie Seitenbacher. Egal ob der Geschäftsinhaber nun Bergsteigermüsli oder Hanföl anpreist, es wirkt amateurhaft. Wenn er alleine versucht zwei Personen im Dialog darzustellen und dazu nicht mal richtig seine Stimme verstellen kann, oder er meint in der Werbung müsste man den Produkt- und Firmennamen möglichst oft wiederholen und dann so Zeilen generiert wie „ Seitenbachers XYZ-Müsli. XYZ-Müsli von Seitenbacher“. Wenigstens ein Spot hat eine unfreiwillige Komik, der für Hanföl „Da nimmschte jeden Morgen an Löffel, da fühlscht dich guat“. Glaub ich sofort, aber, wenn ich Hanf am Morgen nehme, dann ist für mich auch der Vormittag gelaufen …

Aber Seitenbacher ist ja ein Dauerbrenner, ich will mich auf einige neuere konzentrieren. Da ist derzeit die Kampagne für reuter.de. Da sagt eine Frau in sachlichem Ton „Nun erläutern wir ihnen am Beispiel von Villeroy und Boch welche Herstellergarantien bei Reuter.de gelten“. Antwort „Alle“. So sind die Spots alle aufgebaut. Eine langschwafelige Einleitung mit Details die dann, wenn man die Antwort bekommt, völlig irrelevant sind, also hier „am Beispiel von Villeroy und Boch“ - wenn alle Herstellergarantieren gelten, brauch ich keinen Hersteller explizit nennen. Für mich wirkt es eher verwirrend.

Der zweite ist ein periodischer Dauerbrenner. Ich vermute die Spots gibt es nicht bundesweit. Es ist einer für ein Mineralwasser „Peterstaler“. Der läuft periodisch seit Jahrzehnten. Früher haben die Mitarbeiter interviewt, die anstatt ihrem Namen nur „Ich bin Peterstaler“ gesagt haben. Danach kamen dann Käufer dran, ebenfalls mit dem Spruch „Ich war schon immer Peterstaler“ und nun geht das so: „Was waren wir schon alles. Mit 14 waren wir verliebt, mit 18 erwachsen, aber eines sind wir immer geblieben: Peterstaler“. Ich habe schon die ersten Spots nicht verstanden. Warum soll jemand sagen, Er wäre ein Produkt. Okay, bei den Mitarbeitern die mit ihrer Firma verbunden sind ist das noch denkbar, zumal das Mineralwasser ja auch, wie die Stadt heißt wo es herkommt. Aber die folgenden Radiospots waren dann doch skurril, vor allem wenn man denkt, dass es sich um Mineralwasser handelt, also ein mehr oder weniger austauschbares Produkt, es hat im besten Fall einen prickelnden Eindruck, aber keinen Geschmack. Selbst wenn jemand das über ein Produkt mit Eigengeschmack sagen würde wie „Ich bin ein Cabernet-Souvignon“ fände ich es befremdlich. Ich kann mir auch ehrlich nicht vorstellen, deswegen dieses Mineralwasser zu kaufen. Daran ändert auch die Stimme von Luke Skywalker und der übertrieben fröhliche Ton nichts.

Der Verdrängungswettbewerb bei Mineralwässern muss groß sein. Die Tatsache das Wasser eigentlich keinen Eigengeschmack hat und wenn es Mineralien enthält, oftmals sogar einen negativen Geschmack hat führte dazu, dass der Markt von Konzernen dominiert wird, die mit Werbung eine Marke etablieren, auch wenn sie nur Wasser aus der Leitung abfüllen wie der Konzern Nestle. Das führt mich zu meinem nächsten Splitter, ich würde ihn als den Spot mit der größten Übertreibung bezeichnen. Er ist wieder für ein Mineralwasser, diesmal „Black Forest“. Also entweder soll es international vermarktet werden was ja schon gut mit französischen und italienischen Wässern klappt oder man meint, mit dem englischen Namen moderner und weniger provinziell zu klingen. Aber die Spitze sind die Spots. Sie sind in Form von gesprochenen Tagebucheinträgen verfasst. Die Wortwahl und der Ton suggerieren, dass man von dem Wasser fast einen Orgasmus bekommt. Muss geklappt haben, denn nach eigener Angabe ist das Wasser der Hansjakobquelle inzwischen Platz 6 der stillen Mineralwässer in Deutschland. Wie ich bei der Recherche erst erfahren hab, ist Black Forest eine der Wässer ist, die Peterstaler vertreibt, was die gleiche Sinnlosigkeit der Spots erklärt.

Noch sinnfreier finde ich die Werbung eines Küchenstudios (Name leider vergessen), die mit einer kostenlosen Lokalrunde in einer Kneipe beginnt und dann folgt die eigentliche Botschaft: Man bekommt zeitlich begrenzt beim Kauf einer kompletten Küche das fünfte Elektrogerät gratis. Klingt gut, aber in meiner Küche gibt es: Herd, Geschirrspülmaschine, Kühlgefrierkombination, Dunstabzugshaube. Das sind vier Elektrogeräte. Das Fünfte wäre dann wahrscheinlich noch billiger wie ein Allesschneider oder ein nicht stationäres Gerät wie ein Mixer. Selbst wenn jemand noch ein hochpreisiges Gerät reinstellt, wie eine Waschmaschine, dann rückt die maximal 200 Euro teure Dunstabzugshaube zum fünften Gerät auf. (Ich darf annehmen, dass die Regelung so ist, dass die Geräte nach Preis absteigend geordnet werden). Groß lohnen tut es sich also nicht.

Der Letzte und mit Abstand blödester Spot ist die Serie von Amazon, die ihren Echo anpreisen wollen. Das geschieht mit völlig sinnfreien Beispielen. Einer Playlist fürs Geschirrabspülen (wir bemerken: der moderne Hipster hat Geld für einen Echo und ein Musikabbonement, leistet sich aber keine Geschirrspülmaschine). Ein Amazon Echo hat auch die beruhigende Stimme für das Baby, das bei der eigenen Playlist nicht einschläft und das Beste ist, das der Hipster keine Pizza beim Lieblingsitaliener bekommt, also macht er sie einfach selbst (nach dem Rezept vom Echo) und weil er dann den Teig 10 Minuten kneten muss (habe ich noch nie gemacht) und keine Hand frei hat, muss der Echo italienische Musk spielen.

Hallo? Wie gekünstelt ist das denn? Wenn ein Italiener Ruhetag hat, gehen die meisten zum Nächsten, die gibt es schließlich wie Sand am Meer. Selbst wenn jemand auf die Idee kommt, die Pizza selbst zu machen, halte ich die Wahrscheinlichkeit, dass er alle Zutaten für eine originale Pizza Diabolo zu Hause hat, für äußert unwahrscheinlich. Dann würde ich ein Rezept sicher nicht über den Echo abrufen, sondern mir ausdrucken. Zuletzt habe ich noch nie gehört, dass man einen Pizzateig 10 Minuten kneten muss. Ich mach das, bis er die richtige Konsistenz hat, und lasse ihn dann ruhen.

Kurzum: Das Beispiel ist gekünstelt und unsinnig und so sind es alle Beispiele in den Amazon Radiospots. Im Prinzip ist die Idee vom Echo ja nicht so schlecht. Wie oft habe ich schon Lust gehabt einen bestimmten Song zu hören und war dann zu faul mich durch Ordner oder Alben zu kämpfen, bis ich ihn hören konnte. Wenn das mit der lokalen Musiksammlung auf dem NAS ohne Abo klappen würde, ich hätte ihn schon längst gekauft, aber Amazon will einen ja in ein Abo zwingen. Schade.

Das wären meine Beispiele für schlechte Radiowerbung, habt ihr auch solche? Denkt auch an die Abstimmung sofern noch nicht geschehen.

15.10.2018: Klappt das OTRAG Konzept heute?

Kürzlich bekam ich folgende Mail:

Hallo Herr Leitenberger,

seit vielen Jahren lese ich ihren Blog und immer wieder Ihre Aufsätze und Abhandlungen auf ihrer Website. Auch heute einmal wieder, da bei Spiegel Online (leider im zahlungspflichtigen Plus Teil) eine Geschichte über die Fa ORTRAG  erschien.

Ich nutzte die Gelegenheit um mein Wissen etwas aufzufrischen und habe mir Ihre ausführlichen Aufsätze zu dem Thema durchgelesen.

Als Techniker (ich war einige Zeit Entwickler für Hard und Softwaretechnik in der Medizintechnik) stellt sich hier bei mir die ( natürlich hypothetische) Frage - ob man das Konzept ORTRAG heute mit moderneren technischen Mitteln - Verbundwerkstoffe, leichtere Materialien etc, besserer und einfacherer Steuerungselektronik und moderner Entwicklungstechnik ( CAD CAE etc.) anders oder effizienter machen könnte.

Quasi ein ORTRAG 2.0 - der Grundgedanke des zweckentfremdeten Nutzens bestehender und guter Technologie finde ich persönlich immer sehr angenehm. Querdenken und das neu denken können ja durchaus interessante Ansatzpunkte für neue Technologien sein.

Ich würde sehr gerne mal einen Blog Eintrag von ihnen lesen in dem sie sich in ihrer bewundernswerten unnachahmlichen weise mit der Thematik "wie sähe ORTRAG mit heutigen Mitteln aus und wäre das überhaupt ein interessanter Ansatz? " beschäftigen.

Ansonsten möchte ich noch gerne ein Lob für ihre tollen Beiträge dalassen und verbleibe

mit freundlichen Grüßen

<name aus Datenschutzgründen entfernt>

Der Artikel erreichte mich, als ich gerade den ersten Tag im Ferienhaus war, sodass der Schreiber nun fast zwei Wochen auf die Antwort warten muss.

Einleitung

Im Prinzip halte ich viel vom modularen Ansatz. Das grundsätzliche Prinzip: Anstatt für die unterschiedlich schweren Nutzlasten verschiedene Raketen zu entwickeln, bündeln wir sie einfach. Kommerziell durchgesetzt hat das SpaceX mit der Falcon 9/Heavy. Die Chinesen gehen mit der langen Marsch 5 noch weiter. Ich habe das selbst mal weiter entwickelt, wobei ich den modularen Ansatz von der kompletten Rakete auf die Stufen bezogen habe, also eine Stufe modular gebaut mit 1-3 Triebwerken und Tanks aus definierten Segmentlängen. Den Aufsatz dazu findet ihr hier. Was das OTRAG-Konzept davon unterscheidet, sind zwei Dinge. Das eine ist der Low-Tech Ansatz, das Zweite die Fokussierung auf wirklich große Stückzahlen. Von beiden werde ich teilweise abweichen, aber auch schon der Fragesteller denn er geht ja von Verbundwerkstoffen aus – wer mal weiß, wie viel mehr ein Fahrradrahmen aus CFK-Werkstoffen gegenüber einem Alurahmen kostet, der weiß, warum die OTRAG auf Stahl setzte. Schon damals gab es glasfaserverstärkten Kunststoff als Vorgängertechnologie mit fast so guten Strukturfaktoren wie CFK.

Ich schreibe diesen Aufsatz parallel zu Rechnung, das heißt, ich weiß jetzt noch nicht, was rauskommt, aber das ist ja das Spannende. Ich muss bei diesem Aufsatz auf die simple Endgeschwindigkeitsberechnung zurückgreifen, weil die OTRAG-Raketen eine Besonderheit haben, die ich in meinem Rechenmodell nicht modelliert habe: Ihr Schub nimmt mit der Brenndauer ab. Bei meinem Modell kann er ansteigen (durch den fehlenden Außendruck), aber nicht absinken. Daher müsste ich mit konstantem Schub modellieren, dann kann ich aber gleich die einfache Simulation nehmen.

Modulgröße

Fangen wir mal mit der Modulgröße an. Bei der Otrag wogen die über 1 t voll gefüllt. Die Nutzlast war trotzdem bescheiden und betrug bei 1024 Modulen mit 1600 t Startmasse 16 t in den LEO und 6,4 t in den GTO. Das wäre heute relativ wenig. Als die Rakete entwickelt wurde, war auch gerade Ariane 1 in der Entwicklung mit 1m8 t GTO und Ariane 6 wird 12 t erreichen. Man bräuchte bei so kleinen Modulen enorm viele für größere Nutzlasten. Mein Ansatz ist ein anderer. Die kleinste Nutzlastklasse, die wir heute haben sind, etwa 2 t mit Rockot, Vega und PSLV. Wenn man diese Nutzlast mit 7 Modulen transportieren kann, (eines als zentrale zweite Stufe, sechs als Booster) dann kommt man auf eine sinnvolle Größe. Eine Rakete mit 30 t LEO und 12 t GTO wäre dann etwa 15-mal größer, mithin 90 Module, was ich schon für viel halte. Eine Rakete mit Nutzlast der Saturn V hätte dann 400 bis 500 Module und wäre so groß wie die größten projektierten OTRAG-Raketen.

Wie schwer muss ein Modul sein?

Gehe ich von mittelenergetischen Treibstoffen und zwei Stufen aus, so fallen mir als Vergleich Raketen wie die Titan II, Zyklon oder Dnepr ein. Die haben einen Nutzlastanteil von rund 2,5 % bis 3 %. Rechne ich ein Drittel weniger, wegen des Low-Tech Ansatzes, komme ich auf eine Startmasse von rund 100 bis 110 t bei 2 t Nutzlast. Das wären bei sieben Modulen also rund 17 t Startmasse pro Modul.

Die Füllung und der Brennkammerdruck

Die OTRAG-Module waren rein druckgefördert. Nun gibt es zwar auch druckgeförderte Oberstufen, aber die OTRAG-Module nutzten das Prinzip, das auch Satellitentriebwerke einsetzen. Bei denen befindet sich der Treibstoff in einem Tank mit einer Gummiblase. Sie trennt Treibstoff von Druckgas. Wird der Treibstoff verbraucht, so drückt ihn trotzdem die Gummiblase an die Wand. Dabei nimmt aber der Tankdruck ab, denn Druckgas wird nicht nachgeliefert. Herkömmliche Oberstufen wie die Delta K oder EPS haben dagegen Heliumdruckgas an Bord, das den Tankdruck laufend konstant hält.

Das Problem: Der Brennkammerdruck und damit der Schub und spezifische Impuls hängen vom Tankdruck ab. Entleert sich der Tank, so sinkt der Tankdruck, damit der Brennkammerdruck und der Schub. Bei der OTRAG sank der Schub also laufend ab von anfangs 35 kN auf 15 kN. Die Tanks wurden zu etwa 70 % gefüllt. Das bedeutet die 30%-Restvolumen entsprechen dem Startdruck. Expandiert das Volumen auf 100 %, so sinkt der Schub um den Faktor 3,3 ab. Das ist bei en OTRAG Angaben etwas abweichend, aber dort gibt es auch keine genauen Werte für Füllmenge, daneben dürfte der Schub in größerer Höhe ansteigen und zuletzt gibt es noch als weitere Schwierigkeit das durch das ablative Triebwerk die Düsenhalsfläche ansteigt. Wer den Absatz genau durchdenkt, merkt: Wir haben ein relativ komplexes System. Das müsste man genau modellieren, doch wie ich von einem ehemaligen OTRAG-Mitarbeiter weiß, hat man das auch damals bei der OTRAG nie gemacht sondern fix die Nutzlast für eine bestimmte Endgeschwindigkeit mit Boden/Vakuumimpulsen berechnet.

Nun zu der Kernproblematik: Wir können die Tanks, wenn sie höheren Druck aushalten, was bei CFK-Werkstoffen aufgrund der niedrigeren Masse ja möglich ist, voller füllen, z.B. zu 5/6 voll. Das verbessert den Strukturfaktor deutlich. Allerdings sinkt dann der Brennkammerdruck auf 1/6 ab und man kann leicht ausrechnen, das bei 6 Modulen mit 10 % Strukturfaktor, die mit 1,25 g starten und einem Modul als zweite Stufe und 3 % Nutzlastanteil am Schluss die Beschleunigung nur noch 0,83 g beträgt. Die Folge wäre, dass die Rakete gar keinen Orbit erreichen würde. Wenn ich eine gewünschte Beschleunigung am Betriebsende von 3 g haben will, darf ich die Tanks nur zu 60 % füllen. Davon gehe ich im Folgenden aus.

Treibstoffwahl

Die Wahl von Kayser für die Treibstoffe wurde damals mit dem Preis begründet. Das ist aber Humbug, den der Treibstoff macht bei allen Trägern nur einen Bruchteil des Startpreises aus. Die Wahl für Salpetersäure/Diesel beruhte schlicht und einfach darauf, dass er einen Startplatz im Regenwald von Zaire aufbaute und wie sollte er dahin andere Treibstoffe transportieren? LOX fiel schon wegen der fehlenden Kühlmöglichkeit. Wenn ich davon ausgehe, das ein Nachfolger von einem Weltraumbahnhof aus startet, kann man normale Treibstoffe nehmen. Ich habe LOX/Kerosin genommen. Mit FCEA bei einem Brennkammerdruck von 70 bar und einem Expansionsverhältnis von 15:1 bei einem Mischungsverhältnis von 2,5 zu 1 komme ich bei dem Mittelwert zwischen stationären und freien Gleichgewicht auf 2973 / 3185 (Meereshöhe/Vakuum) bei 70 Bar und 2937 / 3148 bei 28 Bar.

Tankmasse

Bei der Tankmasse habe ich mich an der Masse des P80 Motors orientiert, da ich dessen genaue Abmessungen, Masse und Druck kenne. Geht man von einem zylindrischen Gehäuse aus, so kommt man nach der Kesselformel auf eine Materialkonstante von 620 N/mm². Bei dem Mischungsverhältnis von 1:2,5 komme ich mit den Matrialkonstanten des P80FW Motors für ein Modul auf einen Durchmesser von 1 m, Länge Kerosintank 4 m, Lox-Tank 7 m, Startmasse 22,817 t, Leermasse 1,754 t.Jeweils bei 60 % Füllung. Dazu käme noch das Triebwerk, das 350 kN Schub erzeugen soll. Bei einem niedrigen Schub/Gewichtsverhältnis wegen der ablativen Bauweise von 40 addiert das weitere 875 kg. Das Druckgas dürfen wir auch nicht vergessen. Es wäre bei der OTRAG Druckluft gewesen, wie wiegt bei 85 Bar 1.521 kg, fast soviel wie die Tanks selbst. Es wäre also ratsam auf Helium überzugehen, auch beim LOX-Tank. Das reduziert das Druckgas auf 210 kg. Als Optimierung den LOX-Tank mit gasförmigen Sauerstoff unter Druck zu setzen und weniger Treibstoff zuzuladen habe ich bewusst verzichtet, weil dann, wenn das Gas verbaucht wird, der Druck im LOX-Tank rapide abfällt und das nicht so schöne Folgen hat.

So sähe die Massebilanz eines Moduls aus:

Parameter

Wert

Startmasse

23.902 kg

Leermasse

2.629 kg

Brennschlussmasse

2.839 kg

Schub Meereshöhe / Vakuum 70 Bar

350 kN / 375 kN

Schub Vakuum 28 Bar

150 KN

Brennzeit

254 s

Spez Impuls 70 Bar

2973 / 3185 m/s

Spez Impuls 28 bar

2937 / 3148 m/s

Füllung:

60 %

Die Rakete mit 7 Modulen hat – das ist wirklich Zufall auch die Nutzlast von 2 t, ist aber etwas schwerer als mein Ansatz (167,5 anstatt 120 t).

Bei zwei Stufen wird sich am Nutzlastanteil auch bei größeren Raketen nicht viel ändern, daher mein nächster Ansatz eine dreistufige Variante mit 1-3-24 Stufen. Sie kommt auf 13,3 t in LEO und 3,88 t in GTO. Bei viermal so vielen Stufen würde man nur 8 t erhalten. Je mehr Stufen es sind, desto kleiner wird der Nachteil der hohen Brennschlussmasse von 2,8 t. Mit 129:16:4 Stufen kommt man schon auf 66,8 t Leo und bei 240:32:8 dann auf 133,7 t. Das wäre die Nutzlast der Saturn V bei 280 Modulen, allerdings wiegt diese Rakete dann 6693 t. Realistischerweise müsste man noch für die Steuerung etwas abziehen, was aber nur bei kleinen Nutzlasten ins Gewicht fällt.

Was bringts?

Die OTRAG Rakete hatte einen Nutzlastanteil von 1%, diese Rakete kommt bei vielen Modulen auf knapp 2 Prozent, also eine Verdoppelung. Das geht vor allem auf das Konto des spezifischen Impulses denn mit Treibstoffen mit geringem Energiegehalt und ohne Düse kam die OTRAG am Boden nur auf 1.800 m/s, selbst optimistische Schätzungen gingen nie über 2.600 m/s im Vakuum mit einer Düse aus. Der Strukturfaktor ist nicht mal so viel besser. Er betrug bei der OTRAG rund 8 und hier 8,4.

Das grundlegende Problem, das die OTRAG mit Teststarts mit nur wenigen Modulen gar nicht erst angehen konnte, war ein ganz anderes: Wie steuert man diese vielen Treibwerke und was passiert bei einem Triebwerksausfall? Sicher man kann dann ein Triebwerk abschalten, aber dann hat man viel mehr Leergewicht, denn die Tanks in dem Modul sind dann ja noch teilweise voll. Treibstoff einfach ablassen kann man auch nicht, wenn direkt unter der Rakete noch die heißen Abgase sind, er würde sich sofort entzünden. Eine Möglichkeit wäre es dann das ganze Modul sofort abzutrennen, was aber nur geht, wenn die Rakete aus einzelnen Ringen besteht, was dann die Stufenverhältnisse deutlich beschränkt. Möglich wären aus geometrischen Gründen bei kreisförmiger Anordnung nur 1:6:12:18, also ungünstige Verhältnisse.

In der Summe halte ich eine modulare Bauwiese für denkbar, solange man wenige Triebwerke hat. Bisher wurde der Flug mit 8-9 Triebwerken demonstriert. Wenn die Falcon Heavy nicht eingestellt wird wird man vielleicht bald das auf 27 Triebwerke erweitern können (es sieht aber derzeit nicht so aus als würde die oft fliegen). Die Verteilung des Treibstoffs zwischen den Treibwerken wäre eine Möglichkeit, aber ein Geflecht, das Hunderte von Modulen verbindet, ist sicherlich der OTRAG-Ansatz von „Low Tech“. Selbst SpaceX scheint das Cross-Feeding nicht umzusetzen. Es wurde mal angekündigt aber das war es denn auch schon.

Eine weitere Problematik ist die Aerodynamik. In meiner Vision ist ein Modul schon etwa 14 m lang bei 1 m Durchmesser. Trotzdem wird die Rakete bei vielen Modulen sehr breit. Die 1-3-24 Variante wäre schon zwischen 5 und 6 m breit bei gleicher Höhe. Im OTRAG Konzept waren die Module daher auch sehr schmal (0,35 m Durchmesser bei bis zu 24 m Länge). Das wirft aber andere Probleme auf. So sinkt zwar die Wanddicke des Tanks nach der Kesselformel bei Abnahme des Durchmessers linear ab, aber das Volumen sinkt quadratisch ab. Das heißt, lange, dünne Tanks haben einen noch höheren Strukturfaktor. Daher wäre die ideale Lösung, wenn zumindest ein Tank (der Kerosintank ist, der kleinere) kugelförmig wäre, doch dann sind die Module noch breiter. Man könnte zwar klassisch übereinander stufen, doch viel bringt dies nicht für die Breite, da die meisten Module in der ersten Stufe stecken.

Hinsichtlich der Tankfüllung kann man noch etwas optimieren. Wenn man ein Triebwerk mit höherem Schub einsetzt, wie dies auch bei der OTRAG-Rakete der Fall war, dann kann man die Tanks voller füllen, wenn man einen definierten Endschub haben will. Bei einer Füllung von 75 % müsste der Vakuumschub auf 600 kN steigen, bei 80 % schon auf 750 kN, dann steigt das Triebwerksgewicht stark an, aber die Füllmenge kaum noch. Eine Füllung mit 2/3 wäre noch meiner Ansicht nach möglich Startschub: 420 KN – 175 kg mehr Triebwerksmasse, 2106 kg mehr Treibstoff und 35 kg weniger Druckgas – Strukturquotient 8,77 anstatt 8,41. Als Nebeneffekt sinkt auch die Brenndauer ab. Die ist bei dem Konzept sonst nämlich sehr lang (254 s bei 60 % Füllung, 195 s bei 66 % Füllung).

Ebenso kann man über den Druck nachdenken. Ich habe hier 85 Bar Tankdruck und 70 Bar Brennkammerdruck angesetzt, da ich mich an dem hohen Brennkammerdruck der Vega orientiert habe. Wenn man auf die Hälfte heruntergeht, das ist in etwa OTRAG Niveau, dann sinkt auch die Masse der Tanks auf die Hälfte ab mit einem wesentlich besseren Strukturquotienten. Der spezifische Impuls sinkt jedoch nur wenig ab. Bei zu niedrigem Druck kommen dann aber neue Probleme auf. So kann man nur kurze Düsen mit niedriger Expansion einsetzen, was den spezifischen Impuls dann schon deutlich absenkt.

Fazit

Nichts gegen modulare Bauweise. Ich bevorzuge aber (wen wundert es) meinen Ansatz von standardisierten Teilkomponenten, die man miteinander zu einer Stufe mit 1-3 Triebwerken verbindet. Zuletzt möchte ich alle Blogleser, vor allem die Gelegenheitsleser noch auf meine Bitte hinweisen bei der SWR1 Hitparade abzustimmen, das geht noch bis zum 14.10. um 23:59.



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