Nun lös ich mal auf …
Das Rätsel um die kleinste Rakete der Welt. Ich dachte Niels meldet sich noch, aber der scheint derzeit ganz fleißig die Tankmassen zu optimieren.
Ich gebe zu, wenn man gerade ein Buch über US-Trägerraketen fertiggestellt hat und dazu etliche Dokumente gelesen hat, dann ist man im Vorteil. Für das Buch habe ich auch ATK’s Product Catalog verwendet und da findet man zu etlichen Feststoffantrieben technische Daten. So auf Seite S.44 auch eine Zusammenfassung aller Basidaten von Star Motoren. Aus denen habe ich die Rakete gebaut:
| Startmasse [kg] |
Nutzlast [kg] |
Verkleidung [kg] |
Geschwindigkeit [m/s] |
Verluste [m/s] |
|
|---|---|---|---|---|---|
| 168,4 | 1 | 1 | 9400 | 0 | |
| Stufe | Anzahl | Name | Vollmasse [kg] |
Leermasse [kg] |
Spez.Impuls (Vakuum) [m/s] |
| 1 | 1 | Star 20 Spherical | 123,4 | 8,64 | 2295 |
| 2 | 1 | Star 13A | 38 | 5 | 2814 |
| 3 | 1 | Star 6B | 6 | 1 | 2815 |
Bei 1 kg Nutzlast hat man noch 189 m/s mehr als gewünscht oder 1,18 kg auf die Zielgeschwindigkeit. Die Rakete wiegt gerade mal 170 kg beim Start. Alle Antriebe sind nach ATK auch geflogen. (die Ausgabe ist leider auf 0 Dezimalstellen gerundet. Gerechnet wurde mit den realen Stufenmassen)
Mit den Angaben von Fabian habe ich eine noch leichtere Lösung:
Stufe 1: Star 13B
Vollmasse: 47
Leermasse: 6
spez. Impuls: 2200 (geschätzt)
2. Stufe: Star13A
Vollmasse: 38 kg
Leermasse: 5 kg
spez. Impuls: 2808 m/s
3. Stufe: Star13A
Vollmasse: 38 kg
Leermasse: 5 kg
spez. Impuls: 2808 m/s
4. Stufe: Star 6
Vollmasse: 6,11kg
Leermasse: 1,25kg
spez. Impuls: 2813 m/s
5. Stufe: Star 6
Vollmasse: 6,11kg
Leermasse: 1,25kg
spez. Impuls: 2813 m/s
ganze Rakete: 137,22kg (mit 1kg Nutzlastverkleidung und 1kg Nutzlast)
Endgeschwindigkeit: 9505 m/s
Der Artikel zur Tankdurchmesseroptimierung wird noch etwas auf sich warten lassen, weil ich noch kugelförmige Tanks mit einarbeiten möchte.
Viele Grüße
Niels
Das ist ja fast etwas, dass man bei sich im Garten aufbauen kann, und etwas im Orbit schiessen könnte. Man braucht ja nur einen kleinen Kran um das Ding aufzurichten. Ginge vielleicht auch mit einem Flaschenzug. Nur die erste Stufe ist das Problem. Die anderen sind leicht genug, damit man die zu zweit tragen kann, oder sogar alleine.
Zu Steerung kann man ja ein Smartphone nehmen oder ein Arduino Board. Alle Sensoren die man braucht sind drauf. Vielleicht ein zusätzlicher Beschleunigungs messer, die höhere Werte messen kann.
So ein Ding könnte aber auch von Terroristen gebaut werden. Dann wird einfach mehr beladen, es fliegt zwar nicht so weit.
Es ist schon erstaunlich, was von der Theorie her geht… Nun wiegen Akku und Hauptplatine eines Smartphones gerade mal 50 Gramm – und da hat man schon die wichtigen Sensoren für GPS, Beschleunigung und Drehbeschleunigung („Gyroskope“) an Bord. Gelingt es dann noch, leichtgewichtige Aktoren zu bauen, die die Düse etwas schwenken können, kann man am Ende vielleicht sogar tatsächlich eine Weltraumrakete bauen, die keine 250 kg wiegt. Wow!
Na ja wenn ihr die erste Stufe durch mehrere kleinere ersetzt kann man die auch Tragen. Und der start mit einer Cessna dürfte wohl auch gehen. Ich möchte aber nicht wissen was bei ATK die Antriebe kosten….
wer noch selber optimieren möchte:
http://www.atk.com/wp-content/uploads/2013/02/ATK-Motor-Catalog-2012.pdf
S.61 hilft (ich habe noch fürs Buch die vorherige Ausgabe genommen)
Vielen Dank für den Link auf das PDF! Allerdings vermute ich, dass Du wohl den „Star 6“ und nicht den „Star 6B“-Antrieb in der Tabelle meinst. Der Star 6B hat sehr kurze Brennzeit, dadurch vergleichsweise hohe Leermasse, und ein deutlich schlechteren Isp als der Star 6.
Aber auch bei den anderen Antrieben ist die Brennzeit eher kurz. Man wird also Freiflugphasen einbauen müssen, oder die Dinger doch „zähmen“ müssen 😉
Kai
@ Kai Petzke:
Wer braucht schon eine Steuerung?
Wenn ich richtig informiert bin, haben es die Japaner mit der Lambda 4s auch ohne geschafft. Zur Not reichen auch bewegliche Finnen an der ersten Stufe.
In der Tat braucht man keine Steuerung, bei Feststoffriebwerken ist die wegen der feststehenden Brennzeiten auch nur begrenzt nützlich. Die Abweichungen von der Sollbahn sind systemimmannent hoch.
Es geht eigentlich relativ einfach. Man ermittelt eine Trajektorie am Boden und ermittelt für jede Stufe den Winkel zur Erdoberfläche zu dem sie geneigt werden muss. Die erste Stufe muss dann eben schräg starten und nicht senkrecht. Bei der Scout gab es die Möglichkeit die Lage der Stufen aktiv zu ändern, da waren dann nicht vier sondern 9 Neigeprogramme aktiv, aber eben nicht wie bei flüssig angetriebenen Trägern ein open loop oder closed loop System.
Wer mein Buch über US-Trägerraketen hat kann das auf S.418 nachlesen.