{"id":10454,"date":"2014-08-30T00:54:46","date_gmt":"2014-08-29T22:54:46","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=10454"},"modified":"2014-08-29T20:56:36","modified_gmt":"2014-08-29T18:56:36","slug":"warum-macht-spacex-keinen-suborbitaltourismus","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2014\/08\/30\/warum-macht-spacex-keinen-suborbitaltourismus\/","title":{"rendered":"Warum macht SpaceX keinen Suborbitaltourismus?"},"content":{"rendered":"<p>Am Donnerstag kam auf ZDF Info mal wieder eine Sendung &uuml;ber bemannte Raumfahrt, &#8222;Zukunft im All &#8211; Von der Raumstation zum Mars&#8220;. Wie der Titel verr&auml;t ein Sammelsurium von Themen. Dabei ging es auch um suborbitalen Tourismus, nat&uuml;rlich mit dem Beispiel von SpaceShip Two aber auch <a href=\"http:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Armadillo_Aerospace\">Armadillo Aerospace<\/a>, die das mit einer Rakete vom Erdboden aus durchf&uuml;hren wollen. Da kam mir eine Idee: das w&auml;re doch was f&uuml;r SpaceX. W&auml;hrend man recht schwer sagen kann, wie gro&szlig; der Markt f&uuml;r Weltraumtouristen ist (es gab bisher wenige, aber es gab auch wenige Fluggelegenheiten, so ist es wahrscheinlich nur f&uuml;r die Vermarkter klar wie gro&szlig; der Bedarf und die Nachfrage ist) soll Virgin Galactic schon etliche Tickets f&uuml;r suborbitale Fl&uuml;ge 6<a href=\"http:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Virgin_Galactic\">40 im August 2013 <\/a>also lange bevor es den ersten Flug gab zu Preisen von 250.000 $.<!--more--><\/p>\n<p>Nun warum sollte SpaceX in dieses Segment einsteigen? Nun es gibt einige gute Gr&uuml;nde daf&uuml;r:<\/p>\n<ul>\n<li>Die Firma hat Hardware sie schon abgeschrieben ist<\/li>\n<li>Damit kann sie Pluspunkte bei der NASA sammeln &#8211; zumindest kann sie schon den Start und die Landung erproben.<\/li>\n<li>Sie bekommt Publicity, das war ja bisher das wichtigste bei der &Ouml;ffentlichkeitsarbeit<\/li>\n<li>Sie kann ein zus&auml;tzliches unabh&auml;ngiges Standbein aufbauen und Geld verdienen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Zum Punkt 1 einige Erl&auml;uterungen. Nach den Vertr&auml;gen mit der NASA hat die Firma nach Ablauf von CRS und COTS 14 Dragon Raumkapseln die einmal flogen und f&uuml;r die es bisher keine weitere Verwendung gibt. Da CRS 2 mit noch mehr Fracht gerade ausgeschrieben wird, und nichts darauf hindeutet dass sich da etwas &auml;ndert, wird das ab 2017 noch mehr werden, da werden Orbital und SpaceX jeweils 3-4 Fl&uuml;ge pro Jahr durchf&uuml;hren m&uuml;ssen.<\/p>\n<p>Daneben ist zu rechnen, dass die Betreiber von Satelliten erst mal skeptisch gegen&uuml;ber der Wiederverwendung sind und nicht eine &#8222;Refurbished&#8220; Stufe haben wollen oder es kann sein, dass sie nicht beliebig viele Eins&auml;tze hinnehmen sondern vielleicht nur zwei. In beiden F&auml;llen hat die Firma Triebwerke die noch eingesetzt werden k&ouml;nnen. Selbst bei maximaler Wiederverwendung kann es sein, das ein Triebwerk noch eine Lebensdauer hat die aber nicht mehr 180 s betr&auml;gt (die nominelle Brennzeit) avber f&uuml;r den kurzen Betrieb mit einer Suborbitalrakete. Auch diese stehen f&uuml;r Umsonst zur Verf&uuml;gung denn den Start hat ja schon jemand bezahlt.<\/p>\n<p>warum nicht diese Hardware n&uuml;tzlich einsetzen? Der Vorteil vom Suborbitaltourismus ist sofort ersichtlich:<\/p>\n<ul>\n<li>\n<p class=\"auto-style1\">Die Geschwindigkeit die man erreichen muss ist viel geringer &#8211; erheblich kleinere Rakete n&ouml;tig<\/p>\n<\/li>\n<li>\n<p class=\"auto-style1\">Die Belastungen sind es auch, denn man muss nur ungef&auml;hr 3,2% der Energie die man bei einem R&uuml;ckkehr vom Orbit hat abbauen.<\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>Das bedeutet: die Belastungen sind viel kleiner und eine Dragon, die einen Orbitflug &uuml;berstanden hat sollte problemlos etliche Suborbitaleins&auml;tze &uuml;berstehen. Das &uuml;berstehen selbst Flugzeuge, denn auch die X-15 erreichte bei ihren Fl&uuml;gen eine H&ouml;he von &uuml;ber 100 km.<\/p>\n<p>Der Geschwindigkeitsbedarf ist nicht so genau bezifferbar. Die potentielle Energie entspricht einer Beschleunigung um 1400 m\/s (f&uuml;r 100 km H&ouml;he), dann kommen aber noch Gravitationsverluste und der Luftwiderstand hinzu. Eine A-4 erreichte bei einer theoretischen Endgeschwindigkeit von 2490 m\/s eine H&ouml;he von 187 km, das entspricht einer Hubenergie die einer Geschwindigkeit von 1890 m\/s entspricht, das bedeutet man muss mit rund 500 m\/s Verlusten rechnen, dann w&auml;re f&uuml;r 100 km H&ouml;he die zu erreichende Geschwindigkeit rund 1900 m\/s.<\/p>\n<p>Basierend auf den Daten des Merlin 1D am Boden entspricht dies einem Masseverh&auml;ltnis von 1,9. Das bedeutet anders als bei einer Falcon 9 macht der Treibstoff weniger als die Hafte der Startmasse aus. Daraus kann man wenn man die Startbeschleunigung zu 13 m\/s festlegt, folgendes ausrechnen:<\/p>\n<ul>\n<li>Startmasse: 50,3 t<\/li>\n<li>Brennschlussmasse: 25,3 t (25 t Treibstoff)<\/li>\n<li>davon Resttreibstoffe: 0,2 t<\/li>\n<li>davon Struktur und Triebwerke der stufe: 1,9 t<\/li>\n<li>Rest f&uuml;r Raumschiff und Landetreibstoff 23,2 t<\/li>\n<\/ul>\n<p>Da eine bemannte Dragon nach SpaceX nur 6 t wiegt (und das mit Trunk, denn man nicht braucht) reicht das also m&ouml;glich. Das Abbremsen des gesamten Gef&auml;hrts m&uuml;ssten die Superdraco Triebwerke erledigen, weil selbst ein Merlin 1D zu schubkr&auml;ftig ist. Es w&uuml;rde selbst bei 60% Schub noch um 15 m\/s beschleunigen, es m&uuml;sste f&uuml;r eine weiche Landung aber weniger als 10 m\/s sein. Sonst hebt man wieder ab. Der Treibstoffbedarf ist recht gering: Es ist kaum zu erwarten dass die Stufe mit Dragon sich schnell durch die Luft bewegt, der Luftwiederstand wird die Fallgeschwindigkeit sicher auf maximal 500 km\/h beschr&auml;nken (Bomben im zweiten Weltkrieg erreichten diese Geschwindigkeit und die sind aerodynamisch g&uuml;nstiger). Rechnet man noch 5 Sekunden zum Schweben hinzu so braucht man f&uuml;r die Landung insgesamt ein Geschwindigkeitsverm&ouml;gen von 190 m\/s. Daf&uuml;r braucht man rund 7-8% der Masse an Treibstoff, das bedeutet es bleiben rund 21,6 t f&uuml;r das Raumschiff.<\/p>\n<p>Das ist also deutlich mehr als eine Dragon wiegt. Was g&auml;be es an Verbesserungsm&ouml;glichkeiten? Nun im Prinzip 2. Man k&ouml;nnte die normale Dragon mit einem Piloten und 6 Passagieren (gesch&auml;tzte Masse: 6,7 t starten). Dann w&uuml;rde man eine gr&ouml;&szlig;ere H&ouml;he erreichen (rund 490 km), allerdings mit einer unangenehmen beschleunigungsspitze von 71 m\/s. Die Brennzeit w&uuml;rde ohne Schubreduktion in beiden F&auml;llen 105,7 s betragen. Besser w&auml;re es die Dragon um einen Zylinder zu ver&auml;ndern. Die Kegelform f&uuml;r einen Wiedereintritt bei hohen Geschwindigkeiten n&ouml;tig, wird ja nicht mehr gebraucht. Rechnet man das Gewicht gleichm&auml;&szlig;ig auf die Oberfl&auml;che um, so kann man diese um 5,5 m verl&auml;ngern. Bei vier Sitzen pro Reihe (derzeit im unteren Teil der Dragon eingebaut) und 6 zus&auml;tzlichen Reihen kann man so 31 Personen transportieren.<\/p>\n<p>Was kostet es? Schwer zu sagen, man m&uuml;sste eine eigene Stufe daf&uuml;r konstruieren. Die Tanks w&auml;re bei 25 t Treibstoff nur etwa 3 m hoch, selbst mit Triebwerk ist sie dann maximal 5 m hoch. Mit Dragon dann 9 &#8211; 16 m. Das Schubger&uuml;st de Zweitstufe kann man verwenden, die Tanks der Zweitstufe m&uuml;sste man k&uuml;rzen. Schwer zu sagen was das kostet. Aber nehmen wir mal an die Dragons g&auml;be es f&uuml;r umsonst (stammen ja noch von der NASA) und die Stufe w&uuml;rde f&uuml;r 1 Triebwerk ein Neuntel der Falcon 9 Erststufe kosten, die 80% der Produktionskosten (nicht Startkosten und Gewinn) ausmacht. Zieht man Gewinn und Startdurchf&uuml;hrung vom Preis von 61,2 Millionen Dollar ab, so ist man bei etwa 40 Millionen Dollar Produktionskosten. 80% davon sind 32 Millionen und ein Neuntel davon sind 3,6 Millionen Dollar.<\/p>\n<p>Doch auch diese Stufe kann man mehrmals einsetzen. Nach der SpaceX Webseite haben die Merlin1D eine Lebenszeit von 4 Betriebszeiten, das sind 720 s. Teilt man das durch die 106 s Brennzeit so kann man 6 Fl&uuml;ge mit Sicherheit durchf&uuml;hren. Das reduziert die Abschreibungskosten f&uuml;r die Rakete auf 0,6 Millionen. Damit w&uuml;rde SpaceX schon bei 6 Passagieren Gewinn machen (6 x 250.000 Dollar vs. 600.000 Abschreibungskisten). Der Treibstoff ist kein Preisfaktor, er macht ja nach Elon Musk schon bei einer Falcon 9 die aus 490 t Treibstoff besteht 0,3% der Startkosten aus, hier w&auml;ren es nur 25 t und die kosten dann 10.000 Dollar.<\/p>\n<p>Bei 30 Passagieren pro Flug wird daraus eine Gelddruckmaschine &#8211; Erl&ouml;se von 7,5 Millionen pro Flug stehen Kosten von 0,6 Millionen gegen&uuml;ber, dann w&uuml;rde es sich sogar lohnen, wenn man nichts wiederverwendet, skaliert man die Kosten der Falcon 9 auf 1 Triebwerk herunter. Dann k&ouml;nnte man z.B. von der Stufe sich trennen und die Kapsel einfach wassern lassen.<\/p>\n<p>Idealerweise nutzt SpaceX aber dazu einfach Triebwerke die noch 106 s Restlebenszeit haben, aber eben keine 180s f&uuml;r einen Falcon 9 Start. Alle drei Starts m&uuml;ssten da 9 St&uuml;ck anfallen, denn es gibt au&szlig;er den Starts ja auch noch kurze Probez&uuml;ndungen vor jedem Start und das Brennen beim Abbremsen beim Weidereintritt. Bei 12 Starts pro Jahr k&ouml;nnen sie so alleine 36 Fl&uuml;ge pro Jahr mit Touristen durchf&uuml;hren.<\/p>\n<p>Also es g&auml;be genug gute Gr&uuml;nde in das Gesch&auml;ft des Suborbitaltourismus einzusteigen. Schade das SpaceX es nicht macht, aber wahrscheinlich kann man es sich dort nicht leisten Abzweigungen von dem direkten weg zum Endziel Mars einzuschlagen.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg02.met.vgwort.de\/na\/064a4abebec54d75a892c362b4c8a84c\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"\/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Am Donnerstag kam auf ZDF Info mal wieder eine Sendung &uuml;ber bemannte Raumfahrt, &#8222;Zukunft im All &#8211; Von der Raumstation zum Mars&#8220;. Wie der Titel verr&auml;t ein Sammelsurium von Themen. 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