Tag: 8. Juni 2008

Ja anders kann man es nicht beschreiben. Am 30.5.2008 gab die Firma den ersten erfolgreichen Test einer 5 Triebwerke Konfiguration ihrer Falcon 9 an. Das habe ich zum Anlass genommen, ihre Webseite neu zu besuchen und zu sehen ob es neuere Daten gibt. Und die gab es.

Es gab nicht die Daten die ich haben wollte – Abmessungen, Voll und Leermassen der Falcon 9. Dafür wurden erneut die Nutzlastangaben angehoben. Als die  Rakete vorgestellt wurde, waren es noch 3400 kg in GTO und 9300 kg in LEO. Nun sind es schon 11.3 t in LEO und 4.75 t in GTO. Bei der Falcon 9 Heavy stieg die Nutzlast sogar von 9.65 auf 15.9 t in GTO – um das 1.6 fache.

Da müssten selbst Laien stutzig werden. Experten sind wohl mehr verärgert, weil es keinerlei Daten gibt, um diese Zahlen zu verifizieren. Man kann dann anhand der spezifischen Impulse, Voll- und Leeermasse  die Nutzlast berechnen – Nicht ganz exakt, es gibt Dinge die man summieren muss, wie die genaue Form der Aufstiegsbahn, die Gravitationsverluste, den Luftweiderstand. Doch diese machen nur einen kleinen Anteil an der Gesamtgeschwindigkeit aus, welche die Rakete erreichen muss – Die Differenz liegt bei maximal 800 m/s zwischen einer günstigen und einer schlechten Auslegung, bei einer Gesamtgeschwindigkeit von etwa 9000-9800 m/s für einen erdnahen Orbit, davon 7800 m/s für das Erreichen der Bahn, der Rest für das Erreichen der Bahnhöhe, Luftwiederstand und Hebearbeit.

Die Nutzlast einer Rakete kann man so auf etwa 10 % genau errechnen wenn man sie nicht kennt. Und danach ist das einfach nicht möglich. Über Differenzberechnungen zwischen der Falcon  9 und der Heavy Version kann man die Stufenvollmassen errechnen und die Leermassen abschätzen Nimmt man die entsprechenden Daten für Verluste der Falcon 1 so kommt man auf 7450 kg für LEO und 1494 kg für GTO für die Flacon 9 und auf 17.3 t in LEO und 7 52 t in den GTO für die Falcon 9 Heavy. Für über 15.t GTO müsste die Flacon 9 Heavy sogar Energie aus dem Nichts gewinnen können – sie erreicht nicht die Geschwindigkeit für die Bahn, selbst wenn man den Aufstieg nicht berücksichtigt.

Selbst innerhalb der SpaceX Angaben sind die Daten nicht kohärent. Würde die Falcon 9 tatsächlich 11290 kg in LEO transportieren, so blieben davon nur 3060 kg in GTO übrig und von den 29.6 t in LEO bleiben noch 9.7 t in GTO bei der Heavy übrig.

Das Interessante ist, das die Nutzlastangaben der einzigen Rakete, die als Hardware existiert laufend nach unten korrigiert werden. 2005 waren es noch 670 kg für die Falcon 1 in LEO, nach dem zweiten Fehlstart waren es 570 kg und nun ist man bei 420 kg angekommen. Die Voll/Leermassen wurden leicht nach unten korrigiert (21 t Vollmasse anstatt 22 t bei der ersten Stufe bei gleicher Leermasse) und die spezifischen Impulse auch um 100 m/s gesenkt. Vor allem aber hat man wohl die "Verluste", also das was man aufwenden muss um den Orbit überhaupt zu erreichen, berücksichtigt. Diese liegen bei der Falcon 1 nun bei 1769 m/s – in einem normalen Bereich für einen solchen Träger.

Warum schreibe ich dies? Nun ich gehe mal davon aus, dass die meisten Leser meines Blogs sich für Raumfahrt interessieren, aber nicht die genauen technischen Zusammenhänge nachberechnen können. Es gibt jedoch einfache Methoden sich von der Glaubwürdigkeit von Angaben zu überzeugen und man macht dies – wie überall in der Technik – durch Vergleiche. Vereinfacht gesagt: Zwei technisch ähnliche Geräte sollten in etwa die gleichen Leistungsdaten haben. Bei einer Rakete ist dies die Nutzlast, bei einem Rechner die Geschwindigkeit bei einem Auto vielleicht die Höchstgeschwindigkeit oder Beschleunigung.

Die Falcon 9 ist eine zweistufige Rakete mit den Treibstoffen LOX/Kerosin. Die Falcon 9 Heavy ist noch nicht genau beschrieben, die Triebwerke zünden mit Sicherheit alle gelichzeitig, doch ob dann die zentralen Treibwerke länger brennen weis man nicht, das wäre dann eine zweieinhalb Stufen Rakete. Also sucht man nach einem Modell mit ähnlicher Größe und den gleichen Treibstoffen. Man findet schnell die Zenit als Vergleich:

Bei der Zenit handelt es sich um die modernste sowjetische Rakete, mit Hochdrucktriebwerken, leichten Tankstrukturen und einem großen Triebwerk anstatt 9-27,r wie bei der Flacon 9. Tendenziell sollte die Zenit also bei gleicher Startmasse mehr Nutzlast transportieren. In ihr stecken auch 30 Jahre Erfahrung mit der Entwicklung von Trägerraketen und nicht ein Team von Laien rund um einen Internet Millionär. Trotzdem soll die Falcon 9 überall bessere Werte aufweisen. Das ist einfach technisch nicht möglich. Das ist wie wenn jemand behauptet dass er mit seinem Golf einen Porsche überholen will.

Warum schreibe ich dies?  SpaceX will ihre Raketen verkaufen, sie wenden sich also an Kunden, die Satelliten starten wollen. Es mag sein, das Laien sich durch die leicht lesbaren, aber fachlich falschen Blogs von Elon Musk täuschen lassen, aber wohl kaum Leute die Fachkenntnis haben (er vergleicht z.B. die Flacon 9 mit der Sojus und sagt, mehr Triebwerke würden die Zuverlässigkeit erhöhen. Was er vergisst: Die Sojus hat zwar 20 Düsen, aber nur 5 Triebwerke (Oder er kennt sich in Raketentechnik so wenig aus, dass er nur Düsen zählt und nicht weis, das ein Triebwerk mehrere Brennkammern und Düsen haben kann). Weiterhin hat man viele Jahre gebraucht, um alle Fehler in der Sojus zu finden, deswegen ist sie heute so zuverlässig. Im allgemeinen gilt beim Raketenbau: Je weniger Triebwerke desto weniger Fehlerquellen hat ein Träger.)

Glauben sie dass kommerzielle Kunden, die ihre Satelliten schon mit anderen Trägern gestartet haben, sich von solchen plumpen, falschen Angaben täuschen lassen, von Vergleichen die zwar Erinnerungen wecken (Der Hinweis auf die Form des Injektors, die erstmals bei Apollo erprobt wurde – anders ausgedrückt, er setzt 40 Jahre alte Technologie ein), aber eben nichts konkretes aussagen? Für Kunden zählen fehlerfreie Flüge, das Einhalten von Zeitplänen und natürlich auch das Geld. Doch damit alleine kann man keine Kunden ködern. China bekam Ende des letzten Jahrtausends viele Starts, als es eine große Nachfrage gab. Einige Fehlstarts mit Opfern unter der Zivilbevölkerung und die fehlende Aufklärung der Ursachen führten dazu, dass keine Versicherung bereit war, einen Start zu versichern. Das war dann den Kunden zu riskant. Seitdem hat die "Große Mauer Launch Company" keine Starts mehr ergattern können. Dabei ist China sogar noch billiger als SpaceX und kann recht schnell einen Start durchführen, während SpaceX mindestens 2 Jahre hinter dem eigenen Zeitplan hinterherhinkt und noch keinen erfolgreichen Start vorweisen kann.

Elon Musk: Bring Daten, rede Klartext und versuch mich nicht reinzulegen!