Das Ende des Space Shuttles – der fehlende Nachfolger

Nun da Atlantis die letzte Reise eines Shuttles durchführt, ist es Zeit die lockere Serie über das Shuttle zu Ende zu schreiben. Anfang der achtziger Jahre war klar, dass die Shuttles nicht das erfüllten was man sich von ihnen versprach. Geplant war einmal ein Gefährt, dessen Transportkosten vor allem von den Treibstoffkosten geprägt war. Dessen Rumpf 100 Flüge übersteht und die Triebwerke 55. Vor allem aber eines das nur wenig Wartung erforderte. 160 Arbeitsstunden sollte die Überholung nach der Landung dauern.

Was man erhielt war ein empfindliches Gefährt. Die Triebwerke mussten nach jeder Landung demontiert und inspiziert werden. Die Hitzeschutzkacheln, bei denen es Jahre dauerte, einen Kleber zu finden, mit dem man sie an der Rumpfstruktur befestigen konnten mussten nach jeder Landung inspiziert, ausgetauscht und mit giftigen Chemikalien behandelt werden, dass sie kein Wasser aufnahmen, das sie sonst beim Start oder der Landung zerstören könnte. Continue reading „Das Ende des Space Shuttles – der fehlende Nachfolger“

Die Senkung der Transportkosten – Teil 2

Kommen wir nun zu der Kostenfrage und hier wird es deutlich schwerer, weil schon die genaue Aufteilung der Kosten bei bekannten Trägern nicht bekannt ist. Ich versuche daher erst einmal die bekannten Ziffern zusammenzutragen und zwar am Beispiel der Ariane 5.

  • MAN fertigt die Boosterhülsen und Tankdome sowie einige kleine Teil. Der Auftrag beim Los PB betrug 370 Millionen Dollar, etwa 10% der Fertigungskosten
  • Die Integration von 35 Oberstufen beim Los PB bei EADS Bremen hat einen Umfang von 500 Millionen Dollar.
  • Die Fertigung eines Vulcain 2 kostet 2002 15 Millionen Euro
  • Der Gesamtauftrag für 35 Ariane 5 an EADS umfasst 4000 Millionen Euro. Sie werden integriert an Arianespace übergeben,
  • Der Start selbst kostete 2008 rund 130 Millionen Euro

So kann man ungefähr folgende Kostenabschätzung machen: Continue reading „Die Senkung der Transportkosten – Teil 2“

Senkung der Transportkosten – Was ist möglich?

Es ist abzusehen, dass bei Trägerraketen das Ende der Stange erreicht ist, was es an technischen Möglichkeiten gibt, um die Transportkosten zu senken. Hier mal eine kleine Zusammenfassung:

Feststoffbooster sind die preiswerteste Möglichkeit aufgrund ihres sehr einfachen Aufbaus. Sie erlauben es auch bei einem Parallelstart das Triebwerk einer Zentralstufe mit flüssigen Treibstoffen kleiner zu dimensionieren und so Kosten zu sparen. Aufgrund ihres hohen Leergewichtes und niedrigen spezifischem Impuls sind reine Raketen nur aus festen Treibstoffen heute aber nur eine Lösung für kleine bis mittlere Nutzlasten.

Bei flüssigen Treibstoffen geht der Trend zu Wasserstoff/Sauerstoff. Bei höheren Geschwindigkeiten (GTO) kann man so eventuell eine ganze Stufe sparen, bei normalen Antrieben ist eine LOX/Kerosinstufe wenn man die Gesamtberechung aufmacht, meist nicht billiger. Wenn bestimmte Länder trotzdem noch zu dieser Technologie tendieren, dann aufgrund ihrer jahrelangen Erfahrungen mit diesen Triebwerken (vor allem Russland). Sinnvoll scheinen andere flüssige Treibstoffe nur dann zu sein, wenn das Volumen der Stufe ein Problem bei Fertigung oder Handhabung wird, wie es sicher bei sehr großen Stufen der Fall sein dürfte (Saturn V Klasse). Continue reading „Senkung der Transportkosten – Was ist möglich?“

Wiederverwendung in der Zwickmühle

LFBB (c) DLR-SARTAm Beispiel der Ariane 5 möchte ich heute mal zeigen wo das grundsätzliche Problem der Wiederverwendung liegt. Dabei will ich mich bewusst nur auf die erste Stufe konzentrieren. Zuerst einmal, warum nur die unterste Stufe? Es gibt mehrere Gründe dafür, technische und finanzielle. Fangen wir mit den Finanziellen an. Bei gleicher Technologie in den Stufen werden diese um so preiswerter, je kleiner sie werden. Der Zusammenhang ist zwar nicht linear, aber in der Regel ist die Oberstufe preiswerter als die Grundstufe (und bei drei Stufen gilt das gleiche). Die Ersparnis wird also immer kleiner.

Technisch ist die Sache sogar noch eindeutiger. Die Nutzlast nimmt bei Wiederverwendung stark ab. Gerät die Stufe in einen Orbit, so benötigt sie Treibstoff um sich selbst zu deorbitieren. Vor allem steigt die thermische Beanspruchung stark ab. Die Stufe benötigt einen Hitzeschutzschild, der bei den großen Tanks für Wasserstoff recht schwer wird und die Nutzlast dann stark reduziert (jedes Kilo das die Stufe mehr wiegt, reduziert die Nutzlast im gleichen Maße).

Bei der ersten Stufe ist die Sache viel einfacher: Sie nimmt den größten Teil der Rakete ein, also bei gleicher Technologie auch den größten Teil der Produktionskosten und die Abtrennung erfolgt bei niedriger Geschwindigkeit, woraus eine niedrige thermische Belastung resultiert. So ist kein oder nur ein geringer Thermalschutz notwendig ist. Ein erhöhtes Trockengewicht schlägt nur gering auf die Nutzlast durch (Typischerweise sinkt diese um 1 kg bei 10-15 kg höherer Trockenmasse). Continue reading „Wiederverwendung in der Zwickmühle“

Die Crux mit den Gleitern

Kürzlich bekam ich eine Mail von Martin Rosenkranz mit einem ganz interessanten Ansatz:

Da die Entwicklung ganz neuer Konzepte ja offenbar an der technischen Umsetzbarkeit scheitert scheint es auch in absehbarer Zukunft recht konventionell weiter zu gehen – > siehe Ares-Konzept mit bewährten Komponenten und Konzepten.

Auf Grundlage vorhandener Technologien habe ich eigene Überlegungen angestellt und ich würde gerne mal eine zweite Meinung hören von jemandem der offenbar genügend Überblick hat und siehe Technische Spinnereien auch gern mal ein bisschen spekuliert.

Folgende Voraussetzungen bildeten meine Vorgaben: Continue reading „Die Crux mit den Gleitern“