Die Proton und der Mond

Schade, dass ich so aufmerksame Leser habe – Niemand ist auf die Münchhausener Geschichte vorgestern hereingefallen. Doch eigentlich ist es keine Münchhausener Geschichte, es ist reale Physik und daher dazu heute etwas mehr.

Ich habe alles mit meiner neuen Aufstiegssimulation durchgerechnet, die inzwischen um einige Optimierungsfunktionen ergänzt wurde. Die Vega als Problemfall funktioniert nun auch. Ich werkele derzeit am Zweiimpulstransfer. Wenns fertig ist stelle ich es vielleicht mal hier vor. Aber die Proton in der Version Proton M Breeze M macht Probleme. Das liegt daran, dass die Proton mal als zweistufige ICBM entwickelt wurde. In der Version hätte der Sprengkopf etwa 8 bis 10 t gewogen. Nun wiegen dritte und vierte Stufe und Nutzlast zusammen 80 t. Schon die zweite Stufe hat eine Beschleunigung die anfangs unter 1 g liegt. Die oberen auch und am extremsten ist es bei der Breeze M. Bei einer Startmasse von rund 28 t beträgt der Schub nur 19,6 kN. Continue reading „Die Proton und der Mond“

Über den Mond in den GTO

Ich habe wieder mal an meinem Programm gearbeitet, diesmal für ein Spezialproblem: Das Erde-Mond Problem. Den Mond als Einflussgröße kann man ignorieren, solange man ihm nicht zu nahe kommt. Doch kann man ihn auch nutzen?

Zuerst zu den Grundlagen. Nach dem Gravitationsgesetz nimmt die Anziehung eines Körpers proportional zu seiner Masse zu und umgekehrt im Quadrat zu dem Abstand ab. Bei jedem System von zwei Körpern kann man so eine Einflusssphäre definieren, in der ein Körper eine höhere Anziehungskraft hat. Bei dem Erde-Mondsystem ist der Mond 81-mal schwerer als die Erde. Der Abstand, wo der Mond eine höhere Anziehungskraft hat, liegt also neunmal (Wurzel aus 81) so weit von der Erde wie vom Mond entfernt. Nimmt man diesen dazu, so ist es 1/10-tel des Gesamtabstands von 384400 km von den beiden Zentren also rund 38.440 km von dem Mondzentrum entfernt. Sobald eine Mondmission diesen Abstand passiert hat, beschleunigt sie wieder. Continue reading „Über den Mond in den GTO“

Mit Ionentriebwerken zum Mond

Während man inzwischen die Eignung von Ionentriebwerken für den Mars untersucht, scheint sich keiner für den Einsatz für Mondmissionen zu interessieren. Zeit sich darüber Gedanken zu machen. Um es vorwegzunehmen: Es geht in diesem Blog vornehmlich um den nicht bemannten Teil einer Expedition. Das liegt daran das noch mehr als beim Mars die lange Betriebsdauer der Ionentriebwerke in keinem tolerierbaren Verhältnis zur Reisedauer mit chemischen Triebwerken steht. Bei der Dauer einer Marsexpedition von fast 3 Jahren sind 200-300 Tage mehr Reisezeit verkraftbar, beim Mond ist das aber unverhältnismäßig, wenn man in weniger als 4 Tagen beim Mond sein kann. Es gibt jedoch eine Ausnahme, dazu am Schluss noch eine Bemerkung. Continue reading „Mit Ionentriebwerken zum Mond“

They were easily outnumbered by a smaller force of men

… oder Kann eine Dragon 2 auf dem Mond landen?

So ähnlich wurde ich gefragt. Kurze Antwort – kann sie aber nur wenn SpaceX seinen Mars Colony Transporter dafür einsetzt und der existiert vielleicht auf den Computerbildschirmen von SpaceX und im Kopf von Musk, aber sonst nirgendwo. Aber anders als bei SpaceX muss man mir nichts glauben, man kann es nachrechnen oder eben nicht (wenn die dafür notwendigen Grundlagen nicht vorhanden sind).

Den Ansatz den ich ich heute verfolge ist der: Ich berechne welche Nutzlast eine Falcon Heavy zum Mond und zurück bringen kann  Wenn das bekannt ist kann man hochrechnen wie groß die Nutzlast sein muss um eine Dragon 2 auf dieselbe Mission zu schicken.

Fangen wir mit der Falcon Heavy Nutzlast. SpaceX gibt die Nutzlast zu 22,2 t in den GTO und 13,6 t zum Mars an, jedoch nicht für die Mondtransferbahn. Man kann aber extrapolieren. Bei anderen Trägern isst die Mondnutzlast etwa 20% größer als die zum Mars. Das wären 16,3 t. Auf eine ähnliche Zahl kommt man wenn man die Geschwindigkeiten ansieht. Die Mondtransferbahn ist 650 m/s höher als in den GTO und 500 m/s kleiner als beim Mars. Die Nutzlast sollte also in der Mitte, etwas näher zur Marsnutzlast sein, auch hier kommt man bei (nicht ganz korrekter) linearer Abschätzung auf 17,3 t. Nimmt man das Mittel beider Schätzungen, so kommt man auf 16,8 t. davon will ich nun ausgehen. Continue reading „They were easily outnumbered by a smaller force of men“

“Dragon 2 is designed to be able to land anywhere in the solar system”

Ach ja der gute Musk, er haut einen Witz nach dem nächsten raus. Der letzte ist der obige. Doch da es Leute gibt die nicht das technische Wissen haben den Witz als solchen zu erkennen, prüfen wir ihn mal auf die Wahrheit.

Da weder die NASA noch SpaceX ein bemanntes Programm jenseits des Erdorbits haben befasse ich mich nur mit unbemannten Missionen. Bemannt könnte man mit der Falcon 9 zwar den Mond erreichen – doch eine Falcon Heavy kann nicht so viel Nutzlast transportieren damit sie auch wieder zurückkommen. Die NASA selbst entwickelt mit der Orion aber ihr eigenes Raumschiff.

Auch bei unbemannten Missionen werden es SpaceX-Missionen sein, denn egal wie billig die Dragon ist, die NASA baut derzeit Raumsonden mit einer Trockenmasse von 0,5 bis 1 t und da eine 6 t schwere Dragon einzusetzen wäre ungefähr so als würde man mit dem Schwerlasttransporter den Einkauf erledigen der in zwei Einkaufstüten passt.

Also fangen wir mal an. Die Dragon 2.0 wiegt leer 6,0 t nach Spacex. Die Dragon 1 konnte maximal 1,2 t Treibstoff aufnehmen. Ich nehme an dass dies auch für die Dragon 2 zutrifft. Mehr Treibstoff erfordert weitere Tanks. Da diese wie die Super-Draco Triebwerke druckstabilisiert sind sind sie recht schwer. Nimmt man die Strukturfaktoren der EPS-Stufe so wiegen die Tanks für 1000 kg Triebstoff 100 kg inklusive des nötigen Druckgases und der Druckgasflasche. Von diesem Verhältnis gehe ich bei den folgenden Betrachtungen aus. Continue reading „“Dragon 2 is designed to be able to land anywhere in the solar system”“