Aktuelles von Orbital/ATK und SpaceX

Während es sonst wenig neues von SpaceX gibt, vor allem warum die Untersuchung und Beseitigung des (angeblich) schon nach einem Tag feststehenden Fehlers, einer überlasteten Strebe so lange dauert, wartet man auf den nächsten Start von Orbital/ARTK zur Station. Da die neue Antares mit den RD-181 Triebwerken erst nächstes Jahr zur Verfügung steht, wird er mit einer Atlas erfolgen. Seltsamerweise ist das für Orbital günstiger. Der zweite Start soll schon von einer Kostenreduktion profitieren. Eine Atlas 401 kostet derzeit 150 Millionen Dollar, der Preis soll auf 100 Millionen Dollar sinken. Dem gegenüber gab Orbital schon vor einigen Jahren die Startkosten der Antares mit 85 Millionen Dollar an.

Doch es kommt noch dicker: der nächste Start transportiert 3,5 t zu Station, die Antares letztes Mal nur 2,3 t. Die Atlas ist schließlich leistungsfähiger. So entsprechen die beiden Starts drei Starts mit der Antares und die NASA hat den zusätzlichen Auftrag an Orbital um einen Start gekürzt. Bei SpaceX die nominell viel mehr Nutzlast transportieren können, aber eine Kapsel mit zu kleinem Volumen einsetzen bleibt es dagegen bei drei Starts zusätzlich.

In der Summe spart so Orbital Kosten, zumal sie ja auch eine Cygnus nicht bauen müssen. Der „Inspector General“, die Finanzaufsicht der Regierung befand daher auch dass die NASA es versäumt hat von diesen Einsparungen ihren Anteil einzufordern und so Orbital 80 Millionen Dollar zu viel gezahlt hat.

SpaceX wird bei dem nächsten Flug irgendwann im Dezember mit Orbcomm die neuen Merlins (Merlin 1e?) erproben ähnlich wie beim Jungfernflug mit der Falcon v 1.1 soll eine Zündung der Oberstufe wie bei einer GTO-Mission stattfinden. Wie man ja weiß hat das damals nicht geklappt. Die alte Falcon 1.1 wird nur noch einmal für den Start von Jason eingesetzt werden. SES war das Risiko wohl dann doch zu hoch, auch wenn sie Zuversicht verbreiten. Schließlich fragte sogar die Versicherung nach, ob sie einen unversicherten Start riskieren wollten.

Bei all dem fragt man sich was mit der Falcon Heavy los ist, deren Jungfernflug ja laufend nach hinten rutscht. Neben der Tatsache dass man die Ressourcen haben muss (die Rakete zu bauen und zu starten – sie belegt schließlich auch eine Startrampe und man ist ja mit den Falcon 9 schon im Verzug) fehlen auch noch die Nutzlasten. Fast alle sind auf die Falcon 9 gebaucht. Bisher ging ich davon aus, das SpaceX sobald die Falcon Heavy fliegt anfangen wird die Nutzlasten zu verschieben und eventuell Doppelstarts durchführen wird. Das würde es auch erlauben, mit weniger Starts pro Jahr den Rückstand aufzuholen. Doch ein mir per Email zugespieltes Paper eines Vortags bei der AIAA (leider nicht über einen öffentlichen Link einsehbar) lässt andere Schlüsse zu.

Der Referent skizzierte das Konzept einer „Space(X) Fuel Station“. Der Grundgedanke: Da eine Falcon Heavy derzeit eine Nutzlast hat die viel zu groß für jeden Auftrag ist den SpaceX hat, wird man die Falcon Heavy nutzen um neben einer primären Nutzlast einen besonderen Tank zu starten. Dieser verbleibt in einer 250 x 470 km Bahn, die er mit eigenen Draco-Triebwerken in eine 470 x 470 km Bahn zirkularisieren wird. Die Fuel Station besteht aus einem Kerosintank, einem besonders gut isolierten LOX-Tank, einem System zur Druckbeaufschlagung mittels Helium, einem Servicemodul mit lagerfähigem Treibstoff und den Draco Triebwerken. Letzteres soll von der Dragon abgeleitet sein.

Der Grundgedanke ist: Wenn eine Falcon 9 eine Nutzlast transportieren soll, die eigentlich zu schwer für die Oberstufe ist, so startet sie in einen niedrigen Orbit. Dort wird sie von der Fuel Station angeflogen. Zum Ankoppeln werden Dragon-Eye Laserreflektoren an der Oberstufe befestigt. Wie das Ankoppeln und vor allem der anschließende Treibstoff Transfer erfolgen soll, das bleibt Geheimnis der Firma. Die Abbildungen geben hier nichts her. Nur soviel: Die Fuel Station wird vor dem Treibstoff Transfer auf hohen Druck gebracht, der höher ist als der in der Stufe. Das presst den Treibstoff in deren Tanks bis es Drucklausgleich gibt. So benötigt man keine Flussmengenkontrolle. Als Preis wird man so nicht so viele Stufen auffüllen können, wie wenn man die Treibstoffmenge genau misst, da man immer etwas mehr übertragen muss.

Ziel ist es mehrere Stufen zu befüllen. Der Vortag spricht von drei Auffüllungen die eine Nutzlastanhebung von 4 auf 6,5 t bei einer Falcon 9 ermöglichen. (1500 m/s Standard-GTO). Das sind also 9 t Nutzlastgewinn, dazu kommen noch die 6,5 t für die Primärnutzlast beim Falcon heavy Start. Demgegenüber soll ein Solostart der Falcon Heavy 21 t befördern, allerdings nicht in den Standard GTO. Trotzdem ist das Verfahren natürlich nicht so effektiv wie ein eigener Falcon Heavy Start.

Sollte das Verfahren klappen, so ist denkbar es auf die geplanten Marsmissionen auszudehnen. Die Pläne für eine neuere noch größere Trägerrakete liegen derzeit auf Eis, allerdings vor allem wegen Kapazitätsproblemen bei SpaceX. Aber mit der Fuel Station könnten vier Falcon Heavy Starts 50 t zum Mars transportieren, genauso viel wie eine Trägerrakete mit 160 t Nutzlast. Eine neue Trägerrakete wäre dann eventuell überflüssig. Eventuell, weil derzeit die projektierten Transporter von SpaceX zum Mars deutlich schwerer als 50 t sind.

Es gäbe noch einiges zu lösen. So das Ankoppeln, vor allem aber die Kühlung des flüssigen Sauerstoffs über lange Zeit. Es könnten bis zu vier Monate vergehen bis die dritte Auffüllung erfolgt. Angesichts der besseren Wiederverwendung der Falcon 9 würde man aber schon einen Gewinn machen, wenn nur eine Auffüllung möglich ist und die weitgehend zeitgleichen Starts einer Falcon heavy und Falcon 9 wären beim Cape wegen zwei getrennten Startrampen möglich.

Ob es dazu kommt ist noch Spekulation. Neben vielen offiziellen Projekten von SpaceX die eingestellt wurden (Falcon 1e, Falcon 9, Falcon 9 Block II, Falcon 9 Heavy) gibt es auch zahlreiche Veröffentlichungen die nie umgesetzt wurden wie ein Merlin 2 mit dem Schub eines F-1 oder die zahlreichen unterschiedlichen Schubangaben zum Raptor. Es kann also gut sein, dass man das wieder dementiert. 2010 veröffentlichte Tom Marusic über die Ideen bei SpaceX ein Paper, das von Elon Musk dann schnell als „Bunch of ideas“ und „brainstorming“ heruntergespielt wurde. Er verlies daraufhin die firma und gründete eine eigene, Firefly Space Systems.

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