Raketen die es geben könnte – Teil 1

Schon in der Anfangszeit der Raumfahrt wurden immer wieder neue Raketen durch Kombination existierender Stufen gebaut. Das reicht von Scout bis Connestoga, dazu kommen Oberstufen, die auf mehreren Raketentypen flogen, wie Agena und Centaur. Eine mit der damaligen Technik durchaus mögliche Rakete wäre eine Saturn 5 mit einer Centaur (die Version für die Titan 3E) als zusätzliche Stufe. Für Mondmissionen wäre das nicht verwendbar, aber für Flüge zum Jupiter hätte das die mögliche Nutzlast stark erhöht. Da die Raketen schon fertig und bezahlt waren, wäre es sinnvoller gewesen damit richtig schwere Raumsonden zu starten, statt sie ins Museum zu stellen.

Rakete: Saturn 5 Centaur

Ziel Startmasse [t] Nutzlast [t]
Saturn 2931,648 18,8
Pluto 2918,548 5,7
Stufe Vollmasse [t] Leermasse [t] Spez.Impuls (Vakuum) [m/s]
S-1C 2286,217 135,218 2982
S-2 490,778 39,048 4160
S-4B 119,9 13,3 4180
Centaur 15,953 1,86 4354

 

Dabei ist die Nutzlast zum Jupiter höher, als die Centaur überhaupt tragen kann.
Es wäre also eine geringere Nutzlast mit gößerer Geschwindigkeit möglich.
Je größer aber die Geschwindigkeit beim Jupiter ist, um so mehr kann die Sonde durch
das Gravitationsfeld beschleunigt werden. Für Sonden die das Sonnensystem verlassen sollen,
läßt sich so die Reisezeit deutlich verkürzen.

Für Mondmissionen ist die zulässige Nutzlast der Centaur aber deutlich zu klein, da wäre eine
andere Lösung nötig. Auch da können wir uns wieder bei der Titan bedienen. In dem Fall sind die
großen Feststoffbooster genau richtig.

Rakete: Saturn 5 mit Boostern

Booster Startmasse [t] Nutzlast zum Mond [t]
0 2946,895 50
2 3411,415 53
4 3875,935 56
6 4339,955 58,5
8 4803,975 61
Stufe Vollmasse [t] Leermasse [t] Spez.Impuls (Vakuum) [m/s]
Booster 230,76 37,954 2608
S-1C 2286,217 135,218 2982
S-2 490,778 39,048 4160
S-4B 119,9 13,3 4180

 

Die errechneten Nutzlasten liegen zum Teil über der zulässigen Last für die letzte Stufe. Zum Vergleich mit anderen Raketen sind sie aber trotzdem brauchbar.
Etwas mehr Nutzlast zum Mond wäre zum Aufbau einer (wenigstens zeitweise) bemannten Mondstation schon sehr von Vorteil. Noch mehr wäre natürlich besser. Mit Stufenbündelung wäre auch das drin. So richtig lohnend wird das allerdings erst, wenn die Booster genug Schub haben daß die Triebwerke derZentralstufe nicht schon beim Start laufen müssen. Um das zu erreichen braucht man aber gleich sechs S-1C als erste Stufe. Dabei hat die Stufenbündelung noch einen Vorteil: Die zentrale Stufe kann schon kurz vor Brennschluß der Booster gezündet werden, schließlich ist hinter der Düse alles frei. Damit werden die Probleme beim Zünden in der Schwerelosigkeit umgangen. Für Flüge zum Mond braucht man dann die S-4B nicht, bei Missionen ins äußere Sonnensystem wäre sie aber recht nützlich.

Rakete: Saturn 5 Heavy

Ziel Startmasse [t] Nutzlast [t]
LEO * 17009 515
Mond * 16678 184
Saturn ** 16687 73
Pluto ** 16634 20

* ohne S-4B
** Mit S-4B als zusätzliche Oberstufe

Ein Wahnsinnsteil, aber solange nur von bemannten Marsflügen geredet wird ohne Geld dafür auszugeben, bleibt das leider ein Traum.
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zum Teil 6

3 thoughts on “Raketen die es geben könnte – Teil 1

  1. Eine Centaur Oberstufe hat man erstaunlicherweise nie ernsthaft erwogen, weil schon die normale Saturn zu viel Nutzlast hatte, wie Du selbst schreibst liegen alle Nutzlasten über dem strukturellen Limit der Centaur D, das bei etwa 5 t liegt.

    Ohne Centaur hätte eine Saturn V rund 11 t zum Jupiter befördert, as mehr als ausreichend gewesen wäre.

    Wernher von Braun ging noch 1967 von einer Serienproduktion der Rakete (bis zu 4 Stück pro Jahr aus) und suchte nach Einsatzmöglichkeiten. Neben dem Erdlabor Skylab, für das schon die normale Saturn V zu groß war, waren die folgenächsten Schritte dann längere Aufenthalte auf dem Mond, wofür man mehr Nutzlast brauchte. Die Titan III Booster UA1205, die Du offensichtlich als Bais genommen hast wurden auch favorisiert. Sie steigern vor allem den Startschub, reduzieren so die Gravitationsverluste und sind ausgebrannt bevor die Rakete zu leicht ist, ändern also nichts an der maximalen Belastung der Besatzung. Nach MSFC beträgt die Nutzlast mit 4 Boostern 52,9 t in eine TLI. Du kommst auf etwas häöhere werte, doch die Studie ging auch von 45 t in eine TLI aus und man erreichte durch Verbesserungen schließlich 49 t.

    Zeitweise dachte man auch an riesige neue Booster, einen hat man zumindest getestet der AJ660 dürfte wohl den Rekord an Schub eines Triebwerks bis heute halten. Für Marsmissionen hätte man dann nukleare Stufen eingesetzt.

  2. Hast du mir vielleicht ein paar Infos mehr zur Saturn5 Heavy? Oder ist das einfach nur die, mit den Aerojet 260 (Durchmesser 260″) Boostern? Habe keine Saturn 5 Version mit deiner beschriebenen Nutzlast gefunden.

    LG

  3. Die Saturn 5 Heavy ist von mir zusammengesponnen, kein NASA-Projekt. Deshalb gibt es norgendwo sonst Informationen dazu.

    Klar läßt sich bei einigen Versionen die errechnete Nutzlast nicht voll nutzen, aber mehr als bei anderen Raketen ist damit immer noch drin.

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