{"id":12345,"date":"2017-02-12T12:04:17","date_gmt":"2017-02-12T11:04:17","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=12345"},"modified":"2017-02-12T12:05:21","modified_gmt":"2017-02-12T11:05:21","slug":"ein-schritt-vor-einen-schritt-zurueck","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2017\/02\/12\/ein-schritt-vor-einen-schritt-zurueck\/","title":{"rendered":"Ein Schritt vor, einen Schritt zur&uuml;ck"},"content":{"rendered":"<p>Es kommt, wie es kommen muss. Immer wenn in den USA ein D&ouml;sbaddel Pr&auml;sident wird (prominente Vorbilder: George W. Bush und Ronald Reagan), kann man das schlimmste f&uuml;r das NASA-Programm bef&uuml;rchten. Nun ist es noch nicht offiziell, aber Charles Miller, Mitglied des \u201e&Uuml;bergangsteams\u201c, das von der alten in die neue Regierung &uuml;berleiten soll, zeigt schon, wohin die <a href=\"http:\/\/spacenews.com\/the-big-changes-that-may-not-be-coming-to-nasa\/\">Reise gehen k&ouml;nnte<\/a>:<\/p>\n<ul>\n<li>Weg von der ISS zu einer kommerziellen Weltraumstation<\/li>\n<\/ul>\n<ul>\n<li>Eine nicht n&auml;her umrissene \u201espace industrialization initiative\u201c, die neue Industrien und Jobs schaffen soll.<\/li>\n<li>Einstellung der SLS zugunsten privater Vehikel, die g&uuml;nstiger seien.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Fangen wir mal an, die drei Punkte zu diskutieren.<!--more--><\/p>\n<h3 class=\"western\">Private bemannte Raumfahrt<\/h3>\n<p>Der erste Punkt ist ja nicht neu. <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/bigelow.shtml\">Bigelow<\/a> will seit Jahren eine kommerzielle Raumstation starten. Obwohl die Firma durch Kongressbeschluss (soviel zum Thema \u201eprivate Entwicklungen\u201c in den Besitz der neuesten NASA-Technologie f&uuml;r aufblasbare H&uuml;llen kam, die es erlauben die Startmasse einer H&uuml;lle um 50% zu senken, hat sie es in 10 Jahren nicht geschafft eine Raumstation zu starten. Vor zehn Jahren startete sie ihren ersten Prototyp Genesis I. Zwischendurch musste die Firma ihren Mitarbeiterstab abbauen. Nun ist ein Mini-Modul an der ISS angebracht und wird f&uuml;r zwei Jahre getestet. Ein Start auf der Atlas V ist gebaucht, nachdem ihre Station seit 10 Jahren bei SpaceX im Launchmanifest gelistet ist, aber nie gestartet wurde.<\/p>\n<p>Man k&ouml;nnte nun meinen, dass dies mit den erst ab 2018 verf&uuml;gbaren \u201ekommerziellen\u201c Vehikeln zusammenh&auml;ngt. Doch ich sehe das nicht so. Man h&auml;tte schon in den vergangenen Jahren mit Russland fliegen k&ouml;nnen, die ja auch in der Aufbauzeit der ISS immer wieder &#8222;Weltraumtouristen&#8220; starteten. Ich sehe vielmehr keinen Bedarf. Es ist ja nicht so, dass man nicht an Bord der ISS nicht kommerziell forschen k&ouml;nnte. Ja man hat fr&uuml;her sogar angenommen, so den Betrieb finanzieren zu k&ouml;nnen. Wie sich zeigte, war der Bedarf gleich Null. Nicht mal, als man keine Kostenerstattung verlangte, fanden sich Kunden. Die NASA hat seitdem einen Gro&szlig;teil ihrer Racks an Universit&auml;ten abgegeben, um eigene Forschungsmittel zu sparen. ESA und JAXA nutzen ihre Labors f&uuml;r Forschung. Bis heute sind nicht alle Racks belegt, es g&auml;be also durchaus M&ouml;glichkeiten f&uuml;r die Kommerzialisierung, ohne eine neue Raumstation zu starten, die ja auch Geld kostet. Die Startkosten f&uuml;r Experimente und Personal d&uuml;rften vergleichbar sein, also sehe ich keinen Bedarf f&uuml;r die Industrie an Bord einer privaten Weltraumstation.<\/p>\n<p>Der zweite Kundenstamm w&auml;ren Touristen. Es gibt ja immer wieder Weltraumtouristen, auch wenn der Kreis bei zweistelligen Millionenbetr&auml;gen pro Start klein sein d&uuml;rfte. Aber auch hier ist die ISS die bessere Alternative. Russland will schon Touristen transportieren, nachdem die gebuchten Pl&auml;tze f&uuml;r US-Astronauten wegfallen. Die beiden \u201ekommerziellen\u201c Transporter (ich setze das bewusst in Klammern, denn diese wurden ja f&uuml;r 8,4 Milliarden Dollar von der NASA entwickelt und nicht auf eigene Faust. Bezahlt werden alle Fl&uuml;ge auch von der NASA. Das einzig Neue ist dran, dass die NASA weniger Einfluss auf die Auslegung der Vehikel hat) haben jeweils 7 Pl&auml;tze. Es werden pro Start nur vier Astronauten starten. Somit k&ouml;nnte man die anderen drei Pl&auml;tze f&uuml;r Touristen nutzen. Da der Start schon von der NASA finanziert ist, w&auml;ren die Pl&auml;tze relativ preiswert buchbar. Interessenten m&uuml;ssten f&uuml;r ihre Ausbildung und die Versorgungsg&uuml;ter zahlen. Das Erste ist nicht angebbar, doch der Verbrauch an Versorgungsg&uuml;ter ist bekannt. Es sind rund 12 kg\/Tag, was bei den heutigen US-Transportern rund 1,05 Millionen $ pro Tag entspricht. Ein 14-Tages-Aufenthalt w&auml;re so deutlich billiger als bei den Russen.<\/p>\n<p>Kurzum: kommerzielle bemannte Raumfahrt: Der Bedarf ist (Moment, ich rechne noch mal genau nach \u2026) ist genau gleich Null. Zumindest, wenn man \u201eKommerziell\u201c so nimmt, wie es allgemein angesehen wird, n&auml;mlich das der Staat nichts damit zu tun hat. Das man vom Staat auf Staatskosten entwickelte Vehikel nimmt und dann kommerziell nutzt ist in etwa genauso kommerziell wie die Waffenindustrie: Die verkauft zwar auch Panzer und Kampfflugzeuge, die sind aber alle im Staatsauftrag entwickelt worden.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Neue Jobs durch neue Industrien<\/h3>\n<p>Nummer zwei kann man kurz abhandeln: Immer wenn eine neue Regierung an die Macht kommt, verspricht sie neue Jobs. Und weil das bei bestehenden Industrien schwierig ist, und oft die Leute auch die Ursache kennen (z.B. Wettbewerbsschw&auml;che einer einheimischen Industrie, billigere ausl&auml;ndische Konkurrenz, Globalisierung mit Verlagerung von Arbeitspl&auml;tzen ins Ausland) kommt man auf die glorreiche Idee neue Industrien zu schaffen. Nur ich kenne kein Beispiel, wo man ad hoc vom Staat ausgehend eine neue Industrie schuf und die dann ohne den Staat auskam. Gerade die Weltraumfahrt zeigt doch, wie es wirklich geht. Es gibt heute zwei Teilaspekte, die kommerziell erfolgreich sind: Kommunikationssatelliten und Erdbeobachtungssatelliten. Die ersten Kommunikationssatelliten wurden schon privat von Firmen finanziert. AT &amp;T buchte den ersten kommerziellen Start f&uuml;r <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/fruehe-kommunikationssatelliten.shtml\">Courier A<\/a>. Seitdem ist diese Industrie eigenst&auml;ndig und ben&ouml;tigt keine Staatsauftr&auml;ge. Wenn es welche gibt, dann um die eigene Industrie im Wettbewerb zu st&auml;rken. Das hat die ESA &uuml;ber Jahrzehnte so gemacht, letztes Beispiel ist die \u201eSmall-Geo\u201c Plattform, deren erstes Exemplar vor zwei Wochen startete. Das zweite Beispiel ist die Erdbeoachtung. Ronald Reagan wollte diese privatisieren. Damals war aber die Nachfrage zu gering und die Kosten von Satelliten zu hoch. Was rauskam war nur ein Debakel bei der US-Erdbeobachtung, das bis heute anh&auml;lt. Mittlerweile betreibt die ESA mehr Erdbeobachtungssatelliten als die NASA. Heute ist dies anders. Um die Jahrtausendwende wurden die ersten kommerziellen Erdbeobachtungssatelliten gestartet. Derzeit gibt es zwei Trends: gro&szlig;e Satelliten mit immer kleinerer Aufl&ouml;sung, derzeit minimal 30-35 cm und kleine Satelliten, die viel g&uuml;nstiger sind, mit Aufl&ouml;sungen von 1-5 m, daf&uuml;r viel g&uuml;nstiger. Das letzte Segment boomt derzeit. Das f&uuml;hrte dazu das inzwischen die NRO ihre gro&szlig;en visuellen Satelliten (KH-12) <a href=\"http:\/\/www.space.com\/16000-spy-satellites-space-telescopes-nasa.html\">nicht mehr baut<\/a> und Bilder von Digiglobe erwirbt. Was sich ver&auml;ndert hat, ist das die Technologie um hochaufl&ouml;sende Bilder zu gewinnen dramatisch billiger wurde und vor allem auch die Kunden die n&ouml;tige Infrastruktur haben. Ein Satellitenbild hat einen Umfang von mehreren Hundert Megabyte. In den Achtzigern waren die Computer, die man brauchte, um es zu verarbeiten teuer, Echtzeitzugriff war unm&ouml;glich, man bekam nach einigen Tagen ein Magnetband. Heute kann man &uuml;ber das Internet innerhalb von 1-2 Stunden nach Bildgewinnung auf die Daten zugreifen. Die kommerziellen Satelliten entstanden von alleine ohne staatliche F&ouml;rderung. Das ist auch der Fall bei den erdnahen Kommunikationssatelliten wie Iridium, Globalstar, O3B und nun Oneweb.<\/p>\n<p>Kurzum: Wenn sich etwas kommerziell lohnt, dann braucht man keine Industrie mit Subventionen erschaffen. Dann geht das von alleine. Wenn etwas schon beim Start Subventionen braucht, dann geht es meist auch nicht dauerhaft ohne. SpaceX wirbt ja damit, \u201eprivat\u201c zu sein. Doch Musk hat mehrmals betont, wie seine Firma schon nahe am Bankrott war, als der COTS-Auftrag sie rettete. 70% des Auftragsvolumens heute stammen vom Staat. Ich glaube kaum, dass SpaceX bei den nun weggebrochenen kommerziellen Auftr&auml;gen noch &uuml;berleben k&ouml;nnte. Im Gegenteil: Der Staat ist die St&uuml;tze der Firma. Er springt nicht ab, wenn die firma Raketen in die Luft jagt, die Gelder flie&szlig;en, unabh&auml;ngig vom Fortschritt nach Budgetplanung. Besser geht\u2019s doch nicht.<\/p>\n<h3 class=\"western\">\u201ePrivate\u201c Alternative zur SLS<\/h3>\n<p>Kommen wir zum letzten Punkt: einer \u201eprivaten\u201c Alternative zur SLS. Die Geschichte der SLS zeigt ja das Grundproblem der bemannten US-Raumfahrt. George W. Bush initiierte nach dem Columbia Desaster eine neue Richtung: Constellation \u2013 es sollte nun zum Mond gehen mit der Ares I+V und Orion. Aber und daran hat sich seitdem nichts ge&auml;ndert: Bitte, finanziert das Mondprogramm aus der Portokasse! Apollo schluckte 2\/3 des NASA-Haushaltes, der damals auch noch h&ouml;her war, gemessen am Gesamthaushalt (in der Spitze 3,3% des US-Haushaltes, heute sind es weniger als 0,5%). Da ist doch klar, dass dies nicht so einfach geht. Bushs\u2018s NASA l&ouml;ste das Problem indem Shuttle und ISS eingestellt werden sollten. Das Shuttle wurde nach Fertigstellung der ISS au&szlig;er Dienst gestellt, die ISS sollte bis 2016 betrieben werden (vorher ging es wegen der Vertr&auml;ge mit ESA und JAXA nicht, die 10 Jahre Betrieb ihrer Labors beinhalteten). Als Obama ans Ruder kam, waren beiden Programme noch aktiv und Constellation kaum vorangekommen. Er stellte die beiden Tr&auml;gerraketen ein, die Kapsel d&uuml;rfte weiter bestehen, schlie&szlig;lich waren kommerzielle Vehikel damals noch nicht geplant. Der Senat beauftragte dagegen die NASA eine Schwerlasttr&auml;gerrakete zu entwickeln \u2013 vorbei am wei&szlig;en Haus. Entsprechend hei&szlig;t die SLS auch gerne \u201eSenate Launch System\u201c. Allerdings so viele Mittel bekam die SLS auch nicht, was auch ihren Jungfernflug verz&ouml;gert. Gestrichen wurde die Oberstufe, weshalb mit einer umgebauten Delta-IV Oberstufe (eigentlich viel zu klein f&uuml;r eine Tr&auml;gerrakete dieser Gr&ouml;&szlig;e) nur 70 t in einen Erdorbit bef&ouml;rdert werden k&ouml;nnen. Mit einer besseren Oberstufe k&ouml;nnten es mindestens 105 t werden.<\/p>\n<p>Nun soll auch die SLS eingestellt werden, nachdem die Bef&uuml;rworterfront im Senat br&ouml;ckelt.<\/p>\n<p>Ich halte gar nichts davon. Zuerst einmal ist die Rakete nun fast fertig entwickelt, sicher noch ohne die n&ouml;tige Oberstufe, aber Orionmissionen, die sie ben&ouml;tigen gibt, es ja auch erst ab 2021. Eine neue \u201eprivate\u201c Rakete kostet aber auch erst mal Geld f&uuml;r die Entwicklung und eventuell geringere Startkosten kommen auch erst rein, wenn man die Entwicklungskosten auf viele Fl&uuml;ge umlegen kann. Das ist aber bei einer Schwerlastrakete nicht zu erwarten. Man riskiert vielmehr das sich das Programm noch weiter verz&ouml;gert. Zudem: Welche Alternativen gibt es heute? Es gibt ja keine Rakete mit 70 t Nutzlast, ausbaubar auf 130 t in der Entwicklung. Die Falcon Heavy soll 54 t haben. Da SpaceX aber alles bergen will, kann man 30% abziehen und liegt bei 38 t. Noch schlimmer: Als zweistufige Rakete sinkt die Nutzlast stark ab. Zum Mond sind es noch 13,6 t (ohne 30% Abzug), die SLS d&uuml;rfte, wenn man die 70 t Nutzlast f&uuml;r den LEO als Basis nimmt, rund 26 t zum Mond bef&ouml;rdern, also rund das doppelte. Es gibt noch weitere Gr&uuml;nde, die gegen die Falcon Heavy sprechen. Das Erste ist, dass die derzeitige SLS am Beginn der Evolution ist. Es fehlt eine entsprechende Oberstufe und auch leistungsf&auml;hige Booster. Die d&uuml;rften nach NASA Angaben die Nutzlast auf 130 t anheben. Ich komme auf bei gleichen Aufstiegsverlusten sogar 150 t, davon 52 t zum Mond. Dagegen ist die Falcon Heavy, das Ende der Evolution der Falcon 9. Leistungssteigerung? Unwahrscheinlich. Die Firma scheint ja schon mit der Fertigstellung dieser f&uuml;r Mondmissionen um den Faktor 3-4 zu kleinen Rakete &uuml;berfordert zu sein und liegt inzwischen 4 Jahre in der Entwicklung zur&uuml;ck.<\/p>\n<p>Das N&auml;chste ist die Erfahrung mit SpaceX. Bei der Falcon 9 gab es drei Starts mit gravierenden Vorkommnissen (taumelnde Nutzlast in zu niedrigem Orbit beim ersten Flug, Triebwerksausfall mit zu niedrigem Orbit beim dritten Flug, ausbleibende Wiederz&uuml;ndung beim sechsten Flug) und zwei Totalverluste. Das ist eine ziemliche Pannenserie, nicht nur vergleichen mit dem bemannten Raumfahrtprogramm der NASA, sondern auch anderen kommerziellen Tr&auml;gern. Vor allem vergleicht man die beiden Verluste mit dem Shuttle (den die NASA heute ja als nicht zuverl&auml;ssig genug ansieht) mit den beiden Verlusten von SpaceX so zeigt sich eines: Die NASA kannte ihr Tr&auml;gersystem gut und es gab in beiden F&auml;llen vorher Hinweise. Beim Verlust der Challenger warnten Angestellte von Thiokol aufgrund schon vorher angeschmorter Ringe vor dem Start und wurden von der NASA bedr&auml;ngt, den Start zu genehmigen. Bei der Columbia liegt der Fall etwas anders. Es gab immer abfallende Schaumst&uuml;cke, aber keine gro&szlig;en, die jemals den Hitzschutzschild ernsthaft besch&auml;digten. Das abbrechende St&uuml;ck traf durch Zufall die Fl&uuml;gelvorderkante. H&auml;tte es die Oberfl&auml;che getroffen, der Schaden h&auml;tte nicht zum Verlust gef&uuml;hrt. Es war also eine Kombination aus Zufall und Herstellungsm&auml;ngeln. Den Zufall konnte die NASA nie ausschlie&szlig;en, weshalb sie dann auch bei der einzigen Mission die nicht zur ISS f&uuml;hrte, eine Rettungsmission ansetzte.<\/p>\n<p>Bei SpaceX r&auml;tselt man nach einem Totalverlust erstmal, untersucht ihn und findet nach Monaten schlie&szlig;lich die Ursache. Der Nachteil dieser \u201eMethode\u201c ist, dass man so nicht wei&szlig;, wie viele versteckte Fehler es noch gibt. Einen? Zehn? Hundert? Nicht mal SpaceX wei&szlig; es. Da ziehe ich die Vorgehensweise der MASA vor. In der man viel mehr untersucht, testet und verbessert, auch wenn die Entwicklungskosten dadurch deutlich h&ouml;her sind und die Startkosten ebenfalls. Das ist auch woanders so &uuml;blich. Das Merlin 1D wurde <a href=\"http:\/\/www.spacex.com\/press\/2013\/04\/13\/spacexs-merlin-1d-engine-achieves-flight-qualification\">qualifiziert<\/a> nach 1.970 s Testsekunden, bei einer Betriebsdauer von 185 s. Das ist also etwa das 11-fache der Laufzeit eines Triebwerks oder der Laufzeit aller Triebwerke eines Falcon 9 Starts. Wenn ein Automobilhersteller einen neuen Motor qualifiziert, dann kommen zu vielen Testl&auml;ufen im Labor unz&auml;hlige Tests von Produktionsexemplaren in allen klimatischen Gebieten der Erde. Ein Motortyp hat danach auf verschiedenen Fahrzeugen weitaus mehr als die zehnfache Lebensdauer absolviert. (Nicht ein Motor, aber in der Raumfahrt werden auch mehrere Testtriebwerke verwendet). &Uuml;bertragen auf SpaceX w&uuml;rde das hei&szlig;en: Wenn alle Testmotoren die nominale Lebensdauer eines Autos, (200.000 km) zusammen erreichen, ist der Motor qualifiziert. (Da bei einer Falcon 9 nicht in jeder Flugphase ein Antrieb ausfallen darf, ist die Solllebensdauer die aller Triebwerke und nicht die eines Triebwerks).<\/p>\n<p>SpaceX reist nach Presseberichten derzeit die Latte bei CCDev, ihre Falcon 9 schafft die Kriterien nicht. Wie immer verspricht die Firma, dass die n&auml;chste \u201eEvolution\u201c \u201eBlock 5\u201c es richten soll. Mich erinnert das immer an eine Firma, die was liefern soll und einen dauernd vertr&ouml;stet, Bei einer Bestellung kann ich diese stornieren. Das geht mangels Alternative bei einer Schwerlastrakete nicht.<\/p>\n<p>Bleiben noch andere Firmen. ULA produziert zuverl&auml;ssige Tr&auml;ger und das seit Jahrzehnten. Die Vulkan wird 2 Milliarden Dollar in der Entwicklung kosten bei anfangs 22 t Maximalnutzlast (sp&auml;ter mehr, doch das ist wie bei der SLS in der Erstfinanzierung nicht dabei). So kann man leicht hochrechnen, dass man f&uuml;r SLS Niveau 8 Milliarden ausgeben muss. Ebenso d&uuml;rfte der Starpreis von 200 Mill. Dollar um das Vierfache auf 800 Millionen wachsen \u2013 und auch hier ist man nicht weit von der 1 Milliarde f&uuml;r die SLS weg. Es wird also nicht wesentlich billiger, es kostet nur weitere Zeit und Zeit ist Geld vor allem bei der bemannten Raumfahrt, wo man zugeteilte Budgets hat.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Res&uuml;mee<\/h3>\n<p>Das grundlegende Problem der bemannten Raumfahrt ist jedoch ein anderes: Seit drei Pr&auml;sidenten kippt jeder die Programme, die schon laufen. Bush Shuttle\/ISS, Obama Ares I+V, Trump nun Orion\/SLS. Jedes Mal setzt man Milliarden in den Sand, weil die Entwicklung wieder eingestellt wird. Keiner erh&ouml;ht den Haushalt so stark, dass das Programm soweit fortgeschritten ist, das ein Einstellen beim n&auml;chsten Pr&auml;sidenten teuerer als das Fortsetzen w&auml;re. So kann man von Mondprogrammen oder Marsprogrammen weiter tr&auml;umen. 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