Red Dragon

Bei der Routinerecherche der üblichen Raumfahrtnews bin ich über folgenden Vorschlag einer unbemannten Mission gestoßen, genannt „Red Dragon“. Der SpaceX Artikel hat leider keine Details was diese eigentlich forschen soll und was sie mitführen soll. Aber versuchen wir, es mal zu diskutieren.

Teil 1: Kann eine heutige Dragon (2) als Red Dragon auf dem Mars landen?

Klar Antwort: Nein! Sie ist ausgelegt für Erdorbit Missionen mit kurzer Dauer und einer Wasserung. Wenn sie als Red Dragon zum Mars fliegen soll, muss sie zum einen für eine viel längere Reisedauer qualifiziert sein, was ich jedoch voraussetze. Heute ist jeder Satellit für einen Betrieb über einige Jahre ausgelegt. Ich wüsste nicht was es an Gründen geben sollte, warum dies bei einer Dragon nicht so sein sollte. Das schwierigere ist, dass die Bedingungen andere sind. Die Dragon heute muss aus einem niedrigen Erdorbit entweder direkt oder über einen TDRSS Satelliten mit der Erde kommunizieren. Die Bestimmung der Position im Raum kann mittels GPS erfolgen, was auch verwendet wird, soweit ich informiert bin. Für Marsmissionen ist eine Hochgewinnantenne nötig, die der Erde nachgeführt wird. Es sind eigene Navigationseinrichtungen wie Starmapperkameras nötig. Die Lageregelung wird bestimmt nicht mehr durch Triebstoff geschehen, weil das über Monate einen enorm hohen Verbrauch bedeutet und die Solarzellen reichen für die Stromversorgung nicht mehr aus, denn beim Mars muss mehr geheizt werden und ihre Leistung sinkt auf weniger als die Hälfte durch den größeren Abstand von der Sonne ab.

Wenn die Landung ansteht kommen weitere Modifikationen hinzu. Der Eintritt selbst erfolgt noch ohne Probleme – die Dragon verwendet den gleichen Hitzeschutzschild wie die nächste Marsmission MSL, da er vom Ames Forschungszentrum der NASA stammt und nicht von SpaceX entwickelt wurde. Doch danach landet man auf einem Planeten mit nur 1/160 des Atmosphärendrucks am Boden. Das bedeutet bei dem derzeitigen Fallschirm (der auf dem Mars nur wenig bremst) entweder einen sehr hohen Treibstoffverbrauch oder ein neu konzipiertes Landesystem. Zar soll eine Dragon auch später mal auch auf der Erde auf Land niedergehen, aber dort braucht man nur wenig Treibstoff um die Position fein zu korrigieren und dann noch die letzten 5 m/s die es beim Fallschirmabstieg gibt, abzubremsen. Auf dem Mars muss der Fallschirm vorher abgeworfen werden (sonst legt er sich über die Kapsel) und dieses findet noch bei hoher Geschwindigkeit statt. Also wird mehr Treibstoff benötigt. Dazu kommt der Treibstoff für die Interplanetare Reise.

Damit ist klar, dass sie doch bedeutend umgebaut werden muss. Die Red Dragon zum Mars unterscheidet sich beträchtlich von der die in den Erdorbit fliegt. Sie wird deutlich schwerer sein und ist komplexer, teurer und erfordert Entwicklungsarbeiten. Doch gibt es sicher keinen Grund warum die nicht landen könnte. So wäre denkbar, dass man aus dem zylindrischen Frachtteil eine Art Cruise Stage macht so wie sie auch die US-Raumsonden einsetzen welche auf dem Mars landen. Dort befinden sich dann die Systeme die man auf der Reise zum Mars benötigt und die Kapsel selbst kommt dann mit relativ wenig Anpassungen aus.

Teil 2: Was soll die Red Dragon auf dem Mars?

Chris McKay sagt, man könnte dann immer noch „great Science“ machen. Doch frage ich mich – welche? Es nützt mir ja nichts einfach nur eine Kapsel auf dem Mars landet. Selbst wenn eine Lucke einbaut – wie bitte kommen dann Experimente auf den Mars? Wie kommunizieren sie mit der Erde, wie werden sie mit Strom versorgt? Selbst wenn ich nur an eine einfache, nicht mobile Station denke, dann muss diese irgendwie aus der Kapsel herausgebracht werden. Dort wartet je kein Team das die Luke öffnet und alles auslädt. Auf der Oberfläche benötigt sie die gleichen Systeme wie ein anderer Lander wie Phoenix. Es ist ja sogar problematischer als bei Phoenix, denn wie bitte soll er aus einer kleinen Luke rauskommen? Dieser konnte so groß sein, wie Platz in der Aeroshell ist. Wenn nicht ein ganzen Stück aus der Kapsel herausgetrennt wird muss der Lander daher viel kleiner sein und man benötigt einen Kran, da durch die Landebeine der Boden der Kapsel sicherlich etwa 1 m von der Oberfläche entfernt ist.

Teil 3: Was kostet das Unternehmen mit der Red Dragon?

Eine normale Dragon kann nicht von einer Falcon 9 zum Mars transportiert werden, dafür ist sie zu schwer. Mit einer Falcon Heavy geht es und dann ist auch noch genügend Gewicht für eine Nutzlast übrig. Damit fallen schon mal 120 Millionen Dollar für den Start an. Dann kommt noch die Dragon selbst. Sie wird mindestens weitere 80 Millionen Dollar kosten (Differenzberechnung aus CRS-Kontrakten – Falcon 9, durch die kostensteigernden Modifikationen eher teuerer). Es ist nicht zu erwarten, dass man den Umbau der Dragon für umsonst bekommt. Nach allen Erfahrungen wird ein Raumschiff, das für interplanetare Missionen geeignet ist, ein vielfaches teurer als eines für einen Erdorbit. Wenn nun schon die Dragon Entwicklung nur als Frachter für den Erdorbit mindestens 300 Millionen Dollar kostet, dann ist klar, dass von dem Budget eigentlich nichts mehr für die eigentliche Nutzlast übrig bleibt, selbst wenn SpaceX dies preiswert erledigt. Discovery Missionen haben ein Cost-Cap bei 400-425 Millionen Dollar.

Teil 4: Macht der Start der Red Dragon Sinn?

Nein! Warum soll ich nur um eine Aeroshell mit Hitzeschutzschild einzusparen, eine viel schwerere Kapsel landen, die ich erst aufwendig umbauen muss und die für einen anderen Zweck entworfen wurde. Selbst wenn es klappt, dann habe ich Probleme meine eigene Nutzlast an die Oberfläche zu bekommen, während diese sonst selbstständig landen könnte. Viel einfacher wäre es eine schon entwickelte Aeroshell z.B. für das MSL oder Phoenix zu nutzen um eine neue Nutzlast zu landen. Es wird keine neue Entwicklung benötigt, und ich kann viel mehr Nutzlast landen. Die Aeroshell beim MSL wiegt 1.950 kg, die Dragon für Erdorbitmissionen trocken 5.000 kg, dazu kommt noch der Treibstoff. De fakto wird es viel sinnvoller sein nur die Trägerrakete von SpaceX zu nutzen aber nicht ihre Kapsel in Form der Red Dragon. Das ist wie wenn sie zum Supermarkt einkaufen gehen. Da nehmen sie auch eine Einkaufstasche und keinen Koffer, der viel robuster und für einen anderen Zweck konzipiert wurde. Die Dragon ist nun mal dafür ausgelegt, dass Menschen sie betreten können um sie auf der ISS auszuladen und dass sie den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre übersteht. Auf dem Mars landet die Red Dragon mit kleinerer Geschwindigkeit (weniger kinetischer Energie) und es muss kein innendruck von 100 hpa in jedem Fall aufrecht erhalten werden. Genauso ist ein Koffer der eine Flugzeugreise und die Gepäcksortierung überleben soll robuster und schwerer als eine Einkaufstasche die nur von ALDI bis zu Ihnen halten muss.

Appendix Juli 2017

So verwundert es nicht, wenn der Vorschlag für die Red Dragon bei der letzten Runde bei Vorschlägen für Discovery Missionen durchfiel und ich rechne auch nicht viele Chancen für 2018 aus. Am 19.2.2017 verschob SpaceX den Start der Red Dragon von 2018 auf 2020, nachdem ein Jahr vorher das Projekt noch im Zeitplan war. Die Red Dragon wurde schließlich eingestellt als SpaceX bei der Dragon 2, der bemannten Dragon für ISS-Tansporte von der jahrelang favorisierten Landlandung auf die Seewasserung überging. Fünf Monate später stellte SpaceX das Projekt am 19.7.2017 ganz ein. Die Red Dragon reiht sich so in die lange Liste anderer SpaceX Projekte ein, die angekündigt wurden und wieder eingestellt wurden.

11 thoughts on “Red Dragon

  1. Vor allem ist die Dragon eins: Ein Druckbehälter. Für den Transport zur ISS ist das nötig, weil die Fracht ja durch Menschen ausgeladen werden muß. Und die haben nun mal im Vakuum Probleme.

    Eine Nutzlast für den Mars braucht aber diesen Druck nicht. Schließlich ist der Druck spätestens nach dem Ausladen weg, und das muß die Fracht aushalten können. Dann ist ein Druckbehälter aber absolut überflüssig, er erhöht nur das Gewicht und damit die Startkosten.

  2. Hallo Bernd,
    was hat dir SpaceX bzw. Elon Musk eigentlich getan, das alles was die machen von dir madig gemacht wird. Sollten die es wirklich schaffen eine so große Kapsel auf dem Mars landen zu lassen wäre das schon an sich eine große Leistung. Bisher haben die Russen es nicht geschafft (eine Marsmission erfolgreich abzuschließen) und auch wir Europäer haben da mit Beagle 2 unsere Erfahrungen gemacht.

    Sollten die es wirklich schaffen und dies für unter 1 Milliarde Dollar, wäre dies auf jeden Fall eine gute Argumentationshilfe für eine bemannte Marsmission in den 2020ern.

    Ich drücke den Leute da jedenfalls die Daumen.

  3. Hast Du Dir den Link durchgelesen oder den Artikel?
    Es geht nicht um SpaceX, auch taucht das nicht auf ihren Webseiten auf. Es ist eine (Schnapps)idee von Chris McKay die ich technisch analysiert habe. Es geht um eine Discovery Mission, also ein nicht bemanntes Programm so wie Messenger oder Dawn (beides Sonden aus diesem Programm) und afür gibt es auch nicht 1 Milliarde Dollar, sondern 420 Millionen.

    Mit SpaceX hat das nur insofern was zu tun als das ihre Hardware verwendet werden soll, die wie ich ausgeführt habe in der derzeitigen Form so nicht geeignet ist. Ich würde mich genauso äußern wenn jemand das CST-100 für eine unbemannte Landemission mit einem Costcap von 420 Millionen einsetzen würde.

  4. Ja ich habe den Artikel gründlich durchgelesen und wie bei jedem Artikel wo die Firma „SpaceX“ auch nur erwähnt wird hat dieser einen negativen Grundtenor.

    Vergl.:
    – Größenwahn bei SpaceX (http://www.bernd-leitenberger.de/blog/2011/04/07/grosenwahn-bei-spacex/)

    – Das Geschäftsmodell von SpaceX (http://www.bernd-leitenberger.de/blog/2011/05/11/das-geschaftsmodell-von-spacex/)

    – Die Satireserie

    – …

    Irgendwie ist alles was die machen aus deiner Sicht falsch und überall wo deren Hardware zum Einsatz kommt, kann nicht funktionieren. Du bist bei diesem Thema alles andere als objektiv! Ich freue mich über deren Projkete: http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/raumfahrt/bemannte-raumfahrt-privatunternehmer-will-den-mars-erobern_aid_651957.html

  5. Gibt es in dem Artikel etwas was fachlich falsch ist?

    Meinst Du im ernst für eine unbemannte Discovery Mission ist eine Red Dragon eine bessere Lösung als eine Aeroshell?

    Man kann an der Firma eigentlich nur ihre Konzepte kritisieren, denn sie überwiegen ja bzw., das realisierte ist noch nicht einsatzbereit oder schon wieder ausgemustert.

    Und die Ankündigungen hören ja nicht auf. Alle paar Monate was neues. Der Fokus Bericht geht ja auf die Ankündigungen bei der AIAA und einigen Interviews zurück die er gegeben hat. Nun will er ja schon in 10 Jahren auf dem Mars landen. Doch wie und wer soll das finanzieren? er selber? Mit der Falcon 9, die nach dem von Dir so gelobten Artikel „Musks Unternehmen hat deswegen mit der Rakete „Falcon 9“ ein Geschoss entwickelt, mit dem man fast zwei Millionen Kilo Material transportieren kann. “

    Ist unkritische Berichterstattung wie dort das was Du erwartest? Dann bist Du hier falsch.

  6. Wir haben in der Vergangenheit gesehen, dass bemannte Raumschiffe problemlos zu unbemannten Satelliten und Sonden umgebaut wurden um Geld zu sparen. Sicher, die Europäer und Amerikaner waren sich für solche Maßnahmen zu fein – aber die Sowjet Union war sehr erfolgreich damit.

    SpaceX ist gerade dabei die Dragon für bemannte Missionen mit Raketentriebwerken auszustatten, die ihr nicht nur als Fluchtmöglichkeit bei einem Fehlstart dienen sollen, sondern auch als reguläre Landmöglichkeit auf der Erde – bei der die Fallschirme nur noch als Reserve dienen sollen (ein Novum – die Sojus ist dem Fallschirm auf gedeih und verderb ausgeliefert).

    Viel braucht es dafür auf der Erde nicht. Die Endgeschwindigkeit im freien Fall dürfte deutlich weniger als 100m/s betragen (für einen Fallschirmspringer sind es um die 50-60m/s). Klar, auf dem Mars reicht die Luftreibung ohne Fallschirm nicht aus (und der Fallschirm stellt eine große Herausforderung dar), aber der Rest des Landemanövers ist auf dem Mars technisch nicht anders als auf der Erde.

  7. Die umgebauten Raumschiffe waren aber nichts weiter als Resteverwertung. Die Dinger standen schon fertig bezahlt in der Ecke, man brauchte sie nur noch zu starten.
    Im Gegensatz dazu müßte eine Red Dragon erst neu entwickelt, gebaut und vor allem bezahlt werden. Wenn aber alles völlig neu gemacht werden muß ist es aber viel sinnvoller, nicht irgend ein zufällig vorhandenes Konzept umzukonstruieren, sondern ein für den speziellen Einsatzfall optimiertes Gerät zu entwickeln.

    Warum hatten denn die umgebauten sowjetischen Raumschiffe so viel Erfolg? Weil sie Experimente an Bord hatten, die ohne (Erd-)Atmosphäre nicht funktionieren! Tiere und Pflanzen lassen sich nun mal schlecht im Vakuum halten.

    Eine Nutzlast für den Mars braucht aber gerade KEINE Erdatmosphäre, oder sie wäre späterstens nach dem Ausladen nutzlos.
    Dann wäre aber ein umgebautes Rauschiff bei dem mit viel Aufwand, Geld und Gewicht eine völlig unnötige Atmosphäre aufrecht erhalten wird das denkbar ungeeignete Transportmittel. Nicht nur das Raumschiff wäre deutlich teurer, man braucht auch noch für den Start des unnötig schweren Gerätes eine deutlich größere und teurere Rakete. Und das ausgerechnet zu einer Zeit, wo die Gelder für die Forschung eher knapper werden.

    Mal ein Vergleich: Niemand mit noch einem Rest Verstand würde versuchen eine Planierraupe mit einem Bus zu transportieren. Dazu sind andere Fahrzeuge viel besser geeignet. Wobei das absolut nichts mit dem Hersteller des Busses zu tun hat.

  8. Scheinbar hast du nicht gelesen was ich geschrieben habe. Die Voraussetzung ist, dass die Dragon zu dem Zeitpunkt für den bemannten Einsatz zu Ende entwickelt, getestet und gebaut ist.

    Außerdem ist es eine falsche Behauptung, dass man nur vorhandene Raumschiffe genutzt, nur lebende Fracht an Bord gehabt oder von der Atmosphäre keine Vorteile gehabt hätte.

    Man hat nach den vorhandenen Bauplänen eine ganze Reihe Raumkapseln auf Basis der Vostok neu gebaut für die Zenit Spionagesatelliten und die Foton Forschungssatelliten. Und anders als die Amerikaner hatten die Russen keinerlei Probleme mit Kühlung, Schmierung oder statischer Aufladung – weil eine Atmosphäre gegenüber reinem Vakuum nunmal eine ganze Reihe Vorteile bietet.

    Der Nachteil beschränkt sich auf das Gewicht – aber dank der Falcon Heavy ist das kein Problem. Bernd beschwert sich ja eher darüber, dass sie zu viel Nutzlast hat und nicht zu wenig …

  9. Übrigens flogen von den Zenit Satelliten mehrere hundert Stück. Wenn das nur „Reste“ waren, dann muss die SU ein verdammt großes bemanntes Raumfahrtprogramm vor der Weltöffentlichkeit versteckt haben.

  10. Sie haben das nicht versteckt, im Gegenteil: Kurz nach dem Flug von Gagarin wurde offiziell angekündigt, daß die Wostok-Raumschiffe in Serie gebaut werden. Durch die Medien geisterte damals die Zahl von 100 Stück pro jahr! Später hat man dann gemerkt, daß die Dinger für eine Mondlandung oder als Zubringer für Raumstationen nutzlos sind. Aber da lief die Produktion schon auf vollen Touren, und mann wollte wohl nicht zugeben daß man Mist gebaut hat.

    Was für eine Voraussetzung ist denn eine für benannte Einsätze in der Erdumlaufbahn gebaute Kapsel? Hier geht es ja gerade um eine unbemannte Kapsel für Marslandungen. Ob eine Anpassung an die völlig anderen Einsatzbedingungen billiger wird als eine Neukonstruktion ist sehr zweifelhaft.

    Klar KANN Technik die Vorteile einer Atmosphäre nutzen, aber nur wenn sie nicht auch ohne funktionieren muß. Oder was glaubst du weshalb man den Kram zum Mars schickt? Um etwas ungenutzt in der Verpackung liegen zu lassen muß man es nicht unbedingt erst zum Mars bringen, das geht auch auf der Erde. Das Zeug muß also raus aus der Kapsel, und dann ist die ach so schöne Atmosphäre ja doch weg.

    Der Nachteil beschränkt sich eben nicht nur auf das Gewicht, vergleiche doch nur mal die Kosten einer Falcon Heavy mit denen einer Falcon 9. Gerade bei der jetzigen US-Pleite sind höhere Kosten nicht nur ein Nachteil, sondern praktisch das Todesurteil für jedes Projekt. Die „Geld spielt keine Rolle“-Zeiten sind in der Raumfahrt längst vorbei, die gibt es nur noch in Hollywood-Filmen.

    Mal ganz abgesehen was man überhaupt transportieren will und wie die zum Mars gebrachte Fracht aus der Kapsel rauskommen soll. Diese Frage wird vorsichtshalber immer unter den Tisch fallen gelassen.

    Bleibt unterm Strich eine Fracht die nichts nutzt, mit einem möglichst ungeeigneten Gerät auf einer unnötig großen und teuren Rakete zu transportieren. Wenn das die Zukunft sein soll, dann gute Nacht Raumfahrt.

  11. Das Hauptproblem sehe ich auch in der Frage, WIE die Red Dragon denn nun „Great Science“ machen könnte, sowie, wie genau sie auf dem Mars landen soll – SpaceX magisches Landungssystem muss ja auch noch zuerst entwickelt werden. Vielleicht müsste man sie so umbauen, dass die Landestützen mit Rädern versehen sind, dann könnte man wenigstens etwas herumfahren und mit einer Schaufel Bodenproben ins Innere befördern, wo die Analysegeräte untergebracht sind.

    Beim Cost-Cap für Discovery-Missionen sind übrigens die Kosten für den Launcher stets ausgenommen. So lange die Modifikationen und die Instrumente, die die „Great Science“ tun sollen, nicht mehr als 420 – 80 = 380 Mio kosten, sollte es drinliegen. Aber ich sehe das ohnehin eher als einen PR-Stunt („SpaceX landet eine Kapsel, die „human rated“ ist, auf dem Mars!“) denn als ein richtiges, ernsthaftes Projekt an. Zumindest, so lange die Frage der Landung nicht gelöst ist.

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