Neues von ULA, Stratolaunch und SpaceX

ULA hat nun einige neuen Details ihres Atlas-Nachfolgers vorgestellt. Sie wird nachdem man Namen gesammelt hat „Vulcan“ heißen. Genau die stra-Trekkies haben sich wieder durchgesetzt, genauso wie beim ersten Space Shuttle. Ich fand dass dieses flugunfähig ist symptomatisch für die Geisteshaltung einiger Trekkies die tatsächlich an die Umsetzbarkeit der Star-Tek Technologie glauben.

Die Oberstufe ACES (Advanced Cryogenic Evolved Stage) wird 1-4 Triebwerke einsetzen, wahrscheinlich RL-10C, doch eine Entscheidung ist noch nicht gefallen. Es gibt ja schon die Möglichkeit bei der Centaur eines oder zwei zu installieren,. bisher erfolgten alle Atlas Starts aber nur mit einem Triebwerk. Ein zweites braucht man nur für schwere LEO-Nutzlasten. Die Stufe soll sehr leichte Ballontanks einsetzen (innendruckstabilisiert also wie die Centaur, nicht die Delta IV Zweitstufe) und die dreifache Treibstoffkapazität haben (Vergleich nicht angegeben, doch wahrscheinlich die Centaur als Basis, die die kleinere Oberstufe bei Delta/Atlas ist). Daraus resultiert ein 75% Performancegewinn, mal sehen ob es auch 75% mehr Nutzlast sind, vielleicht für GEO-Missionen bei niedrigen Orbits wohl kaum mit einer größeren Stufe erreichbar.

Das Triebwerksunterstützung wird moderner sein und überschüssigen gasförmigen Treibstoff verbrennen können. Es soll durch verdampfenden Treibstoff die Tanks druckbeaufschlagen und die Lageregelung bewerkstelligen. Als Effekt wäre die Stufe fähig über Wochen anstatt Stunden zu operieren.

Vieles kommt bekannt vor. So wollte die USAF schon lange eine ähnliche Stufe für schwerere Nutzlasten aber auch um die Centaur abzulösen. Es kam aber nie zu einer Ausschreibung und das dazugehörige 250 kN Triebwerk geistert auch seit Ende der Neunziger durch die Gazetten. nun löst man es eben auf die einfache Art, den vier RL-10 haben auch über 400 kN Schub. Da die NASA ja anscheinend für die SLS auch eine Oberstufe mit vier RL-10 haben will und die J-2X Entwicklung nun nach Abschluss des bisherigen Testprogrammes abgeschlossen hat, darf man erwarten, dass ULA die gleiche stufe dann in der modularen Bestückung mit weniger Triebwerken auf der Vulkan einsetzen wird (dort wohl nie mit vier Triebwerken, nimmt man die bisherigen Erfahrung wird man wohl mit einem oder zwei auskommen). Offen ist ob man die Tanks dann nur teilbefüllt oder auch hier ein modulares System hat. Für bemannte Einsätze auf der SLS braucht man auch die Betriebszeit über mehrere Wochen, da dann die SLS zuerst unbemannt startet und dann erst die Besatzung auf einer zweiten Rakete. Um diese dann aus dem niedrigen Orbit herauszubringen braucht man die ACES. Die ACES liefert die zusätzliche Nutzlast für die Vulcan, die man braucht um die Delta 4 Heavy in Rente zu schicken. Sie soll ab 2023 eingesetzt werden. Bis dahin wird man die Centaur nutzen.

Das Schicksal der Delta 4 ist damit besiegelt. Schon in den nächsten Jahren soll die Atlas/Vulcan die „Medium“ Version ersetzen. Die Heavy Version wird bis 2022 im Einsatz bleiben, weil noch die Atlas/Vulkan deutlich weniger Nutzlast hat. Das Ausmustern ist in meinen Augen überflüssig, denn es war schon wirtschaftlicher Nonsense immer zwei Träger für den gleichen Nutzlastbereich verfügbar zu haben. Die Atlas flog deutlich häufiger und war billiger. Die USAF wird aber wohl von der Politik der zwei Träger nicht lasen, vielmehr dürfte die Falcon 9 dann die Delta 4 ersetzen.

Die Erststufe wird wie bekannt zwei BE-4 Triebwerke einsetzen. Diese sollen mit 4.800 kN Vakuumschub (2 x 2.400) deutlich schubkräftiger als die RD-180 mit etwas über 4000 kN sein. Sofern man die erste Stufe unverändert lässt liefert das auch die 20% Zusatzperformance die man für eine schwerere Oberstufe braucht. Sie wird auch Methan einsetzen, was wahrscheinlich auch ohne Hauptstromverfahren einen höheren spezifischen Impuls als die RD-180 verspricht. Von Blue Origin gibt es leider kaum Angaben zum Triebwerk. Die Vorgängerversion BE-3 ist nun qualifiziert. Die Firma geht mit 450 Tests und 30.000 s Betriebszeit einen konservativen Kurs. Bei SpaceX reichte ein Zehntel der Testdauer für die Qualifikation des Merlin 1D.

Dazu kommen bis zu sechs Booster, einer mehr als bei der Atlas V. Die kleinste Version soll 100 Millionen Dollar kosten, 64 Millionen weniger als eine Atlas 401 und die größte 200 Millionen verglichen mit 389 Millionen für eine Delta 4 Heavy.

Erstmals will auch ULA sich an die Bergung heranwagen. Die obigen Preise sind noch ohne Bergung. Die Vorgehensweise ist anders als bei SpaceX. Nach dem Start wird der Triebwerksblock abgetrennt, ein entfaltbarer Hitzeschutzschild aufgeblasen. sofern er in die Troposphäre ankommt werden Fallschirme entfaltet. Der Block wird dann im Flug von Helikoptern an den Fallschirmleinen gegriffen und zur Startbasis oder einem Schiff zurückgeschleppt. Dort alles geprüft und wieder in eine neue Rakete eingebaut, Damit sollen 90% der Kosten für den Antrieb eingespart werden, der wiederum 65% der Kosten der ersten Stufe ausmacht. Für mich ist das sinnvoller als der SpaceX Ansatz:

  • Man spart einen Großteil der Kosten ein, das Risiko, dass die Landung nicht klappt ist aber kleiner als bei SpaceX wo es bisher noch nie geklappt hat.
  • Das abtrennen der Triebwerke im Flug ist erprobt und wurde bei der Atlas über 500-mal durchgeführt
  • Das Fangen von an Fallschirm hängender Ausrüstung im Flug wurde auch über 100-mal praktiziert bei den Rückkehrkapseln der KH1-9 Satelliten. Allerdings dort durch ein Flugzeug und die Kapseln waren erheblich leichter als der Triebwerksblock
  • Man braucht keinen Treibstoff um zur Basis zurückzufliegen. Das reduziert bei der Falcon die Nutzlast deutlich
  • der kompakte Triebwerksblock dürfte aerodynamisch einfacher zu beherrschen sein als die lange Falcon-Erststufe

Neu wäre eigentlich nur der entfaltbare Schild. Es gibt solche schon seit langem in der Erprobung (für Marsmissionen) bisher waren sie dafür noch nicht leistungsfähig genug (halten die übertragene Energie beim Wiedereintritt durch die hohe Geschwindigkeit nicht aus), doch die Abtrennung bei einer Rakete findet bei kleineren Geschwindigkeiten statt sodass ich denke das man hier wenige Überraschungen erlebt. Vielleicht braucht man den Schild auch nur um eine definierte Ausrichtung zu erreichen – er gibt dem Blog die benötigte aerodynamische Form. Ein seitenhieb auf SpaceX dürfte natürlich nicht fehlen: “This allows us to avoid adding complex, expensive, heavy and performance-killing subsystems to a rocket in order to bring entire stages back that then experience complicated and expensive logistics to recover them. Instead, we took a systems engineering approach to what on the rocket is actually valuable.”

ULA geht auch schon jetzt an die Zertifikation, obwohl es die Rakete noch gar nicht gibt. Die Firma kennt eben die USAF und kennt ihre Prozeduren. Die USAF sieht die Zertifikation als einen Prozess in dem man alles in der Firma und der Rakete untersucht vom Design über die Entwicklung bis zur Produktion. Das dauert sehr lange und ist für beide Seiten kostenintensiv. SpaceX meinte ja es wäre mit der Übermittlung der Daten aller absolvierten Testflüge erledigt und hat nun bei der Zertifikation der Falcon 9 einige Verzögerungen hinnehmen müssen. Die Firma hat aber auch hinzugelernt und schon vor dem Jungfernflug mit der Zertifizierung der Falcon Heavy begonnen. Diese soll nach dem Testflug dieses Jahr, dreimal 2016 und drei bis fünfmal 2017 fliegen. Meiner Ansicht nach sehr optimistisch, da im Normalfall ein Start etwa 2 Jahre vorher gebucht wird. Für drei Starts gibt es Kunden, aber keine für die Starts die dann ab 2017 stattfinden. eventuell wird man auch Starts auf die Falcon Heavy verlegen wenn das möglich ist.

Neues gibt es auch von Stratolaunch. Dort will man zusätzlich nach der Verwendung der Rakete von Orbital nun auch nach anderen Trägern suchen die man mit dem Flugzeug starten könnte. Nachdem die Firma schon einmal den Lieferanten der Trägerrakete gewechselt hat mutet das seltsam an, zumal mir nichts in dieser Größenklasse einfällt was heute existieren würde. Neues gibt es nur vom Flugzeug auf das sich die Firma konzentriert – da kann man auch mit einem Flugzeug ohne Trägerrakete dastehen.

Mal sehen ob sich auch bei der ESA was tut, denn bei der Ariane 6 wird man ja wieder das teure Vulcain einsetzen – wie wäre es auch hier mal über eine Bergung nachzudenken?

17 thoughts on “Neues von ULA, Stratolaunch und SpaceX

  1. Bei der ESA scheint es mal wieder Geo Return Streitgkeiten zu geben, was wieder zu einigen ätzenden Kommentaren geführt hat.

    Vielleicht durchaus zurecht, da man hinter dem großen Teich scheinbar stärkere Kostensenkungsmassnahmen endlich ernstzunehmen scheint.

    Apropos, gibt es eigentlich (verlässliche) aktuelle Daten zu den Kosten/kg von aktuellen Trägern?

    Hier im Blog gab es ja mal einen sehr aufschlussreichen Artikel über die tatsächliche Kostenentwicklung der vergangenen Jahrzehnte. (Wo man sehen konnte, dass sich doch etwas getan hat…)

  2. Es zählen, das sehen viele auch nicht bei SpaceX und den Bergungsversuchen die kosten pro Kilogramm sondern der Startpreis für eine Nutzlast. Das habe ich ja schon im letzten Artikel angesprochen: wenn die billigste Möglichkeit TESS in den USA zu starten eine falcon 9 ist, dann ist sie recht teuer.

    Es gibt wenige Zahlen. Bei US-Trägern die die NASA nutzt gibt es welche, doch das sind wenige Flüge. Von den russischen Trägern gibt es auch kaum neue – sie sollen aber drastisch teurer geworden sein.

  3. Gutes Argument.

    Somit ist die vermeintlich gesteigerte Effizenz also im Prinzip leider wieder verpufft, weil die Rakete nicht optimal ausgelastet wird.

  4. Also ich find das ist ein interessantes Konzept und die US-Raumfahrt entwickelt sich hier bezüglich der Trägerraketen in eine richtige Richtung, wesentlich richtiger jedenfalls als in Europa….

    Zur Technik: Also meines Wissens nach soll die Erstufe der neuen Vulcan nicht von der Atlas übernommen werden (wie bisher eigentlich allgemein angenommen) sondern wird auf dem Common Core der Delta basieren. Ist auch logisch, schließlich ist der für voll kryogen ausgelegt während die Atlas in der Hauptstufe ja RP-1/Lox hat.

  5. Mir scheint das einfangen per Hubschrauber sich sehr gefährlich,da so ein Triebwerksblock doch einiges mehr wiegt wie eine Kapsel mit bisschen Film… Ich drücke denen trotzdem viel Erfolg bei ihrem Vorhaben

  6. Ich kann mir das auch schlecht vorstellen, da ein triebwerksblock mit schubgerüst schon einiges wiegt. Es wird echt interessant zu sehen sein wie das dann in echt aussieht. Zur Not kann man ja auch ganz viele Amazon paketdronen bündeln…

  7. Ja der Hubschrauber sehe ich auch als den Schwachpunkt an. Die Triebwerke dürften locker um die 3 t wiegen, dazu noch das Gerüst und Leitungen, da ist man leicht bei 4-5 t Schon bei der Atlas wog das über 3 t und das bei in etwa halb so großem Schub.

    So was in der Luft mit einem Flugzeug zu fangen ist schon anspruchsvoll, aber immerhin geben da die Flügel viel Auftrieb auch wenn nach dem Einfangen die Geschwindigkeit sinkt. Bei einem Helikopter wo der Auftrieb nur durch das Triebwerk kommt müsste man es praktisch beim Kontakt hochfahren, sonst stürzt das ganze ab.

    Ich vermute aber wenn man erst im Wasser landet dann dürften durch die Temperaturunterschiede und das korrodierende Salzwasser so viele Nachprüfungen und Reparaturen anstehen, dass es sich nicht lohnt auf dem Wasser mit Fallschirmen/Airbags weich zu landen.

  8. Das mit dem Einfangen einer mehrere Tonnen schweren Last erscheint mir auch ambitioniert.
    Wäre es denkbar, dass der Helikopter dann Ballast mitschleppt, der dann bei Kontakt mit dem Triebwerksblock abgeworfen wird? Dann sollte der Motor des Helikopters nicht hochgefahren werden müssen.

  9. „A parafoil will be used to slow the descending engine package to a speed slow enough for a helicopter to pluck it out of the sky.

    Depending on the launch trajectory, the helicopter will either deliver the engines back to the launch site or onto a waiting ship.“

    So wie es aussieht wird der Triebwerksblock einen Lastenschirm haben, der einem Gleitschirm ähnelt, und ein Seil hinter sich her zieht. Daran klinkt dann der Heli ein -> Vorteil, das die Belastung nicht schlagartig eintritt sondern der Schirm langsam entlastet werden kann.

  10. Ja denke ich auch. Die CH53 zum Beispiel kann mit Teilbetankung über 7 Tonnen tragen, da wird der Triebwerksblock deutlich drunter liegen. Erfordert eben ein sehr hohes Geschick der Helikopter Besatzung. Wundert mich nur warum SpassX nicht auf die Idee kam.

  11. Ich glaube auch das Lockheed sich genügend Gedanken vorher über das Konzept gemacht hat und nicht erst die Wiederverwendung ankündigt und dann über Jahre Versuche macht ob es geht. Neu ist eigentlich nur das Fangen in der Luft. Dass man die Triebwerke separat bergen kann und sie das teuerste an der Rakete sind ist ja nun nicht so neu. Theoretisch untersucht wurde das schon öfters.

    Bei SpaceX steht das Dogma von Musk dagegen der die Wiederverwendung der ganzen Stufe (ursprünglich sogar der zweiten) seit der Falcon 1 als wichtigstes Ziel genannt hat um die Transportkosten zu senken. Als man ihn nachdem er das nach einigen Flügen einstellte mal darauf ansprach ist er ziemlich laut geworden und hat bekräftigt das dies das allerwichtigste ist. Von dem Dogma kann man sich nun nicht mehr verabschieden.

  12. @Bernd:
    Bei all deiner Kenntnis über die Raumfahrt, wundert es mich was von dir immer wieder für Seitenhiebe auf SpaceX kommen, macht dir das den so großen Spaß?

    Letztes Jahr hast du dich mehrfach über die Ankündigungspolitik von der Firma ausgelassen und mokiert dass alles sehr viel länger dauert als angekündigt. Dieses Jahr kommt weiterhin vor allem Kritik von dir. Das dieses Jahr aber schon einige Starts von SpaceX durchgeführt wurden, alle erfolgreich, da kommt NULL positiver Kommentar von dir rüber. Ob die Methode der Wiederverwendung die SpaceX vorhat klappen wird, weißt weder du noch ich, oder hast du etwa Einsicht in die Geschäftsunterlagen und bist sicher ob sie es wirtschaftlich hin bekommen?

    Deine Kritik das SpaceX vor Gericht gegangen ist, ist dir wohl wichtiger, als was über eine offene Korruption von Entscheidungsträgern zu sagen, die nach ihrem Ausscheiden dann bei ULA usw. einen Job bekommen. Aber du weist natürlich das die bei SpaceX auch einen Job bekommen hätten!
    Vielleicht ist es ja gerade anders rum, das die Zertifizierung von SpaceX noch nicht durch ist weil sie die Entscheidungsträger nicht bestechen wollten?

    Was wirst du den sagen, wenn SpaceX mit seinem Träger F9 in Kürze die v1.2 nutzt und dann zumindest deutlich über 5t ins GTO bringt (5,3t)? Ist das dann wieder nur die Gelegenheit irgendwo ein Haar in der Suppe zu finden. Was wirst du schreibst wenn die F9H in der Lage sein wird über 50t ins LEO zu bringen und das nicht erst 2018 wie die SLS? (OK, 70t)

    Ich denke, dich hätte und würde es freuen wenn eine Raketenstart von SpaceX ein Fehlschlag wäre, da wäre ich ziemlich sicher das von dir richtig böse Kommentare kommen würden.

    Ich hab das schon mal gesagt, du kannst natürlich schreiben was du willst, aber ob das nicht irgendwann zu Lasten deiner Glaubwürdigkeit geht?

    Dir mag es egal sein, aber ich warte schon seit der Mondlandung darauf das die ersten Menschen zum Mars kommen, ohne SpaceX erlebe ich das sicher nicht mehr.

  13. @Klakow:
    Lies den Artikel durch, folge den Links und du wirst erkennen, dass es nur eine Zusammenfassung diverser Neuigkeiten ist. Das meiste was du schreibst ist nicht mal angerissen im Blog.

    Das einzige was über SpaceX drin steht ist ein Absatz den ich als sachliche Zusammenfassung der unterschiedlichen Kulturen und Auffassungen der Zertfifikation bezeichnen würde.

    Wenn dir zu wenig positives über SpaceX im Blog steht kannst Du immer noch einen Gastblog verfassen. du wärst der erste, denn bisher reichte es bei SpaceX Fans nur für Kommentare.

  14. > ich warte schon seit der Mondlandung darauf das die ersten Menschen zum Mars kommen, ohne SpaceX erlebe ich das sicher nicht mehr.

    Was ist denn der Grund dafür, daß es nicht schon vor Jahren bemannte Marsmissionen gab? Rein technisch wäre das schon lange möglich, auch ohne Spacex. Was fehlt ist das Geld, und daran kann auch Spacex nichts ändern. Was (bemannte) Raumfahrt teuer macht sind ja nicht so sehr die Startkosten. Selbst wenn es Spacex schafft die wesentlich zu senken, verringert das die Gesamtkosten nur wenig.

  15. @Elendsoft:
    Im Prinzip hast du recht, aber es ist schon ein Unterschied zwischen damals und heute.
    Mit den Transportkosten hast du aber nicht recht, schau dir hierzu nur mal an was die Ariane 6 oder SLS an Entwicklungskosten verschlingen soll, bzw. wird, schlägt man dies auf den Startpreis drauf kostet ein einziger Start eines Schwerlastträgers auf einmal mehr als -Billion $ (1G$)
    Leider waren die früheren Konzepte so angelegt, das man extrem viele Start benötigt hätte um nur das ganze Material ins ALL zu bringen. Schau dir nur mal die ISS an, über 32 Starts um 450t ins All zu bekommen, sehr viele Außeneinsätze um das Ding zusammen zu schrauben.
    Hier braucht es deswegen schon einen Schwerlastträger der mehr als 100t ins All bringen kann, weil alles was man im All zusammenschrauben muss nochmal sehr viel teurer wird.
    Die Wiederverwendung ist nicht nur nützlich um die Startpreise zu reduzieren, sondern die Techniken werden für eine Marsmission auch unbedingt benötigt.

    Was es sicher besser ist als vor 45 Jahren, ist die Idee den Treibstoff lokal auf dem Mars zu erzeugen, leistungsfähige Solarsysteme helfen da sicher auch.
    Was aber sicher vor SpaceX nicht da war, das irgendein Unternehmen wirklich die Motivation hatte ein günstigeres System zu bauen, man verdiente ja auch so gut daran, noch dazu fast ohne Risiko.

  16. Ich stelle mir folgendes vor: Der Triebwerksblock hängt an einem Fallschirm, oben am Fallschirm ist ein Haken. Den greift der Helikopter und fängt dann an, daran nach oben zu ziehen. Je stärker er zieht, desto mehr fällt der Fallschirm in sich zusammen, weil die aerodynamischen Kräfte, die ihn aufblähen, entfallen.

    Warum man mit Gleitschirm statt Fallschirm und mit einem Seil statt Hakens arbeiten will, erschließt sich mir nicht. Das Seil wird garantiert in der Luftströmung hinter dem Gleitschirm taumeln, und damit dürfte es schwer zu fassen sein. Zumal das Seil nicht so schön horizontal bleiben wird wie auf der Skizze, sondern es je nach Vorwärtsgeschwindigkeit des Gleitschirms und dadurch bedingter relativer Geschwindigkeit zum Wind mehr oder weniger senkrecht runterhängen wird. Man wird das Seil also immer von unterhalb des Gleitschirms greifen müssen, und das ist, mit Verlaub gesagt, für einen Helikopter gefährlich.

    Will man Helikopter und Rakete am Fallschirm in sicherer Entfernung halten, wird man es wohl in McGuyver-Manier machen müssen: Ein Haken oben am Fallschirm, ein Halteseil mit Haken am Heli, sowie eine ab- und aufrollbare Seilwinde und ein Helfer am Heli. An Seil der Winde macht sich ein Helfer fest. Der Heli positioniert sich in sicherer Höhe (z.B. 30 Meter) über dem Fallschirm, und passt seine Sinkgeschwindigkeit an die des Fallschirms an (z.B. 10 m/s). Der Helfer wird runtergelassen, hakt das Halteseil am Fallschirm ein und wird wieder hochgezogen. Danach gibt der Hubschrauber-Pilot Schub und reduziert die Sinkgeschwindigkeit auf null. Mit dem Triebwerksblock am Haken fliegt er zurück an Land.

    Wenn das erfolgreich klappt, stellt sich aber schon die Frage, warum man im nächsten Schritt nicht einen größeren Heli kauft oder baut, und künftig dann die ganze Stufe birgt. Der russische Mi-12 konnte 40 Tonnen heben. Voraussetzung hierfür ist natürlich, dass man die Stufe schnell genug passiviert bekommt, also alle Tanks leeren kann. Das sollte im Vakuum aber nicht allzu schwer sein.

    Das Bremsen beim Widereintritt per entfaltbarem Hypercone wird sicher auch SpaceX übernehmen, sollte das klappen. Der Hauptteil des derzeit zusätzlich für die Landemissionen benötigten Treibstoffs geht ja für das Bremsen vor dem Wiedereintritt drauf. Dann fällt die Stufe ohne Schub der Landeplattform entgegen. Die erneute Zündung des Landetriebwerks erfolgt erst 10 Sekunden vor dem Aufsetzen.

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