Schlagwort: Space Shuttle

Einstufig in den Orbit

Posted on by Bernd Leitenberger

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Inzwischen starten jährlich über 100 Raketen ins All, aber alle haben zwei bis drei Stufen. Ginge es nicht auch mit einer Stufe? Zusammen mit der Wiederverwendung wäre das doch der absolut günstigste Zugang ins All. Leider setzt einem die Physik diesen Träumen eine herbe Grenze. Das Ganze ist anders als viele andere Konzepte sogar mit einem Taschenrechner berechnen.

Die Basis ist nämlich ganz einfach die Raketengrundgleichung oder Ziolkowsk-Gleichung. Die erreichbare Endgeschwindigkeit einer Rakete beträgt:

v = vspez * ln (Vollmasse / Brennschlussmasse)

Man braucht also die Startmasse (in kg), die Masse beim Abschalten der Triebwerke (ebenfalls in kg) und den spezifischen Impuls in metrischen Einheiten (m/s), welcher der Ausströmgeschwindigkeit der Gase beim Verlassen der Düse entspricht.

Die Geschwindigkeit für einen niedrigen Erdorbit liegt bei etwa 7.600 m/s. Bis der Orbit aber erreicht ist, zerrt die Gravitation an der Rakete. Das führt zu einem zusätzlichen Geschwindigkeitsbedarf ebenso wie andere Faktoren wie Luftwiderstand. Umlenkung der Bahn etc. Diese „Verluste“ kann man auf Basis existierender Raketen in der Größenordnung von 1.400 bis 1.600 m/s einschätzen. Zusammen braucht man also eine Endgeschwindigkeit von 9.200 bis 9.300 m/s. Continue reading „Einstufig in den Orbit“ →

Das Weltraumfähren-Dilemma

Posted on by Bernd Leitenberger

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So wies es aussieht, ist SpaceX mit etwas konfrontiert, was nicht neu ist, aber vorhersehbar. Ich nenne es das „Weltraumfähren-Dilemma“ um den Begriff „Shuttle“ zu vermeiden, auch wenn man es nach dem Erstling benennen kann.

Das ganze kam zuerst während der Entwicklung des Space Shuttles auf. Nach den Planungen von 1972 sollten die Fähren trocken (ohne Treibstoff) 68 t wiegen und 29,5 t Nutzlast transportieren. Diese 29,5 t sind das Gesamtgewicht der Zuladung. Wenn z.B. eine Besatzung an Bord ist, geht deren Gewicht sowie der Dinge, die sie braucht, von der Nutzlast ab. Continue reading „Das Weltraumfähren-Dilemma“ →

Das Space Shuttle als Trägerrakete

Posted on by Bernd Leitenberger

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Es gab in der Laufe der Zeit etliche Vorschläge, aus dem bemannten Space Shuttle einen unbemannten Träger zu konstruieren, die meisten davon während der Achtziger Jahre als das SDI Programm aktiv war und klar war, dass dessen Rauminfrastruktur nicht mit dem Space Shuttle aufgebaut werden konnte weil er dafür nicht oft genug flog und eine zu geringe Nutzlast hatte.

Solche Shuttle-C (C für Carrier) habe ich schon mal hier besprochen. Aber relativ wenig weiß man über Vorschläge bei denen man auf das Space Shuttle als wiederverwendbares Raumfahrzeug ganz verzichtet hätte aber seine Technologie weiter verwendet. Continue reading „Das Space Shuttle als Trägerrakete“ →

Was waren die technischen Fehler des Space Shuttles?

Posted on by Bernd Leitenberger

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Nun da sich SpaceX anschickt das vierte wiederverwendbare Gefährt zu bauen und das erste bei dem auch die Trägerrakete vollständig wiederverwendet wird möchte ich noch mal einen Blick zurück werfen auf das Space Shuttle. Als ich darüber nachdachte konnte ich es kaum glauben – es ist tatsächlich schon wieder 12 Jahre her, das es ausgemustert wurde. Die Falcon 9 hatte damals in ihrer 1.0 Version gerade mal zwei Startversuche absolviert. Noch viel länger her, nämlich über 42 Jahre ist der Jungfernflug. Zeit sich auch mal das zu vergegenwärtigen, denn wir reden natürlich über eine Zeit mit einer anderen Technik. Als das Space Shuttle am 12.4.1981 ihren Jungfernflug hatte war die aktuelle Trägerrakete Europas gerade mal die Ariane 1.

Ich habe oben in dem Titel bewusst das Wort „technisch“ genommen, denn der grundlegende Fehler des Space Shuttles ist relativ schnell zu benennen: es war bemannt. Ursprünglich war dies auch sinnvoll. Als nächster Schritt nach Apollo plante die NASA eine Raumstation in Orbit, die wie heute die ISS aus Modulen aufgebaut ist. Das Space Shuttle sollte diese Station versorgen und die Astronauten hinbringen. Dieses Shuttle in den ersten Plänen war viel kleiner. Die Nutzlast lag nur 11,34 t, beim späteren Space Shuttle war sie 2,6-mal größer. Erste, interne NASA Entwürfe hatten viel Ähnlichkeit mit dem heutigen X-37B es waren Gleiter mit kurzen Flügeln. Dieses Vehikel war nicht für kommerzielle Transporte gedacht, sondern es war Bestandteil eines bemannten Programms, so wie es die Space Shuttle auch waren, als sie dann wirklich die ISS aufbauten. Continue reading „Was waren die technischen Fehler des Space Shuttles?“ →

Die Wiederverwendung – eine nochmalige Betrachtung 2

Posted on by Bernd Leitenberger

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Es ist ja nicht so, das man Wiederverwendung nicht durchdacht hat. Wer mal auf die Webseite des DLR Instituts Systemanalyse Raumtransport geht wird etliche Veröffentlichungen zu dem Thema finden. Dabei ist das nur ein kleines Institut des DLR.

Ich fange mal an mit allen Versuchen, die ich kenne, eine Stufe zu bergen – auch alle eingeschlossen, die es nur auf dem Papier gab. Das ging los mit der Redstone im Mercuryprogramm. Das ABMA schlug der Space Task Group vor, die Redstone zu bergen. Ein Fallschirm hätte sich, gesteuert durch einen Beschleunigungsmesser (mit einer Zeitschaltuhr als Backup), geöffnet. Dies sollte bei einer Geschwindigkeit von 100 bis 120 m/s erfolgen. Der erste Fallschirm von 5,18 m Durchmesser verlangsamte die Redstone und stabilisierte ihre Lage. Gesteuert durch einen Drucksensor sollten sich in einer Höhe von 1.600 m die drei Hauptfallschirme mit einem Durchmesser von jeweils 26,5 m öffnen. Die Redstone würde mit dem Triebwerk voraus, mit einer Geschwindigkeit von maximal 12,2 m/s wassern. Das entspricht dem Fall aus 7,5 m Höhe. Für die Bergung sollte zwischen Redstone und Mercurykapsel ein Ring mit sechs Innenverstrebungen angebracht werden. In dem würden die Fallschirme und andere Systeme untergebracht. An den Speichen des Rings kann eine Bergungsmannschaft die Redstone an einem Schiff fixieren. Continue reading „Die Wiederverwendung – eine nochmalige Betrachtung 2“ →