Nachlese zum Falcon 9 Jungfernflug

 144 total views,  2 views today

Eigentlich hatte ich erwartet, nach dem Jungfernflug gäbe es nun etwas mehr Informationen über die Falcon 9 und den Flug. Aber erst heute taucht ein Statement im typischen SpaceX Stil auf. Dieser SpaceX Stil – keinerlei Daten, gemischt mit falschen oder fragwürdigen Vergleichen, meistens auf Basis falscher Daten finde ich nervig. Kein Wort davon, dass der Orbit falsche Parameter aufweis, kein Wort von dem starken Rollen zum Ende des Betriebs der zweiten Stufe und das gefährliche Rollmanöver direkt nach dem Start.

Eigentlich hätte ich mehr Jubel, stolzes Präsentieren von Performancewerten wie der Nutzlast oder Orbitparametern erwartet. Zahlen sprechen eine deutliche Sprache. Bei Arianespace kann jeder bei den Übertragungen in Realzeit den Plot der Aufstiegsbahn sehen, auch wenn es keine Onboardkamera gibt, was sicher auch da interessant wäre.

Mich macht so was stutzig. Vielleicht ist einiges mehr nicht nach Vorschrift gelaufen. Vielleicht deutet das fehlende Eingehen der Kommentatoren auf die Anormalien darauf hin, dass sie bekannt waren – und man im Zeitdruck startete um wenigstens etwas vorweisen zu können. Elon Musk als Finanzier fällt ja aus. Er ist ja nun pleite und die Firma ist darauf angewiesen dass sie möglichst bald weitere Gelder von der NASA bekommt. (Was ja so gern bei der Diskussion um „private“ Firma vergessen wird: Die Firma hat nach Angaben von Elon Musk bisher 350-400 Millionen Dollar in die Entwicklung der Falcon 1+9 gesteckt. Von der NASA bekam sie bisher 349 Millionen Dollar. Dazu kommen noch die beiden von der Air Force finanzierten ersten beiden Starts der Falcon 9 in Höhe von 14 Millionen Dollar. Investoren haben also den kleinsten Teil der Summe aufgebracht (Elon Musk, der wahrscheinlich den größten Teil beisteuerte, steht für 100 Millionen Dollar. Nur: das ist eine Vorfinanzierung. Dem müssen nun auch Flüge folgen. Es gilt also recht schnell im Zeitplan vorranzukommen. Diese Zahlungen sind auch die Ursache für die drei letzten Jahre mit positiver Bilanz. Man sollte vielleicht als Vergleich mal den Konkurrenten OSC benühen, der vond er NASA weniger Geld für die Taurus II bekommt und nicht so hochgejubelt wird).

Die NASA hat schon einen COTS Flug erlassen wenn die anderen beiden mit geänderten Zielen durchgeführt werden. Vertrauen in die Firma? Angesichts überschrittener Zeitpläne und Bankrott des Hauptfinanziers wohl kaum. Wahrscheinlich ist SpaceX nun abhängiger von NASA Zahlungen als jede andere US Raumfahrtfirma und die NASA verzichtet lieber auf einen Fkug als gar nichts mehr für ihre Millionen zu bekommen.

Auch wenn der Jungfernflug wieder so viele neue widersprüchliche Zahlen brachte (so passen Treibstoffangaben z.B. nicht zu dem Startgewicht, außer die Falcon 9 hat einen strukturellen Anteil von 14,1 %, doch dann würde sie kaum Nutzlast transportieren). Eines ist klar: Die Nutzlast wird nach unten korrigiert werden. Beim letzten Test der Oberstufe vor dem Start gab SpaceX die Brenndauer der zweiten Stufe mit 329 s an. Sie brannte 333 s und erreichte einen zu niedrigen Orbit. Alleine der höhere Treibstoffverbrauch bewirkt einen Nutzlastverlust von rund 500 kg. Den gleichen Effekt gab es bei der ersten Stufe, da ist er aber schwerer berechenbar.

Mal sehen wie es weitergeht. Ich hoffe dass der nächste Flug bald kommt und das ist der erste COTS Flug. Ich glaube die NASA duldet solche Geheimniskrämerei bei ihren Missionen nicht. Die Presskit bei anderen Missionen enthalten normalerweise detaillierte Angaben über den Träger. so hoffe ich kann man bald ein vernünftiges Datenblatt erstellen. Bisher geht es ja nur durch Rückrechnen, was wegen verwirrender Zahlenangaben (Schub der zweiten Stufe z.B. mit 411, 427 und 445 kN angegeben, Brennzeit mit 329, 345 und 354 s) auch nicht möglich ist. Da war es ja früher einfach die Daten russischer Raketen zu rekonstruieren, denn die waren wenigstens konsistent.

Auch sonst ist diese Informationspolitik ja der von Russland zu vergleichen: Keine Daten, dafür Propaganda. Weitgehend staatlich finanziert sind sie ja schon. Vielleicht benennen sie sich ja bald um in „Rkk SpaceX“ oder „KB SpaceX“…..

Okay, da es von SpaceX keine Erklärung gibt für die Dinge die nicht normal sind:

Direktes drehen nach dem Start um 90 – ist definitiv nicht eine kleine Anomalie sondern eine gravierende Fehlfunktion. Alle Träger fliegen absolut senkrecht nach oben um eine Kollision mit dem Startturm zu vermeiden. Erst danach gibt es ein Rollmanöver, meistens um die Kommunikationsantenne in eine ideale Position zu drehen (bezüglich der aerodynamischen Belastung ist das Rollmanöver ja invariant). Ich denke das freut auch nicht die Range Safety, die ja am Schluss den Start aufgehalten hat.

Die Brenndauer der ersten Stufe habe ich nach Ausmessen des Videos auf 182,08 s nach dem Abheben (Countdownuhr und Sprecher hinken hinterher) bestimmt. Auch das ist 4 s länger als nach den SpaceX Angaben. Die der zweiten (leider wegen Bildausfall nur am Kommentator festgemacht) zu 332,76 s ermittelt. Auch das ist länger als angegeben – beides zusammen spricht für einen deutlich zu hohen Treibstoffverbrauch. Mal sehen wie es sich auf die Nutzlast auswirkt.

Die schwerwiegendste Anomalie ist das die zweite Stufe zum Ende der Brennzeit praktisch ungesteuert flog. Sie rollte nicht nur, sie taumelt um die anderen Achsen (erkennbar dafür das immer mehr der Erde ins Blickfeld kommt. Ob der Brennschluss da geplant war oder durch abreißenden Treibstofffluss oder den Bordcomputer ausgelöst, weil keine Steuerungsmöglichkeit mehr besteht, kann man nur mutmaßen. Da ein zu niedriger Orbit erreicht wurde (237 x 273 km nach NORTAD Radarvermessungen – übrigens auch eine Differenz zu SpaceX die von 99,8 x 101 % reden – seit wann spricht man bei Orbits von Prozenten – bezogen auf den Radius gemessen vom Erdmittelpunkt sind übrigens 1 % 66 km. -0.3 % eines GTO Transferorbits führen übrigens beim ersten Durchlauf zum Verglühen….) vermute ich eher das letzte. Über die durch das Taumeln induzierten Kräfte kann man nur spekulieren.

Und die erste Stufe konnte nicht geborgen werden. Man fand nur ein Trümmerfeld – letzteres lässt auf eine Desintegration schließen. Nur der Aufprall auf das Wasser kann das nicht verursachen (es sind schon nur verbeulte Tanks der Delta Stufe aus dem Orbit zurückgekommen. Treibstofftanks sind voluminös und treffen mit niedriger Geschwindigkeit auf das Wasser auf – sie sollten vielleicht verbeulen oder Löcher bekommen, aber sich nicht zerlegen). Ob allerdings eine Stufe aus Aluminium (Schmelzpunkt 660C) ohne funktionierenden Thermalschild den Wiedereintritt mit >3000 m/s übersteht könnte bezweifelt werden. Das beeinflusst zwar nicht die Performance, aber sicherlich die Kalkulation, stecken in der ersten Stufe z.B. 9/10 aller Triebwerke….

Da wird SpaceX einiges nachzubessern haben.

Was sagt der erste Testflug aus? Eigentlich recht wenig. Es ist eben nur ein Flug. Zumindest bei den Betreibern von Kommunikationssatelliten zählen Erfolgsstatistiken über eine größere Flugzahl. Irgendwelche Vergleiche mit Jungfernflügen anderer Träger sind da nicht sehr sinnvoll – am wenigsten der mit Ariane 5, der so gerne genommen wird – bei beiden fehlgeschlagenen Flügen hatte Arianespace noch Modelle verfügbar, die einspringen konnten wenn nachgebessert werden musste. Das hat SpaceX nicht. Und die Firma ist neu. Auch Ariane brauchte einige Flüge bis die ersten Satelliten von nicht ESA Staaten kamen, das wird gerne vergessen. Nicht umsonst warten bisher alle potentiellen Interessenten ab oder die bisherigen Aufträge kommen erst nach den Flügen zur ISS so dass sie noch gekündigt werden können (hat ja schon der erste Kunde getan). Doch auch für die NASA ist es recht risikoarm, wenn man von dem schon vorher bezahlten Geldern mal absieht. Wenn ein Flug nicht klappt, ist es nicht ihr Problem. Sie zahlt für 20 t zur ISS und wenn SpaceX eben anstatt 12 nun mehr Flüge für diese Frachtmenge braucht muss sie das nicht jucken.

6 thoughts on “Nachlese zum Falcon 9 Jungfernflug

  1. Den letzten Satz verstehe ich nicht ganz.

    Zumindest wenn man nach der SpaceX Seite geht (ok, erster Fehler), dann kann die Dragon nominal bis zu 6t Fracht in den Orbit bringen und hat 1300kg Treibstoff. Bei 10,5t nominaler Nutzlast der Falcon 9 würde das für ein Gewicht der Dragon Kapsel von 3,2t sprechen. (Oder hast du da andere Angaben?)

    Die Dragon ohne Fracht wöge also 4,5t. Um die 20t mit 12 Flügen in den Orbit bringen zu können, müsste sie knapp 2t Fracht transportieren. Was für eine geplante Nutzlast der Falcon 9 von 6,5t spräche (eine Tonne weniger als die Soyuz) und auch reichen würde, wenn sie die versprochen 10,5t nie erreicht.

    Was übersehe ich da?

  2. Man muss sich nur auf der SpaceX Seite das rausscuehn was einem gedällt und man kommt auf jedes Ergebnis das man haben will….

    Klar sollte doch sein, dass eine massive Druckkapsel die den Wiedereintritt übersteht nicht um so viel leichter als eine Progress oder Cygnus sein kann, die dies nicht tut.

    Zumindest für die Dragon gibt es Dokumente von anderen Stellen. 2007 sprach die NASA bei der Vorstellung der Gewinner von cOTS von 1.700 kg Fracht bei 8.500 kg Startmasse (darauf beruht auch der transportkontrakt von 20 t Fracht bei 12 Flügen) und 2008 sprach SpaceX bei der Vorstellung der Aerodynamiksimulation von 2.550 kg Fracht bei 8.750 kg Startmasse.

    Allerdings ist das Block I Design wie man im Userguide nachlesen kann auf 6.800 kg Maximalnutzlast beschränkt. Das Block II Design (wann das kommt steht nirgendwo) soll mal 9.400 kg zur ISS bringen können. Solange der Vertrag mit der NASA bei 1.700 kg pro Flug steht sehe ich keinen Grund eine andere Zahl zu erwähnen, denn warum sollte SpaceX denn mehr Flüge absolvieren als nötig?

    Noch eine kleine Nachlese:
    Im Presskit spricht SpaceX sogar von nur 174 und 297 s Brennzeit, wenn das stimmt, dann hat die Rakete erheblich mehr Triebstoff verbraucht (oder der spezifische Impuls der zweiten Stufe an dem ich immer Zweifel hatte ist eben doch nicht so hoch) als gebraucht. Bei 36 s längerer Brennzeit sind das über 4200 kg! Also entweder stimmt das Presskit überhaupt nicht oder SpaceX hat ernste Probleme….
    http://www.spacepolicyonline.com/pages/images/stories/Falcon9TestFlight1_Press_Kit_Final1.pdf

  3. Längere Brenndauer muss nicht unbedingt niedrigeren Isp bedeuten. Es kann auch heißen, dass die Triebwerke einen geringeren Treibstoffdurchsatz haben und folglich weniger Schub liefern, und somit für das benötigte Delta_v entsprechend länger laufen müssen. Natürlich steigt auch dadurch der Treibstoffbedarf bzw. sinkt die Performance der Rakete, aber nicht so stark, wie es bei verringertem Isp der Fall wäre.

    Das Oberstufentriebwerk ist laut Press Kit im Schub regulierbar (zumindest, wenn ich das richtig verstehe). Wir wissen nicht mal, ob es bei 100% lief, und wir wissen auch nicht, bei welchem Schubwert der optimale Isp erreicht wird. Wäre ich Leiter von so einem Teststart, würde ich sogar das Triebwerk mit zunehmendem Erreichen des Zielorbits von Maximalschub langsam auf Minimalschub runterregulieren, um zu testen, ob das alles so funktoiniert wie geplant.

    Im Press Kit heißt es bei den Zeitangaben übrigends: „Times above are based on a sample Falcon 9 mission flight time line, and actual timing will vary with specific mission requirements.“ Wahrscheinlich gehört auch der aktuelle Entwicklungsstand der Rakete zu den „mission requirements“.

    Nervig ist natürlich, dass keinerlei Gewichtsangaben für die Testnutzlast genannt werden. Damit ist alles weitere pures Rätselraten.

    Andererseits hängt die Frage, ob SpaceX Erfolg haben wird, nicht an ein paar technischen Daten, und ob am Schluss 60%, 80% (was ich für wahrscheinlich halte) oder doch 100% der derzeit antizipierten Nutzlast erreicht werden. Entscheidend ist vielmehr, ob es denen gelingt, die Geschäftsprozesse unter Kontrolle zu bekommen: Kosten im Zaun halten, Fehler der Vergangenheit korrigieren und keine neuen Fehler machen, Produktions- und Startrate hochfahren. Und das werden wir immer erst in einigen Jahren wissen.

    Kai

  4. Ich gebe Dir recht dahingehend, dass bei SpaceX mit konkreten Angaben vieles im Argen ist (auch daher der Vergleich mit den Russen, da musste man auch aufgrund von wenigen Angaben über Simulation die wichtigsten Parameter der Rakete bestimmen).

    Eines ist klar: Den höchsten ispez gibt es bei vollem Schub (höchster Brennkammerdruck). Da die Rakete zum Schluss hin ins Taumeln kam, würde ich nicht davon ausgehen dass der Schub runtergefahren wurde, denn je kleiner er ist desto eher dürfte das Subsystem noch mit den Kräften fertig werden. Ich gebe Dir aber insofern recht, dass SpaceX nicht vor dem Start wusste welchen Schub sein Triebwerk haben wird – sie haben nämlich nie unter Vakuum getestet.

    Ich verstehe nicht den Sinn der Sache, wenn man seit Jahren weiss welche Nutzlast die Rakete hat (DSQU) im Presskit irgendwelche generischen Angaben zu machen. Wenn insbesonderes der aktuelle Wert höher als die dortigen Angaben ist, dann sieht es eher so aus, als wäre der ganze Treibstoff verbraucht worden und damit gerade noch ein Orbit erreicht worden.

    Das ganze erinnert mich an den vierten Start der Falcon 1, die auch einen falschen Orbit erreichte. Auch damals gab es eine zweite Zündung nach einem halben Umlauf, der den Orbit zirkularisierte. Später fand sich in einem Dokument einer Präsentation, dass dieser zweite Impuls dazu diente die Tanks zu lereren um die Performance der Rakete zu bestimmen – das überhaupt so der geplante Orbit auch nur halbwegs erreicht wurde wahr reiner Zufall. Wenn dem heute so auch ist, dann wäre es interessant die Nutzlast der Falcon 9 zu wissen, denn größer dürfte sie dann nicht sein.

    Ich weiss nicht was genau los ist, aber das die Firma so wenig nach dem Start verlautet (viel weniger als nach den ersten fehlgeschlagenen Testflügen der Falcon 1) obwohl ein Orbit erreicht wurde, macht mich stutzig. Sollte die Falcon 9 dass gleiche Problem wie die Falcon 1 haben (die von SpaceX angegebene Nutzlast vor dem Erststart wurde nicht erreicht – anstatt 670 kg lag sie bei maximal 420 kg), dann hat die Firma ein Riesenproblem.

    Über irgendwelche Zukunftsprognosen mache ich mir keine Gedanken, dass wird die Zukunft zeigen. Das Hauptproblem von SpaceX ist OSC – sie entwickeln einen Träger mit derselben Nutzlast sind direkte Konkurrenten beim Transport und OSC ist „etabliert“, das bedeutet wenn nicht OSC massive Probleme bekommt dürfte bei der NASA die Firma es leichter haben weitere Aufträge zu erhalten als der Newcomer.

  5. Was man SpaceX allerdings zu gute halten kann, ist, dass sie erfolgreicher sind als die Südkoreaner, deren Naro den zweiten Fehlstart hingelegt hat.

    Das Budget lag dabei in der Größenordnung der Falcon 9 ($400 mio) … für eine Rakete die nichtmal die revidierte Leistung der Falcon 1 erreicht …

    Man findet halt immer einen, der noch schlechter ist.

  6. … man kann auch unpassende Vergleiche ziehen. Von der Summe entfiel fast die Hälfte auf den Aufbau des Weltraumbahnhofs, den es ja vorher nicht gab. Dagegen hat die USAF das alte LC-40 Pad vorher gesprengt und vollständig demontiert, sodass SpaceX nur einen neuen Startturm errichten konnte. Auf alle anderen Ressourcen vom KSC kann natürlich auch zurückgegriffen werden. Also müsste man wenn man die Kosten mitrechnet dann auch noch die ganzen Milliarden hinzuzählen die seit 1948 ins KSC geflossen sind. Eine neue Startbasis ist recht teuer. Auch der Startplatz der Sojus in Kourou kostet 320 Millionen Euro. Die Shuttle Startrampe in Vandenberg sogar 3,2 Milliarden Euro.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Diese Website verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahre mehr darüber, wie deine Kommentardaten verarbeitet werden.