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Der Space Shuttle Hitzeschutzschild – Teil 3 : die Produktion und die Testflüge

So, nun zum vorletzten Teil des Artikels über den Hitzeschutzschild des Orbiters. Man kam nach der Entwicklung kam zu der letzten Phase: der Produktion. Sie sollte zur größten Herausforderung werden. Dabei hatte man eigentlich mehr Zeit als ursprünglich vorgesehen. Schon früh gab es eine unzureichende Finanzierung, welche den Jungfernflug von Herbst 1977 auf Frühjahr 1978 verschob. Zahlreiche Probleme bei der Triebwerksentwicklung inklusive der Zerstörung einiger Turbopumpen und ganzer Triebwerke verschoben den Jungfernflug zuerst auf Frühjahr 1979 und dann Ende 1979. Die Columbia wurde als erster Orbiter ab 1978 zusammengebaut und bald zeigte sich dass man die Zeit die man brauchte um die Kacheln zu montieren gewaltig unterschätzt hatte.

Die Prozedur für die Installation einer Kachel war folgende: (mehr …)

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Der Space Shuttle Hitzeschutzschild – Teil 2

Wer es noch nicht getan hat, dem rate ich erst mal den ersten Teil zu lesen. Nachdem man nun vier Technologien für den Hitzeschutzschild zur Auswahl hatte, für welche sollte man sich entscheiden? 1969 gab es die erste Ausschreibung für das, woraus sich später das Space Shuttle entwickeln sollten. Auch wenn das damalige System nicht gebaut werden sollte, so benötigte es doch einen Hitzeschutzschild. Alle drei Hauptbewerber hatten einige Gemeinsamkeiten. Die tragende Struktur sollte aus Titan bestehen, auch die thermisch nicht so stark beanspruchten Teile, wie die Flügeloberseiten, waren in allen Entwürfen aus Titan, nun als „Hot Structure“ ausgelegt. Gemeinsam war auch das alle thermisch hochbelasteten Teile aus Reinforced Carbon Carbon (RCC) bestanden, das war z.B. die Nasenspitze. (mehr …)

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Der Space Shuttle Hitzeschutzschild: Teil 1: Einführung und mögliche Materialen

Ich lese gerade von Heppenheimer „Development of the Space Shuttle“. Ich werde es, wenn ich fertig bin, noch besprechen, aber vorab kann ich schon sagen, dass es das bisher beste Raumfahrtbuch ist, das ich in den letzten Jahren gelesen habe. Es ist reich an Details und erlaubt es einem, ein paar neue Aufsätze zu schreiben. Heute mal einen über den Hitzeschutzschild des Shuttles.

Es gab zuerst einmal eine Grundsatzfrage zu lösen, nämlich welche Technologie man einsetzen will. Als 1972 die Entscheidung für das heutige Konzept fiel, auch wenn es noch modifiziert wurde, gab es ingesamt vier Technologien für Hitzeschutzschilde, die ich in unterschiedlichen Stadien der Erprobung / des Einsatzes waren. (mehr …)

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Stufenweise zum Mond – zum Nachrechnen

So, nochmals, weil ich den Link nicht mehr finde und da auch einen Rechenfehler gemacht habe, eine kleine Rechnung wie man eine Schwerlastrakete durch mehrere Flüge ersetzen kann. Zur Erläuterung lest bitte nochmal diesen Artikel.

So, nun zu den Fakten. Wir haben eine Rakete die 50.000 kg in einen kreisförmigen 300 km hohen Orbit bringen kann. (Etwas höher als typische Transferorbits, damit er nicht durch die Luftreibung zu stark absinkt). Zum Anheben des Orbits verwenden wir eine stufe mit zwei RL-10B2 Triebwerken. Diese haben einen spezifischen Impuls von 4520 m/s. Die Startmasse soll bei 47.000 kg liegen, die Trockenmasse bei 5.300 kg (hochskaliert von der Delta IV Oberstufe). Dazu kommt noch ein Kopplungsmodul mit 3 t Voll- und 2,2 t Leermasse. Diese Masse ist vom ATV Servicemodul abgeleitet ohne die Tanks für den Refülltreibstoff. Dieses Modul führt die Ankopplungen durch und hat dazu 800 kg MMH/NTO an Bord. Dies reicht für eine Korrektur von 50 m/s bei 50 t Gewicht. Mehr ist nicht nötig, da anders als beim ATV keine Orbitänderungen gemacht werden müssen. Die großen Orbitänderungen werden von der Stufe durchgeführt. Der Treibstoffverbrauch dieses Moduls soll ignoriert werden, da er variabel ist (dadurch wird die Simulation eher pessimistischer). Anhand dieser Daten könnt ihr mit der Raketengrundgleichung und der Gleichung der Geschwindigkeit in einem elliptischen Orbit die Geschwindigkeit und Bahnen errechnen. Das Anheben des Perigäums habe ich dabei nicht berücksichtigt, sonst müsste man integrieren. (mehr …)

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Alternativen zur Schwerlastrakete

Ich las kürzlich diesen Artikel über die Kosten der SLS. Man kann über die Zahlen streiten, und auch die Berechnungsmethode, aber eines ist sicher klar. Eine Schwerlastrakete wird teuer. Dazu muss man muss nur mal sehen was die Entwicklung der Saturn kostete und diese Kosten auf die Flüge umlegen. Das ist auch das was ich am Artikel zu kritisieren habe: es ist nicht üblich Entwicklungskosten und die Kosten für die Bodenanlagen auf die Starts umzulegen. Kein Weltraumbahnhof der Welt, auch keine privat genutzte Startanlage trägt sich selbst, vielleicht mit Ausnahme von Sea-Launch. Selbst SpaceX musste nur das investierenm was sie brauchten um die bestehenden Pads umzurüsten, aber sie mussten nicht die Baukosten bezahlen und auch nicht die Infrastruktur die sie nutzen bezahlen. Selbst bei den Services zahlen sie nur für den Extraufwand, aber z.B. bei der Überwachung eines Starts durch Radar und Empfang der Telemetrie nicht für das Personal dass immer da ist und nicht einfach zwischen zwei Starts entlassen werden kann. Macht man die Rechnungen so, so wird alles sehr teuer. Nehmen wir ein Beispiel wo die Rechnung noch „gut“ aussieht: (mehr …)

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