Klappt’s mit der Firefly Alpha?

Das war die Frage die es kürzlich im Blog gab. Die Antwort: Ja, so nun können alle weitersurfen die nicht an Details interessiert sind.

Details – die gibt es auch kaum, denn in dem vierseitigem Bericht steht viel drin, nur wenig zur Technik, wie dies heute üblich ist SpaceX hat ja vorgemacht wie man mit wenigen Informationen, dagegen vielen Ankündigungen sich in den Medien platziert. Da der nächste SpaceX Start am 16.ten ansteht sieht es gut aus für meine persönliche Einschätzung von 6 Starts der Firma dieses Jahr. Wenn dieser erfolgt, bin ich mit 7 nur um einen daneben und damit behalte ich meine Position als SpaceX-Hellseher, denn ihr eigener CEO sagte ja zu Jahresanfang (zu den ersten Kommentaren runterscrollen) dass sie 10 Starts durchführen könnten und ihr Launchmanifest wirs damals sogar 14 aus. Irgendwie traurig wenn man trotz bruchstückhafter Informationen geschweige denn von Geschäftsinterne als Außenstehender Nutzlastkapazitäten und Startfrequenzen besser abschätzen kann als der eigene Firmenchef. Passend zu dieser Firmenpolitik der Informationsverknappung ist das Launchmanifest ja nun nicht mehr mit Angaben über das Startjahr, sondern nur noch alphabetisch geordnet.

Aber zurück zur Firefly Alpha. Die Rakete hat folgende Technologie:

• Treibstoff: Methan/LOX
• Tanks aus CFK-Werkstoffen (englisch „Composite“)
• Druckförderung
• 10 Triebwerke in der ersten Stufe
• Aerospike Düse
• 1100 kg Nutzlast

Warum soll das nicht klappen? Das ist alles erprobt. Tanks aus CFK-Werkstoffen werden bei der SLS entwickelt, übrigens zusammen mit MT Aerospace, vielleicht mal eine Überlegung für die Ariane 6. Der schon von NASA/Boeing gebaute Tank mit 28.000 Gallonen (über 80.000 l Volumen) fasst mehr Treibstoff als die Rakete pro Komponente braucht, denn bei 1100 kg Nutzlast wird man ihre Masse bei etwa 60 t einsortieren können.

CFK Werkstoffe sind sehr leicht und auch belastbar. Der P80FW Motor der rund 85 t festen Treibstoff fasst wiegt nur 3,5 t und hat einen Betriebsdruck von 65 Bar. Damit kann man dann auch die Druckförderung realisieren. Das leitet zum zweiten Punkt über: Der Druckförderung. Sie ist ja nicht neu und wird heute schon in Oberstufen eingesetzt. Der Nachteil der Druckförderung ist, dass die Tanks schwerer sind. Das wird kompensiert durch den CFK-Werkstoff. Bei dem NASA-Tank wiegt dieser 30% weniger als eine konventionelle Konstruktion. Druckgeförderte Triebwerke haben bisher schon 137 kN Schub erreicht (Apollo-Servicemodul) 10 Triebwerke bei einer 60 t Rakete brauchen nur rund 75 kN Schub pro Stück, das ist also kein Problem, zudem gab es schon in den Sechzigern den Plan für riesige druckgeförderte Raketen. Man kann die Triebwerke hochskalieren wie andere auch. Bei größeren Raketen steigt man auf aktive Förderung um, weil die Zusatzkosten geringer werden aber die Nutzlast doch ansteigt.

Die Triebwerke werden aktiv gekühlt, unterscheiden sich also nicht von normalen, mit Ausnahme der Aerospike düse. Diese ist auch nicht neu, getestet und erprobt wurde sie zahlreiche Male in den USA. Ihr Vorteil ist dass sie für jeden Außendruck das optimale Expansionsverhältnis aufweist: Bei herkömmlichen Düsen ist die Expansion festgelegt durch die Düsenlänge, damit hat man bei hoher Expansion wenig Startschub, riskiert eventuell sogar den turbulenten Betrieb. Bei niedriger Expansion verschenkt man bei niedrigem Außendruck Energie. Ein Nebeneffekt der Druckgasförderung der angenehm ist: durch die Entleerung der Tanks nimmt der Schub ab und so sinkt die Spitzenbeschleunigung ab. Die Rakete soll auch 500 km Orbithöhe erreichen, nicht mehr, das spricht für einen direkten Aufstieg ohne Freiflugphase – dafür sind die etwas längeren Brennzeiten der Stufen dann ideal.

Also zusammengefasst: das ist nichts anderes als eine Rakete die den aktuellen Stand der Technik einsetzt (Unterschied zu SpaceX oder Ariane 6). Die Nutzlast ist gering und damit auch die Investitionskosten. Allerdings wird sie wie die Falcon 1 wohl nur ein Erprobungsmodell sein, denn viele Nutzlasten gibt es nicht in dem Segment. Die Pegasus hat 2013 und 2017 gerade mal zwei Starts und in etwa die halbe Nutzlast. Die rockot hat einige Starts mehr mit vergleichbarer Nutzlast, aber mit mehr als einem, maximal zwei Start rechne ich nicht pro Jahr.