Warum Raumsonden eine aktive Steuerung brauchen

So während der Upload des Buchblocks für Buch Nummer Sechs – und damit das letzte in diesem Jahr lauft ein neuer Blog. Etwas Reklame dafür gibt es dann wenn es in 1-2 Wochen lieferbar ist an dieser Stelle. Nachdem meine Kurzweilligen Blogs wohl keinen interessieren oder meine Blogleser Angst vor ihren Frauen haben und keinen Kommentar hinterlassen wollen, heute wieder einen tiefschürfenden Blogeintrag aus der Rubrik „Bernd erklärt die Raumfahrt“. Satelliten kommen ja im Extremfall ohne Steuertriebwerke aus. Für viele reicht es die räumliche Lage zu ändern. Das geht auch mit anderen Maßnahmen wie Drallrädern oder der Ausrichtung nach dem Magnetfeld mit metallenen und unter Spannung gesetzten Auslegern.

Kann man auch Raumsonden ohne Steuerungsmöglichkeiten bauen? Nun die ersten hatte keine, doch dazu später mehr. Fangen wir an mit einem ersten Beispiel. Wir schicken eine Raumsonde zum Mond. Nun gibt es erst mal Fehler beim Einschuss. Eine Stufe berechnet zwar die Bahn laufend neu, aber zwischen zwei Berechnungen beschleunigt sie weiter. Bei 10-20 Bestimmungen pro Sekunde und 0,5 – 2 g Beschleunigung resultiert ein Fehler von rund 1 m/s. Je langsamer die Stufe beschleunigt desto kleiner ist der Fehler. Bei der letzten Ariane 5 Mission waren es z.B. nur 0,3 m/s. Continue reading „Warum Raumsonden eine aktive Steuerung brauchen“

Frauenzimmer

Da ich, solange mein PC gerade mal wieder funktioniert, den zweiten Band des Raketenlexikons fertig stellen will (das wird hoffentlich morgen der Fall sein), heute nur ein kleiner Blog mit einem seichten Thema, zur Unterhaltung. Ich habe nun ja auch Zeit nachmittags Fernsehen zu gucken und bin während meines Urlaubs da bei Frauenzimmer um 16:30 bei Vox hängen geblieben. Das ist so ne Art öffentlicher Kaffeeklatsch von einigen mehr oder weniger prominenten Frauen. Ich fand die Äußerungen ganz interessant, weil ich den Großteil nicht in der Öffentlichkeit wiedergeben würde. Eine der Damen ist z.B. Yasmina Fiali, die mit einem deutschen Ex-Profifußballer verheiratet ist. In den fünf Folgen die ich bislang gesehen hatte enthüllte sie, dass er nichts von Computertechnik versteht („Wo stecke ich das Kabel in den WLAN Drucker rein?“), zimperlich ist und bei kleinsten Beschwerden auf todkrank macht und dass sie nur so tut, als würde es sie interessieren wenn er über Fußball redet (und das bei einem Ex-Nationalspieler :-() Klingt für mich als würde die Ehe nicht mehr lange halten. Zumindest würde ich mich hüten so viel privates preiszugeben. Ansonsten wird auch viel gelästert aber man sieht auch die Unterschiede zwischen Männer und Frauen. Continue reading „Frauenzimmer“

Russland ist kein Vorbild

Heute bin ich mal in der Laune, mich wieder bei einigen unbeliebt zu machen. Rühri kann mich schon mal überall als Gegner der russischen Raumfahrt verunglimpfen. Ich bekomme ja immer wieder Mails und auch Kommentare hier im Blog, man möge doch diese oder jene russische Trägerrakete verwenden oder dieses russische Triebwerk und überhaupt hätten es die Russen raus wie man alles preiswert produzieren könnte und die ESA/EADS/Arianespace wären viel zu teuer.

Ich halte das für völligen Blödsinn

Warum? Nun weil verkannt wird, was die Preistreiber bei einer Rakete sind und wie sie produziert wird. Das teure an einer Rakete ist die Arbeit. Es werden so wenige hergestellt, das vieles nicht automatisierbar ist und selbst wenn, dann machen Kontrollen einen großen Kostenfaktor aus. Bei der Saturn V entfielen nur 6 % der Herstellungskosten auf die Materialen, 28 % auf die Fertigung und 66 % auf die Qualitätskontrolle. Eine Rakete ist vereinfacht gesagt so teuer, weil sie noch viele Leute von Hand daran arbeiten und vor allem viel kontrollieren und prüfen. Das machen in der Regel qualifizierte Techniker, die dafür gut bezahlt werden. Die Fertigung ist damit eher mit Einzelanfertigungen vergleichbar. Schon der Vergleich mit Großraumflugzeugen hinkt, weil dort schon mehr automatisiert wird und die Produktionsserien größer sind. Verglichen mit einem Flugzeugbau ist das wie der Vergleich der Fertigung der S-Klasse mit einem Maybach. Continue reading „Russland ist kein Vorbild“

Die Railgun Teil 2

Das Thema einer Railgun hat mich nicht losgelassen. Die ideale Railgun sollte ja eine möglichst hohe Beschleunigung aufweisen um die Beschleunigung möglichst klein zu halten. Da der Aufwand auch um so größer ist, je größer die Masse ist, sollte ein erstes Projekt also eine möglichst kleine Masse beschleunigen, die aber so robust ist, dass sie sehr hohe Beschleunigungen aushält.

Irgendwann machte es dann „klick“. Es gibt tatsächlich schon heute eine exotische Weltraumanwendung, bei der dies zutrifft und die daher ideal für eine Railgun wäre, wobei diese viel kleiner als das von mir beschriebene Exemplar im ersten Teil sein kann.

Es sind die Weltraumbestattungen: Urnen wiegen wenig und sie halten viel aus. Hier ein Szenario:

  • Um Weltraummüll zu vermeiden sollte die Urne gleich auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Zusammen mit den Verlusten für den Luftwiederstand rechne ich mit einer nötigen Endgeschwindigkeit von 12,5 km/s.
  • Ich gehe von den Daten eines US-Tests für die Marine aus: Beschleunigungsstrecke 30 m, Endgeschwindigkeit 2520 m/s. Projektilmasse 3,2 kg. Energie 10,64 MJ. Erreichbar sollen bis 2016 64 MJ sein.
  • 64 MJ reichen aus um 800 g auf 12,5 km/s zu beschleunigen: Ausreichend für eine Urne.

Ausgehend von den 30 m Beschleunigungsstrecke für 2520 m/s Endgeschwindigkeit kann man eine Beschleunigungsstrecke von 750 m für 12,5 km/s errechnen. Eine solche Kanone könnte man also leicht auf einem Berghang in Deutschland unterbringen (sie sollte wenn sie die Fluchtgeschwindigkeit erreichen soll, möglichst steil nach oben ragen, ideal wäre ein 750 m hoher Turm, so wird die Erdatmosphäre möglichst schnell passiert). Continue reading „Die Railgun Teil 2“

Mit der Railgun in den Orbit

Bei den Diskussionen über die Reduktion der Startkosten vergisst man eine Möglichkeit: Einen Teil der Startenergie nicht durch eine Rakete aufzubringen. Nun mit einem Flugzeug wird man nicht mehr als Mach 1-3 schaffen, wobei die Nutzlast stark abnimmt und RAMJETS und SCRAMJETS sind immer noch experimentell und brauchen selbst einen Antrieb der sie auf Mach 2-3 beschleunigt. Was jedoch geht, ist die Nutzung einer elektromagnetischen Kanone.

Es gibt zwei Hauptgattungen die Railgun und Coilgun. Sie beschleunigen beide mittels einer Wechselwirkung von elektromagnetischen Feldern wobei im einen Fall die Lorenzkraft und im anderen Fall Magnetfelder die Beschleunigung erbringen. Auf dieser Basis entstanden schon Kanonen die kleine Metallkugeln auf die Geschwindigkeit von Satelliten beschleunigen – benutzt z.B. um Meteoritenschutzschilde zu testen oder Meteoritenkrater künstlich zu erzeugen aber auch die Magnetschienenbahn, die etwas anders das gleiche technische Grundprinzip umsetzt. Die US Army arbeitet an einem Geschütz das Mach 7 (rund 2100 m/s) Geschossgeschwindigkeit erreicht und bis zu 64 MJ Energie aufweist – das wäre immerhin bei dieser Geschwindigkeit ein 29 kg schweres Projektil. Continue reading „Mit der Railgun in den Orbit“