Eine weitere ITF-3-Testnachlese
Der Teststart ist schon zwei Monate her. Alle warten auf den nächsten Test ITF-4. Dabei sollen Superheavy und Starship heil bis zur Wasseroberfläche kommen. Aber wie immer gibt es Details zum Teststart erst nachher. Das meiste betrifft das Vehikel und nicht die Ergebnisse des Starts. Darüber wird noch nicht viel gesagt.
Ich beziehe mich auf diesen Beitrag des NSF. Daneben auf das Transkript zu Musks Vortrag vor den Mitarbeitern am 4. April 2024 in der starbase. Ich freue mich, dass Musk selbst bestätigt hat, was ich bereits berechnet hatte: Die Nutzlast für den Orbit bei ITF-3 betrug lediglich 40 bis 50 t und lag damit deutlich unter der Sollvorgabe von 50 bis 60 t. Ich persönlich halte eine Erreichung dieser Vorgabe für unrealistisch. Die Nutzlast ist so hoch, dass bei Anwendung von Erfahrungswissen klar ist, dass eine Verdoppelung nicht möglich ist. Trotzdem verspricht SpaceX für dieses Modell „V1“ noch 100 t Nutzlast.
Ich hatte bereits vorgerechnet, dass die Raptoren nicht den Nennschub haben. Dies resultierte aus einer komplizierten mathematischen Berechnung, die heute leider nicht mehr von vielen beherrscht wird, namens „Dreisatz“. Für die Berechnung werden lediglich die SpaceX-Angaben für Treibstoff, spezifischen Impuls und die Brennzeit bei diesem Test benötigt. Des Weiteren ist der Resttreibstoff im Videobalken zu bestimmen. Ich kam auf 64.300/68.812 kN (Sea Level 7 Vakuum). Der Beitrag spricht von 69.945 kN (7130 t Hubkraft). Die Differenz zu meinen Werten resultiert aus der Tatsache, dass nur 3.300 Tonnen Treibstoff in der Superheavy zugeladen wurden, während ich von vollen Tanks also 3.400 Tonnen ausgegangen bin. Berücksichtigt man dies, so entspricht dies 67.300 kN zu meinen Bedingungen. Die verbleibenden 1,1 Prozent resultieren aus einer ungenauen Ablesung des Resttreibstoffs sowie der Möglichkeit, dass die Raptoren nicht den reklamierten spezifischen Impuls aufweisen. Eine Reduzierung des Vakuumimpulses um 33 m/s würde dies erklären.
Diese Betrachtung stimmt aber nur, wenn die 3.300 t der für Antriebszwecke nutzbare Treibstoff sind. Genannt wird eine Treibstoffladung von maximal 3.400 t. Bei der Stufentrennung hatte die Superheavy aber noch etwa 9 Prozent Resttreibstoff für das Umkehrmanöver und die Landung. Also wird dieser Resttreibstoff – immerhin fast 300 t – nicht mitgezählt oder – wahrscheinlicher – der Schub der Raptors wurde im Laufe des Flugs gedrosselt. Das passt dann auch eher zu der niedrigen Abtrenngeschwindigkeit.
Die Punktlandung beim Starship ist noch besser. Nach dem Beitrag hatte dieses einen Schub von 12.262 kN (1.250 t). Nach meinen Berechnungen beträgt der Schub 12.105 kN. Das NSF zeigt sich in diesem Fall überrascht von der Abweichung zu den auf der Website genannten 1.450 t Schub.
Aber auch hier gibt es Diskrepanzen. Nimmt man die Brennzeit nach Video (berechnet auf alle Triebwerke, drei arbeiten 15 Sekunden länger) von 340,5 Sekunden, die angegebenen 1.250 t Schub so kann man einen spezifischen Impuls von 3479 m/s errechnen. Das ist deutlich weniger als das arithmetische Mittel des reklamierten Vakuumimpulses der kurzen Raptors (3.433 m/s) und der langen (3,698 m/s) nämlich 3.565 m/s. Ich selbst rechnete bisher auf Basis meiner Simulationen des Raptors sogar mit 3.545 m/s. Beim Starship macht diese kleine Differenz viel aus, das sind gleich mal 6 t Nutzlast weniger. Insgesamt errechne ich eine Differenz der 120 t Trockenmasse des Starships (nach Spacex) zur tatsächlichen Orbitmasse von 39 bis 49 t (40 bis 50 t Nutzlast).. Berücksichtigt man den benötigten Landetreibstoff so sinkt die Differenz auf 20 t bei 50 t Nutzlast entsprechend einem um 17 t zu schweren Starship. Die restlichen 30 t Differenz zur 100 t Angabe beruhen auf der Minderperformance der Triebwerke und bei der Superheavy 100 t fehlendem Treibstoff.
Das Starship 2 wird voraussichtlich später in diesem Jahr auf den Markt kommen. Die Hauptänderung ist eine weitere Steigerung des Schubs, die wahrscheinlich mit einem höheren Brennkammerdruck korrespondiert. Der Schub soll von 7.120 auf 8.240 kN bei der SuperHeavy und von 1.250 auf 1.600 kN bei dem Starship steigen. Des Weiteren erfolgt eine Erhöhung der Treibstoffzuladung: 3.650 t anstelle von (nominell) 3.400 t beim Starship 1 in der SuperHeavy und 1.500 anstelle von 1.200 t im Starship. Die Verlängerung der beiden Fahrzeuge beträgt 1,3 m (SuperHeavy) bzw. 1,8 m (Starship). Bei einer Startmasse (ohne Nutzlast) von mindestens 5.470 t soll somit die 100 t Sollnutzlast erreicht werden. Dies entspricht lediglich einer Steigerung der Startmasse um knapp 12 %. Vor dem Hintergrund, dass die Raketengrundgleichung bekannt ist, erscheint die angestrebte Steigerung der Nutzlast um 100 % fraglich. Ich schlage vor, von einer Orbitmasse von 12 % mehr auszugehen, was bei gleicher Schiffsmasse etwa 80 t Nutzlast entspricht.
Ich finde auch die Pläne für schubgesteigerte Raptoren kühn, bedenkt man, dass man bei drei Testflügen ja noch nicht mal das Sollschubniveau der Raptor 2 erreicht hat. Das Steigern des Schubs ist nicht trivial. Ich sehe auch die bewusste Begrenzung des Schubs beim Starship auf 80 % des nominellen Schubs als einen Hinweis darauf, dass man das bei SpaceX nicht weiß, wie lange sonst die Triebwerke den Schub durchhalten. Da der Brennkammerdruck von 300 auf 350 Bar steigen soll. Das alleine reicht aber nicht. Wenn wir wieder die komplizierte Rechenvorschrift „Dreisatz nach Adam Riese“ bemühen, müsste die Steigerung von 300 auf 350 Bar Brennkammerdruck den Schub um 16,6 % steigern und – wen wundert es – wurden von den ersten Tests auch 16,9 % mehr Schub vermeldet. Den Rest muss man durch einen weiteren Düsenenghals erreichen, der mehr Gas pro Zeiteinheit passieren lässt. Das senkt aber dann durch Absenkung des Expansionsverhältnisses den spezifischen Impuls ab. Daneben muss die Turbopumpe 30 % mehr Treibstoff bei höherem Druck fördern, was einer Leistungssteigerung um fast 80 Prozent entspricht.
Die Situation ist herausfordernd. Alle Triebwerke verfügen über Reserven, die sich nutzen lassen. Bei Ariane 1 konnte der Schub während der Entwicklung deutlich gesteigert werden, was letztlich die Verlängerung bei Ariane 2 ermöglichte. Beim Space Shuttle wurden die Reserven bereits während der Entwicklung angegangen, sodass die Triebwerke schließlich 109 % des Schubs aufwiesen, der beim Design vorgesehen war. Bei einer Steigerung des Schubs um fast ein Drittel ist ein Neudesign unumgänglich, wie es bei der Ariane 5 beim Übergang zur Evolutionsvariante der Fall war. Die Wasserstoffturbopumpe musste vollständig neu entwickelt werden.
Dies hat auch Auswirkungen auf die Lebensdauer des Triebwerks. Bei normalen Raketen stellt dies kein Problem dar, da ein Triebwerk in der Regel die sechs- bis zehnfache Nennbetriebsdauer hat, auch ohne dass eine Wiederverwendung angestrebt wird. Die 9 Prozent mehr Schub führten beim Space Shuttle Triebwerk jedoch zu einer Reduktion der Sollllebensdauer von 100 auf 55 Missionen. Die Brennzeit sank von 520 auf 480 Sekunden, was auf den höheren Schub zurückzuführen ist.
Diese Tatsache dürfte die Ursache dafür gewesen sein, dass das Starship mit nur 80 Prozent des Nennschubs arbeitet. Denn dort arbeiten die Triebwerke ja dreimal länger als bei der Superheavy. Bei einem zeitgleichen Austausch der Triebwerke muss die längere Brennzeit durch geringere Anforderungen kompensiert werden.
Einen Einblick wie man bei SpaceX arbeitet, liefert folgende Textpassage: „Besides the Raptor 3’s thrust increases, this version also features a simplified, more compact design allowing boosters that use it to dispense with engine shields.“
Also, woanders explodieren heutzutage nicht mehr Triebwerke. Sie werden vorher abgeschaltet. Einfache Mechanismen gab es schon bei der Saturn V. Beim ersten Teststart sollen ja Explosionen dessen Scheitern verursacht haben und auch beim abgebrochenen Wendemanöver von Teststart 1 führt ein Triebwerksdefekt zum Abschalten aller anderen Triebwerke, was eigentlich, da sie unabhängig voneinander sind, nur durch eine Beschädigung möglich ist.
Bevor sich eine Explosion ereignet, steigen bestimmte Parameter wie Drücke oder Rotationszahlen von Turbopumpen an. Das Space Shuttle hatte schon von Anfang an Triebwerkskontroller die beim Überschreiten von „roten Linien“ die Triebwerke abschalteten. Das taten sie auch in der Anfangszeit des Programms recht oft, meist beim Hochlaufen auf der Startrampe aber in einem Fall auch während des Flugs. STS 51-F erreichte trotzdem einen Orbit. Der letzte Stand des Space Shuttle Programms – und dieser Stand ist nun auch schon zwanzig Jahre alt – war das neue Triebwerkskontroller nicht nur rote Linien überwachten, sondern Trends verfolgten und lange bevor ein kritischer Zustand erreicht wird ein Triebwerk abschalten – was das Ausfallrisiko um den Faktor 3 reduzierte. Mehr noch und das wäre auch für SpaceX wichtig, sie konnten ein Triebwerk in der Leistung reduzieren und weiter betreiben. Das erhöhte vor allem die Wahrscheinlichkeit einen Orbit noch zu erreichen, denn so fällt nur ein Teil des Schubs weg. Damals setzte die NASA auf TMS 320X Signalprozessoren mit einem Takt von unter 100 MHz. Heute müsste noch viel mehr möglich sein. Aber bei SpaceX scheint man lieber Explosionen in Kauf zu nehmen und Schilde einzubauen. Seltsames Verhalten für einen CEO der sich so technikverliebt gibt, im Starship aber auf Materialien (Stahl) und Techniken (Explosionsschutz) einsetzt, die man in der Raumfahrt seit über sechs Jahrzehnten nicht mehr einsetzt.
An der 1000-maligen Wiederverwendung der Raptors lässt das auch Zweifel aufkommen: Wenn ein Triebwerk 1000-mal betrieben werden kann, ohne Probleme zu machen, wäre doch ein Ausfall bei 39 Triebwerken im Starship recht unwahrscheinlich und trotzdem kam es bisher bei jedem Flug vor – bei ITF-3 zündete auch nur eines der drei Triebwerke der Superheavy die es abbremsen sollen. Die Wiederzündung scheint allgemein ein Problem zu sein. Davon gab es bei drei Testflügen bisher 30 (je 13 für die Wende bei ITF-2+3, drei für die Abbremsung der SuperHeavy bei ITF-3 und der Zündungspunkt beim Starship bei ITF-3. Davon scheiterten 16 also mehr als die Hälfte. Verwundert mich bei einem 1000-mal wiederverwendbaren Triebwerk.
Das mit der 1.000-fachen Wiederverwendung ist auch so eine Sache. Die Strukturen dürften ohne die bei der Falcon 9 durchgeführte Abbremsung stärker belastet werden, so verwundert mich dieser hohe Wert. Relativ genau kann man die Lebensdauer bei den Triebwerken festmachen. Hier begrenzen die Turbopumpen mit ihren rotierenden Teilen die Lebensdauer. Normale – nicht für die Wiederverwendung vorhergesehene – Triebwerke haben eine Sololebensdauer von 6 bis 10 Einsätzen. Ich kenne nur wenige Beispiele von Triebwerken, die für die Wiederverwendung vorgesehen waren. Das NK-33 kann 17-mal ohne Überholung und maximal 25-mal gezündet werden, die RS-25 erreichen 55-mal und beim RD-170 werden 10-20 Einsätze genannt. Da erscheint der Sprung auf 1.000 doch sehr wagemutig, vor allem wenn man weiß das die Anforderungen an die Turbopumpem mit steigendem Förderdruck ansteigen und mit 300 bis 350 Bar liegen sie höher als die Drücke bei den obigen Beispielen.
Ich sehe das als eine typische Musk-Wunschvcorstellung ebenso wie die extrem niedrigen Startpreise – die ja inzwischen von 20-20 Millionen Dollar pro Start auf 2-3 Millionen gesunken sind. Komisch: rechnet man die Ankündigung von Musk was SpaceX 2023 in das Starship stecken will, auf die von ihm genannte Startzahl herunter, so kommt man auf 400 Millionen Dollar pro Start, was wenn die höhere Masse berücksichtigt, es in die Preisregion der Falcon 9 und Heavy pro Tonne einordnet. Praktisch ist eine 1000-malige Verwendung ohne Bedeutung, weil es ja Fixkosten für die Startdurchführung und den Treibstoff gibt. Die werden schon weit vorher den Startpreis dominieren.
{Edit 11.5.2024]
Ich gebe mal eine Erklärung für die Aussage die Vinezrd in diesem Kommentar wiedergibt. Genaueres findet man in der Grundlagensektion der Website.
Es geht um den Ausfall der Triebwerke. Jede Rakete setzt ihre Tanks vor dem Start unter einen leichten Überdruck, da sie so steifer werden und höheren Kräften widerstehen. Nur sind diese beim Start zu 99+ Prozent voll. Leeren sie sich, so nimmt der freie Raum zu und der Druck würde abnehmen, also muss laufend Gas nachgeliefert werden um einen konstanten Überdruck gegenüber der Umgebung aufrechtzuerhalten.
Dafür gibt es verschiedene Methoden die vom Treibstoff abhängig sind. Bei verflüssigten Gasen kann man diese einfach in den gasförmigen Zustand überführen und so Gas erzeugen. Das ist das wovon der Ingenieur spricht. Dazu zweigt man aus dem Treibstoffstrom beider Komponenten ein bisschen ab, leitet es an die heiße Brennkammerwand wo Methan und Sauerstoff jeweils durch die Hitze verdampfen und führt diese Gase in die jeweilligen Tanks zurück. Ein einfaches System das aber zusätzliche Leitungen erfordert.
Musk gefiel das äu0ßere Aussehen des Raptor 1 nicht, er wollte die Vielzahl an Rohrleitungen und Verdrahtungen reduziert haben und so fiel wohl die Entscheidung ein anderes Konzept zu verwenden. Die Raptors sind staged-combustion Triebwerke im sauerstoffreichen Betrieb. Das heißt in einem Vorbrenner wird der gesamte Sauerstoff mit einem kleinen Teil des Methans verbrannt. Da nur ein Teil des Sauerstoffs umgesetzt wird, dient der Rest als interte Masse die mit erhitzt wird, so werden die Verbrennungstemperaturen auf einige Hundert Grad Celsius begrenzt. Dieses heiße Gas treibst dann die Turbine eine Turbopumpe an, welche dann das Gas und das restliche Methan in einer separaten Leitung ansaugt und unter Druck in die Brennkammer einspritzt.
Von diesem Vorbrenner hat man nun einen kleinen Strom heißen Gases abgezweigt und in die Tanks zurückgeführt. Keine gute Idee. Das Gas besteht vor allem aus Sauerstoff und den Verbrennungsprodukten Kohlendioxid und Wasser. Wasser gefriert bei 0 Grad Celsius, Kohlendioxid bei -78 Grad Celsius. Im Methantank ist es aber -162 Grad Celsius kalt und im Sauerstofftank sind es -182 Grad Celsius. Als Folge fallen Wasser und Kohlendioxid zu Eis aus. Beide Substanzen sind dichter als Methan, das nur eine Dichte von 0,42 g/cm³ hat und fallen nach unten.
Dort wird das Eis angesaugt und es tut Triebwerken nicht besonders gut wenn feste Körper auf schnell rotierende Turbinenschaufeln kommen, die können dann beschädigt werden und die Unwucht, wenn ein Stück abbricht, zerlegt die Turbinenschaufel die mit mehreren Tausend Umdrehungen pro Minute rotieren und so ein Turbinenblatt durchschlägt dann schon mal das Gehäuse und beschädigt andere Triebwerke oder Treibstoffleitungen.
Das ist wohl bei ITF-1 passiert. Das Problem ist ja nicht neu. Schon die N-1 hatte das Problem, bei ihr waren es aber Aluminiumsplitter die sich aus den Tanks durch die Vibrationen lösten. In beiden Fällen ging man nicht der Ursache nach sondern kam auf eine „einfache“ Lösung: man baut Filter ein. Das funktioniert solange die Triebwerke laufen. Werden sie abgeschaltet so haben die Eispartikel mehr Zeit sich abzusetzen und da kein neues heißes Gas nachkommt sinkt auch die Gastemperatur in den Tanks ab und es fällt mehr Eis aus. Schlie0lich verstopfen die Filter und es scheitert die Wiederzündung.
Nebenbei denke ich ist es keine gute Idee heißen gasförmigen Sauerstoff in einen Methantank zu leiten, Stichwort Methanexplosion. Aber bei einer Fima, wo die Ingenieure auf die Idee kommen, Sauerstoff während die Triebwerke noch laufen, während des Fluges abzulassen, muss man sich über nichts mehr wundern.
Das System hat aus meiner Sicht noch sehr viele Probleme.
Bei den Nenndaten der Triebwerke wird denke ich gelogen. Man wird die Leistungen erst mit der Übernächten Generation erreichen. Aber durch das ständige Testen werden sie bestimmt mal eine Zuverlässigkeit wie beim Merlin erreichen.
Durch eine angestrebte sehr hohe Startrate, sehe ich die Kosten für die Infrastruktur u. Startvorbereitung stark sinken.
Sicher werden wir noch viele Explosionen und auch kaputte Türme sehen. Aber das ist denke ich mit ihrem Try and Error System in den griff zu bekommen. In ein paar Jahren klappt das, und das Ding wird vermutlich alle 2-3 Tage Starten.
Die Kosten für den Bau eines Schiffs werden sicher nicht ganz so weit sinken wie angegeben, aber nach 20 bis 50 weiteren Schiffen sind sie vielleicht unterhalb der Kosten der F9.
Ich sehe die Kosten dann wirklich Purzeln.
Pro Startturm u. Startplatzmannschaft werden dann eine einstellige Anzahl von Boostern benötigt um täglich zu starten.
Ob die Booster/Schiffe 1000 Flüge halten, keine Ahnung aber das Reuse der F9 ist auch ein Geheimnis.
Niemand weis nach wie vielen Flügen was getauscht wird z.B. die Triebwerke.
Die Raptoren können scheinbar binnen 24 Stunden alle getauscht werden.
Und Abgesehen von den Triebwerken (inkl. Pumpen) gibt es eher wenig was den Booster schrotten könnte.
Wenn sie wirklich täglich Starten wie angekündigt und die Schiffe dann 1000 Flüge halten, dann verteilen sie die Kosten für Entwicklung, Startanlage und Startmannschaft auf sehr viele Flüge.
Das alles könnte gut funktionieren, auch vielleicht sogar für nur 5 bis 10% der Kosten einer F9, wenn es da nicht das riesige ungeklärte Thema des Hitzeschutzes geben würde.
Der Booster wird wie die F9 irgendwann in den Regelbetrieb mit standardisierten Wartungszyklen übergehen, aber die Schiffe haben zigtausende Kachel, die bisher manchmal ohne erkennbare äußere Einflüsse abfallen.
Die Prüfung aller Kacheln und Austausch der Defekten wird viel Zeit in Anspruch nehmen. Hier wird man vermutlich Wochenlang pro Schiff benötigen. Sollte der Widereintritt mit den dünnen Kacheln doch Funktionieren, werden diese die Wiederaufbereitungdauer vorgeben. Es werden dann pro Booster somit viele Schiffe benötigt.
Bei der F9 ist der Startpreis durch die Wiederverwertung soweit gesunken, dass sie die F9 der günstigte Träger am Markt ist. Vom Kundenpreis lässt sich nicht auf die Kosten schließen. Vor einigen Jahre als sie um die 10 Starts mit der F9 Jährlich tätigten, hieß es, die F9 sei kostendeckend. Wie viel durch weiter Optimierung und Serienfertigung eingespart wurde ist einfach nicht bekannt.
Ich bin der Meinung das die Probleme mit der Wiederzündung der Triebwerke bei IFT-3 an der instabilen Fluglage des Boosters vor der Zündung lag. Wenn SpaceX das beheben kann erwarte ich keine Probleme. Was die 80% Schub bei den Triebwerken betrifft widerspricht es dem Ansatz von SpaceX die Technik bis etwas kaputt geht zu testen. Auf der anderen Seite könnten sie so scharf drauf sein die Einsatzfähigkeit von Starship herzustellen das sie vorsichtiger rangehen. Vielleicht reichen ihnen die Daten die sie bei 80% Schub erhalten.
Die 100t für V1 sind vom Tisch laut Elon Musk. Das die 1000 Einsätze eine Zielvorgabe sind dürfte auch klar sein. Ob die V2 oder V3 Raptoren daraufhin ausgelegt sind ist Spekulation.
Niemand weiß was ein F9 für Startkosten verursacht und es darf bezweifelt werden das SpaceX es für Starship auflisten wird. Real gezahlte Preise bilden die Obergrenze wobei man fragen kann ob SpaceX die Rideshare Starts quersubventioniert.
Ein englischsprachiger User, den ich von Reddit kenne, hat mich gebeten das hier zu teilen:
„SpaceX schlägt außerdem vor, eine weiterentwickelte Version des Starship- und Super Heavy-Raumschiffs zu starten (bis zu neun Raptor-Triebwerke für das Starship und bis zu 35 Raptor-Triebwerke für den Super Heavy-Booster).“
Quelle: https://public-inspection.federalregister.gov/2024-10149.pdf
Das Doument wurde erst gestern veröffentlicht und es heißt mal wieder „Verlängern und mehr Triebwerke“. (Der User, der mir das hier geschickt hat, glaubt aber auch nicht, dass dies groß was ändern wird.)
Ergänzend möchte ich übrigens hier noch von einen interessanten und besorgniseregenden Trend of reddit berichten.
Reddit war eigentlich jahrelang ziemlich Musk Freundlich. Kritische Foren gab es recht wenige.
Das hat sich vor kurzem geändert. Musk wird (auch wegen seiner Social Media Aussagen) vermehrt kritisch gesehen, ditto Tesla und Co.
Und das hat zu einer recht seltsamen Reaktion seitens von /r ElonMusk, /rTeslaMotors, sowie mehreren anderen Musk „Fanforen“ geführt.
Denn plötzlich mehreren sich Meldungen, dass Leute plötzlich aus den besagten Foren gebannt wurden, obwohl sie dort NIE gepostet haben.
Grund: Sie haben in muskkritischen Foren gepostet. (Scheinbar werde diese seit kurzen von Bots „beobachtet“.)
Erinnert mich irgendwie an ein gewisses deutschsprachiges forum, indem wahrheitswidrig behauptet wird, ich würde eine Verlinkung zu mir nicht mögen. Aber mit der Wahrheit haben es SpacEx Fans ja sowieso nicht so.
Leider nicht nur die SpaceX Fans.
Aktuell vergeht ja auch kein Tag an dem es nicht eine Negativmeldung über Tesla gibt.
Erst vor wenigen Tag hat der führende Produktmanager von Tesla hingeschmissen und in seinem Linkdin Profil einen Post hinterlassen (den er schnell wieder gelöscht hat, aber das Netz vergisst nichts.), wo er höflich, aber doch direkt Musks Führungsqualität in Frage stellt.
https://eletric-vehicles.com/tesla/teslas-head-of-product-resigns-after-7-years-citing-effects-of-recent-layoffs/
Danke für das Dokument, es geht in ihm aber nicht so sehr über das Starship als vielmehr über die Startpläne bei LC39A. Neu ist neben einer höheren Startfrequenz (bis 44 pro Jahr) dass SpaceX nun auch das Landen von Superheavy und Starship auf Droneschiffen in Erwägung zieht.
Zu dem neuen Starship bald was, der artikel ist schon in Arbeit wäre nur einfach mit diesem zu lang gewesen.
Gerne.
Derselbe User hat mir heute übrigens das hier noch geschrieben (ich übersetze mal.):
„Ich habe von einem NASA-Ingenieur, der an HLS (Raumschiff und BO) arbeitet, einige Leaks erhalten.
Zusammengefasst hat Starship Probleme mit den Leitungen. Sie verwenden Vorbrennergas oder so etwas, um den Druck in den Tanks ohne Wärmetauscher aufrechtzuerhalten… was zur Bildung von Wassereis aus Methanverunreinigungen führt, das die Einlässe der Triebwerke verstopft und schließlich zum Ausfall führt, da die Triebwerke explodieren, wenn sie bei dieser Geschwindigkeit leer laufen. SpaceX fügte eine Art Sieb hinzu, das aber schließlich versagte, als die Tanks weit genug geleert wurden und sich das Eis unterhalb des „Siebs“ bildete. Dadurch wurde das Problem nur verzögert.
Also müssen sie die Triebwerke neu konstruieren und die Wärmetauscher wieder einbauen, um zu verhindern, dass das Eis das verdammte Ding verstopft. Wenn die Triebwerke wieder klobiger werden, wird man wissen, dass sie genau das getan haben.
Bernd spekuliert das Superheavy beim Wiedereintritt wegen eines Verlusts der strukturellen Integrität zerbrochen ist, wenn ich mich nicht irre. Aber das liegt daran, dass sie ihre Triebwerke nicht mehr zünden können, um das verdammte Ding abzubremsen.
Auch die Steuerdüsen sind eingefroren. Aber ich verstehe nicht wirklich, was los ist, nur dass sie so sehr an den Ecken sparen, dass sie wesentliche Teile entfernt haben. Aus Gewichts- und Kostengründen… Sie folgen damit einem Vorschlag von „Everyday Astronaut“ in einem seiner Musk-Interviews (lustigerweise tat Musk im folgenden Interview so, als wäre es seine Idee gewesen und nicht die von „Everyday Astronaut“)
SpaceX muss also die Rakete verbreitern (um mehr Triebwerke anbringen zu können), nicht um sie höher zu machen, aber das werden sie nicht tun, weil sie bereits teure Werkzeuge für diesen speziellen Durchmesser hergestellt haben. Es ist billiger, sie einfach zu verlängern.
HLS braucht 15 Auftankstarts + 1 Tanker, um auf dem Mond zu landen … was die NASA offiziell zugegeben hat … aber diese bereits verrückten Zahlen sind für eine 100 Tonnen Nutzlast im LEO … es sind 35 Tonnen! Ein Drittel ! Und dabei ist das Abdampfen noch gar nicht eingerechnet.
Das Ding wird in absehbarer Zeit nicht auf dem Mond landen, selbst wenn sie die angestrebte Leistung erreichen können.
Aus einer anderen Quelle (ebenfalls Spekulationen, nicht von der NASA) ist zu erfahren, dass sie ihre Triebwerke nach Flug 1 gedrosselt haben (was Bernds Spekulationen bestätigt?). Die Fangemeinde sagt, dass das daran liegt, dass das Raumschiff ohne Nutzlast gestartet ist und nicht an der Leistung, aber das stimmt nicht. Wenn es wahr wäre, würden sie nicht von einer Verlängerung der Rakete sprechen. Bei vollem Schub sind die Triebwerke zu heiß und schmelzen ihr Inneres. Sie fressen sich von innen nach außen. Ihr Leistungsproblem beeinträchtigt auch die Fähigkeit der ersten Stufe, zur Basis zurückzufliegen… und damit die Wiederverwendung.
Sie können alles andere umgehen, den Durchmesser ändern, Stahl gegen Aluminium oder sogar Verbundwerkstoffe für das Raumschiff austauschen. Sie werden es nicht tun, aber sie können es! Aber die Triebwerke erreichen nicht die Leistung, die sie brauchen, und sind zu schwach für den einmaligen Gebrauch, geschweige denn für die Wiederverwendung. Auch das hat Bernd richtig erkannt.
Es gibt immer noch Probleme mit ihrem Sprinklersystem, die über die illegale Einleitung von Industrieabwässern in einem Naturschutzgebiet hinausgehen. Es schützt die Rampe nur vor der völligen Zerstörung, es unterdrückt nicht den Schall, der die Rakete beschädigt (die Tür schließt nicht) und die Nutzlast beschädigt, falls sie überhaupt eine hatte. Und selbst das funktioniert nicht so gut, da es Risse in der Rampe gab.
Beim nächsten Test müssen sie also *Steuerungsprobleme beheben (das Raumschiff stürzte beim letzten Test unkontrolliert ab) *Eis, das die Triebwerke verstopft *Wiederbefeuerung der Triebwerke im Weltraum, um die Deorbiting-Fähigkeit zu beweisen und in Test 5 die Orbitalgeschwindigkeit erreichen zu können *Befestigung der Heizkacheln, die ihnen wie Schuppen von den Augen fallen *die Startrampe!
Nur um ihre Erstflugziele zu erreichen ! Und sie werden sie wahrscheinlich nicht erreichen ! Das Ding wird weiterhin in Millionen Stücke explodieren. Und das betrifft nicht die Leistungsprobleme der Starships. Nur die verlängerten Versionen der Raumschiffe werden das tun.
Die sind so was von im [piep].“
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So, ich hoffe die Übersetzung ist nicht zu sehr verfälscht.
Fremkörper die Triebwerke zum Explodieren bringen und Filter um dies zu umgehen – das gabs schon mal bei der N-1…
Klar, die Verbrennungsabgase bestehen zum Teil aus Wasser, Kohlenmooxid und Kohlendioxid allesamt Substanzen die weit unterhalb der Tanktemperaturen fest werden.
Dieser „Everyday Astronaut“ ist ein SpaceX Fan mit dem Musk gerne Interviews führt weil er eigentlich keine kritischen Fragen stellt, geschweige denn technisch tiefergehende Fragen. Leider sind seine Interviews weil es ja sonst keine Informationsquelle von SpaceX gibt inzwischen auch für mich eine Informationsquelle.
Eine leere 1. Stufe kann nicht zum Startplatz zurückfliegen wenn nur 15 Triebwerke wieder gezündet werden können mit max 80% Schub?
Eine Rakete die Methan mit Sauerstoff verbrennt produziert Industrieabwässer?
Die ganze Wiederverwendung soll die Startkosten senken und hat mit Einsatzfähigkeit der Rakete gar nichts zu tun. Es ist kein Space Shuttle.
Designänderungen an den Triebwerken können Jahre dauern und es ist naheliegend das SpaceX nicht darauf warten wird und andere Notlösungen für Probleme suchen wird.
Sind Ingenieure immer so drauf das sie wenn etwas nicht funktioniert wie es soll sich die Haare raufen und sagen: „Die sind so was von im [piep].“ ?
Antwort an Rodi:
– Ja, Ursache ist in den Beitrag ein gearbeitet. Nutzbar sind übrigens nur die inneren 13 Triebwerken für die Drehung und nur drei zentrale für die Landung. Außerdem haben die beiden letzten Starts ja gezeigt das es nicht klappte.
– Das starship verbrennt pro Sekunde über 23 t Treibstoff. Glaubst Du mit Wasser kann man die dabei entstehende hitze soweit reduzieren das sie nicht ausreicht das alles was an Dreck auf der startrampe herumliegt nicht reagiert und dann ins abwasser gelangt?
– Ist das Starship nicht wiederverwendbar dann ist der Startpreis pro Kilogramm höher als bei der Falcon 9, da die Nutzlast nur doppelt so hoch ist es aber zehnmal schwerer und entsprechend teurer ist. Dann muss es auch nicht einsatzfähig sein, weil es keine Kunden gibt.
Laut Wikipedia de und engl. hat Raptor 2x Turbopumpen eins für jedes Medium das gepumpt werden soll. Eine der Turbinen nutzt die Verbrennung mit Sauerstoffüberschuß. Die andere arbeitet mit Methanüberschuß. Ich vermute mal das das Druckgas vor allem Methan für den Methantank enthält und kein Kohlenmonoxid. Und Sauerstoff für den Sauerstofftank.
Die Wirtschaftlichkeit von Starship ist eine ganz andere Frage als die technische Machbarkeit. Der Konsens scheint zu sein das die Wiederverwendung des Boosters machbar und wirtschaftlich ist. Die Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Wiederverwendung der 2. Stufe wird ein bisschen in Zweifel gezogen. (Hitzeschutz und Performance Verlust).
Beides hat aber nichts damit zu tun ob Starship den Mond erreichen kann oder das SpaceX Starship für Starlink einsetzt. Ob SpaceX HLS bei Unwirtschaftlichkeit abbrechen kann ist fraglich.
Ist eigentlich egal ob man einen oder zwei vorbrenner hat, als Verbrennungsprodukte entsteht immer Wasser. Ob Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid entsteht hängt vom LOX/LNG Verhältnis ab. In jedem Falle entstehen Stoffe die bei den Temperaturen des Methans bzw. sauerstoff fest werden und zu Boden sinken – durch die Beschleunigung sogar noch forciert.
Die Abbildung bei Wikiepedia weist übrigens beim LOX-Strom einen Wärmeaustauscher aus, nur beim Methan und dort ist wegen der geringen Dichte das Problem ja größer wird vom Vorbrenner Gas abgeszapft:
https://en.wikipedia.org/wiki/SpaceX_Raptor#/media/File:Raptor_2_Full_Flow_Staged_Combustion_Cycle_Estimate.svg
Über die Wirtschaftlichkeit diskutieren wir wenn das Ding mal zu Ende entwickelt ist. Die V2 und V3 sind ja ein eingeständnis das V1 nicht mal für die interne Nutzung ausreichend ist.
Es ist die Frage ob V1 nur als Testartikel geplant war, als proof of concept und die geringe Nutzlast so geplant war und langsam gesteigert werden soll. Ist es überhaupt möglich sich mit der heutigen Simulationssoftware so zu vertun?
Simulationssoftware kostet Geld, vielleicht verzichtete SpaceX auf, sie haben ja das iterative Konzept alles im Flug zu erproben. Die Treibstoff Zuladung und Leermasse von v1 wurden schon vor Jahren publiziert. Schwer vorstellbar das man jahrelang nur diese Zahlen nennt wenn das Vehikel doch nur temporär genutzt wird. Zudem tauchen V2 und V3 erst nach ITF-2 auf wo sie eine Nutzlast Abschätzung machen konnten.