{"id":12616,"date":"2017-06-30T00:10:10","date_gmt":"2017-06-29T22:10:10","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=12616"},"modified":"2017-06-27T20:13:26","modified_gmt":"2017-06-27T18:13:26","slug":"die-saturn-v-und-die-betriebswirte","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2017\/06\/30\/die-saturn-v-und-die-betriebswirte\/","title":{"rendered":"Die Saturn V und die Betriebswirte"},"content":{"rendered":"

Der Link von Kartoffel über die Doku Fight for Space<\/a> hat mich mal inspiriert, auf Youtube zu stöbern. Der Trailer sieht interessant aus, aber sonst habe ich auch nur Ausschnitte gefunden, keine komplette Doku. Doch ich kam bald auf andere Videos, die rechts erschienen. Ich schaue normalerweise keine Videos an, sie brauchen zu viel Zeit für zu wenig Information, aber ich schaue mir immer wieder gerne die Starts der Saturn V an. Die wurden von unzähligen Kameras aufgenommen und heute nachgeschärft, sind sie noch beeindruckender. Es gibt so schöne Momente in den Aufnahmen, jenseits von meinen Lieblingen, den Aufnahmen der Abtrennung der S-IB. Beeindruckend ist auch, wie die Versorgungsarme erst zurückschwenken, kurz bevor die Rakete abheben und ich meine erst kurz vorher, denn die Aufnahmen sind in Zeitlupe. Ariane 4, die ich als Vergleich oft genug beobachtet habe, zieht die letzten Versorgungsarme schon einige Sekunden vor em Abheben zurück. Das gibt dem Start auch seine eigene Dramatik.<\/p>\n

Zwei Punkte kamen in dem Trailer. Der eine: Man hat eine Rakete, die Saturn v, leistungsfähiger als das Shuttle, leistungsfähiger als die SLS und sie funktionierte. Dann startet man nicht mal die bestellten Exemplare (drei Apollomissionen wurden gestrichen und selbst das Backup von Skylab<\/a> das man zweimal besuchen könnte für moderate Kosten von 222 bis 290 Millionen Dollar) blieb am Boden. Oder wie es der Mann im Trailer sagte \u201eAre you people nuts?\u201c. Ja heute regieren die Verrückten die Welt.<\/p>\n

In dem Artikel kam auch zur Sprache, dass es damals ein Programm gab, Wissenschaft aufzuwerten. Kurse in Naturwissenschaften, die ursprünglich nicht so wichtig waren wurden, höher gestuft, es wurde allgemein mehr angeboten und das in allen Ebenen auch in den Hochschulen. Das Programm hängt zwar mit Apollo zusammen, jedoch indirekt. Es war ein Programm, mit dem man auf einen angeblichen Rückstand in der Technologiefähigkeit reagieren wollte, denn man in den raschen Erfolgen der Sowjets im Weltraum nach dem Start von Sputnik sah. Das klappte auch, es wurde die Zahl der Absolventen von Naturwissenschaften aber auch technischen Fächern in den Sechziger Jahren verdoppelt. Auf das Programm wurde eine Reihe von Dingen zurückgeführt, denn auch die Forschung jenseits des Raumfahrtprogrammes wurde gefördert. Das Internet entstand aus einem der Forschungsvorhaben (die allerdings meist mit Militär zu tun hatten). Andere meinen die rapide Entwicklung der Halbleiterindustrie in den Sechziger Jahren, die schließlich Anfang der Siebziger Jahre zum Mikrocomputer<\/a> führte, wäre auch durch diese Schwemme an Wissenschaftlern und Ingenieuren möglich gewesen. Ich bin etwas vorsichtiger, aber ich teile die Auffassung, das die technologische Fähigkeit, aber auch die Innovation und das Nationaleinkommen davon abhängen, wie viele Menschen in einem Land forschen und entwickeln, wie viele Ingenieure es gibt und wie viel Mittel die zur Verfügung haben. Heute haben wir übrigens wieder so eine Debatte, man muss nur mal das Stichwort \u201eDigitalisierung der Schulen\u201c oder \u201e100 MBit für alle\u201c bei Google eingeben. Heute sieht man das Heil der Volkswirtschaft daran dass jeder schnelle Internetverbindungen hat und die digitale Welt in der Schule gelehrt wird. Ich teile das nicht. Wichtig für die Bildung ist nicht die Geschwindigkeit der Verbindung \u2013 die braucht man für Videos, aber nicht Bücher mit denen man sich viel schneller Inhalte aneignen, man liest schneller als man sieht, man kann Inhalte überfliegen und nicht zuletzt ist die Informationsdichte viel größer (es ist erschreckend wenn man mal ein TV-Skript also das, was gesagt wurde, von einer Dokumentation durchliest \u2013 das ist extrem wenig Text). Vor allem glaube ich wird in den Schulen dann nicht tieferes Wissen vermittelt, sondern eher wie man eine Suchmaschine bedient.<\/p>\n

Aber zurück zum Thema. Ja die Saturn V war außergewöhnlich. Man sieht dies schon daran, dass alle Flüge klappten. Das war bei dem damaligen Stand der Technik eine große Leistung und selbst heute gibt es Träger, die bei den ersten 13 Flügen einige Fehlstarts haben, so Delta 3, Zenit, H-II, GSLV, Ariane 1-5. Die Saturn V war enorm robust. Das in zwei Dingen. Das eine war, das die technische Auslegung sehr konservativ war, also nicht das neueste und leistungsfähigste einsetzte. Man sieht dies an typischen Performanceparametern wie Voll-\/Leermasseverhältnis oder spezifischen Impulsen. Sie hatte aber auch eine Robustheit in der Mission. So konnte kurz nach dem Start ein Triebwerk ausfallen, ohne das die Mission gefährdet war. Das passierte bei Apollo 13. Als dies bei einer Falcon 9 passierte<\/a>, hatte die, obwohl mehr Triebwerke und dadurch kleinerer Einfluss, eine zu niedrige Bahn und die Sekundärnutzlast ohne eigenen Antrieb ging hops. Beim Start von Skylab<\/a> löste sich der Stufenadapter nicht und die Saturn schleppte 4,5 t mehr Nutzlast in den Orbit \u2013 aber den richtigen Orbit. Kurzum: die Saturn V war ein robustes Arbeitspferd.<\/p>\n

Machen wir einen Sprung zu heute. Eigentlich sollte man bei der SLS es besser hinbekommen. Man hat leistungsfähigere Antriebe, leichtere Legierungen. Doch die SLS soll bei fast gleicher Masse nur 70 t liften, keine 130. Was macht man falsch? Die SLS ist das Produkt, das rauskommt, wenn man eine Rakete nicht von Ingenieuren, sondern Betriebswirten konstruieren lässt. Denn das ist die Änderung zu damals. Damals gab es viele Ingenieure und Wissenschaftler heute gibt es viele Betriebswirte und wenige Ingenieure. Leute, die vielleicht Bilanzen lesen können, aber nichts konstruieren. Controlling hat schon Firmen ruiniert, indem kostenintensive Entwicklungsabteilungen zusammengestrichen wurden, um den kurzfristigen Profit zu erhöhen. Nur hat man dann langfristig keine neuen Produkte was meist das Aus für die Firma bedeutet. Kurzum, wenn Leute am Drücker sind, die nur aufs Geld achten, dann kommen Dinge raus die kurzfristig billiger sind, langfristig aber in eine Sachgasse führen oder teuer werden. Die SLS entsteht aus Resten \u2013 vom Space Shuttle Programm. Das einzige neue Triebwerk, das J-2X für die Oberstufe hat man qualifiziert und dann die Entwicklung eingestellt. Ein paar Betriebswirte meinten, man könne doch auch eine Oberstufe aus vier RL-10 mit 40% des Schubs machen \u2013 klar kann man, nur hat die dann auch nur 40 % der Masse und setzt die Nutzlast herab. Das besondere der SLS ist, das sie auf ein gleichbleibend flaches Budget getrimmt ist. Im Normfall ist es so, dass die Kosten steigen bis zur Mitte der Entwicklung und dann sinken. Bei Apollo gab es das höchste Budget nicht, als die Landungen stattfanden, sondern 1966, während der Entwicklung. Bei einem politisch verordneten gleichbleibenden Budget geht das aber nicht. (Wäre die NASA eine Militärorganisation, dann wäre das überhaupt kein Problem).<\/p>\n

Lange Zeit meinte ich, die Saturn V wäre zwar eine schöne Rakete, aber auch eine teure. 1969 kostete ein Start 185 Millionen Dollar. Inzwischen, nachdem ich Schätzung für die Kosten der SLS las, bin ich anderer Meinung. Auch wenn man dies mit der Titan 3C, dem pro Kilo preisgünstigsten Träger der \u201enormalen\u201c Klasse betrachtet: Die kostete damals 23 Millionen Dollar bei ziemlich genau 1\/10 der Saturn V Nutzlast. Was die Rakete so teuer machte, war vor allem die damals personalintensive Startvorbereitung. Als man nach Apollo 11 die Zahl der möglichen Starts pro Jahr von 5 auf 2 reduzierte, entließ man 5.600 Mitarbeiter \u2013 sie waren zwar auch an den Vorbereitungen des CSM und LM beteiligt, aber diese kamen komplett an, die Saturn V wurde erst im VAFB zusammengebaut. Vergleicht man das mit den rund 200 Personen, die für eine Ariane 5 zuständig sind, dann sieht man den Unterschied. Heute ginge das sicher um einiges effektiver. Alleine 450 Personen waren ja am Countdown im Missionszentrum beteiligt. So kostete die Fertigung nur 113,6 Millionen Dollar. Heute rechnet man bei Arianespace mit 20-25 % Kosten für den Zusammenbau und Start, bei der Saturn waren es über 60%.<\/p>\n

In der Retrospektive ist die Saturn V aber gar nicht mal so teuer. Es ist natürlich schwer Kosten von damals zu vergleichen, aber in einem Buch über die Apollo 11 Mission fand ich das Buzz Aldrin als Colonel 18.622 Dollar pro Jahr verdiente. Heute sind es 121.493 $. Überträgt man das auf die Kosten der Saturn V, so würde ein Saturn V Start heute 1206 Mill. Dollar kosten, die reine Fertigung 741 Mill. $. Die NASA hat mal 500 Mill. $ für die SLS angegeben, doch das ist 5 Jahre her. Im letzten November schrieb sie Aerospacefirmen an, um nach Wegen zu suchen, die Kosten zu senken. Die Kosten für Orion und SLS sollen sich da schon auf 2 Milliarden Dollar pro Start summieren. Schwer zu sagen, wie viel auf die Orion entfällt. Bei Apollo waren die CSM mit 55 Mill. $ viel billiger als die Trägerrakete. Das europäische Servicemodul kostet alle 200 Mill. Euro<\/a>. Ist die Kapsel in etwa genauso teuer, so kommt die SLS alleine auf 1,5 Mrd. Dollar und ist damit teuerer als eine Saturn V bei kleinerer Nutzlast. Sie wird noch teurer werden. Denn was die lieben Betriebswirte bei ihrer kurzfristigen Optimierung auf niedrige Entwicklungskosten vergaßen: Es gibt 16 RS-25 Triebwerke, die von den Shuttles übrig sind. Die reichen für 4 Starts. Danach muss man Neue bauen und zuerst kostet das schon mal 1,16 Milliarden Dollar für die Neuaufnahme der Produktion<\/a> und dann 50 bis 60 Millionen Dollar pro Triebwerk. (optimistische Schätzung) Das macht die Trägerrakete schon mal um 25% teurer.<\/p>\n

Die Regentschaft der Betriebswirte hat Folgen. Würde heute Trump ein Mondprogramm initiieren, ich habe meine Zweifel, dass man dann in 8 Jahren 2 Monaten nach Ankündigung landen könnte, selbst wenn man genauso viel Mittel wie damals bereitstellen würde. Die NASA ist heute eine andere. Schon beim Apolloprogramm begann der Niedergang Chris Kraft<\/a>, Missionsdirektor seit Mercury, später aufgerückt zum Chef des Zentrums in Houston für bemannte Raumfahrt, beklagt in seiner Biografie, wie er sah, wie immer mehr Managementebenen eingezogen wurden. Trotzdem gelang es Apollo durchzuführen, weil das ganze Programm zeitgesteuert war und sich diesem Ziel alle unterordneten. Heute sind die Ingenieure in der Minderheit, stattdessen gibt es ein Management, Kostenmanagement, Projektmanagement, Zeitmanagement. Das Dumme nur: ein Ingenieure kann ein Triebwerk konstruieren, 100 Betriebswirte können nichts, außer das Nichts zu verwalten. Für ein Mondprogramm wie Apollo bräuchte die NASA aus dem Stand enorm viele Ingenieure. Wo sollen die herkommen? Apollo konnte von dem schon unter Eisenhower angelaufenen Bildungsprogramm profitieren, daneben entwickelte man damals viele neue Düsenflugzeuge und Raketen. Aus diesen Programmen konnten die Ingenieure zur NASA wechseln. Wo sind sie heute?<\/p>\n

Zurück zur Saturn V. Die erste Version war robust, doch wie bei vielen Trägern dachte man an Verbesserungen<\/a>. Sehr weit war man mit dem J-2S. Das J-2S war eine verbesserte Version des J-2 Triebwerks der zweiten und dritten Stufe. Es hatte einen höheren Schub, höheren spezifischen Impuls, war aber vor allem einfacher aufgebaut (S für simplified). Nicht umsonst wählte die NASA es als Ausgangsbasis für das J-2X. Das J-2S war zertifiziert, hatte das Testprogramm komplett durchlaufen. Es war für spätere Saturn V vorgesehen und hätte die Nutzlast um 6-13% je nach Orbit gesteigert.<\/p>\n

Das Triebwerk der ersten Stufe, das F-1 wurde ebenfalls verbessert. Das F-1A war aber in einem frühen Entwicklungsstadium, als man die Entwicklung einstellte. Anders als beim J-2 hatte es keinen höheren spezifischen Impuls, war aber um 25% schubstärker und hätte so die bei der Saturn V hohen Gravitationsverluste gesenkt. Die Saturn V hatte über 2000 m\/s Gravitationsverluste, typisch für eine dreistufige Rakete sind eher 1600 m\/s. 100 m\/s Reduktion wären sicher machbar, das entspricht rund 1,5 t mehr Nutzlast.<\/p>\n

Andere Pläne, die nicht umgesetzt wurden, waren Titan 3 Booster. Sie hätten den Schub gesteigert und die Gravitationsverluste gesenkt. Vor allem waren sie preiswert. Zwei Booster kosteten 6,28 Millionen Dollar, ein Dreißigstel der Saturn V bei einem Sechstel der Startmasse. Vier Booster hätten die Nutzlast um 7,5 t angehoben.<\/p>\n

Was hätte man mit der leistungsgesteigerten Saturn machen können? Nun es gab zwar Ideen für unbemannte Missionen wie die Voyager Landeapparate auf dem Mars (nicht zu verwechseln mit den Voyager Sonden) und dem GTOP-Projekt, bei dem man anders als bei Voyager 1+2 bei jedem Riesenplaneten auch einen Orbiter abgesetzt hätte \u2013 eine Saturn V konnte 11,3 t zu Jupiter bringen, mit den J-2S Triebwerken sogar 12,8 t. Die Saturn V war auch für Marsprogramme vorgesehen, dann allerdings wegen der noch höheren Nutzlast für das Unternehmen mit einer nuklearen Oberstufe \u2013 entsprechende Reaktoren hat man schon getestet.<\/p>\n

Am offensichtlichsten wäre der Einsatz bei einem Apollo-Fortsetzungsprogramm gewesen. Liest man alte Bücher, so findet man Hinweise auf dieses. Es war den Planern wohl nicht in den Sinn gekommen, das man, nachdem man 21 Milliarden für die Entwicklung ausgab, man ein Programm einstellt das pro Flug 350 bis 450 Millionen Dollar (350: Apollo 11, 450 Apollo 17, mit zusätzlicher Hardware und Inflationsanstieg) kostete. Vor allem wenn man davon schon 280 Millionen bezahlt hatte, also netto nur 70-170 Millionen einsparte (die bestellte und bezahlte Hardware steht dafür heute in Museen). Aber sie haben wohl die Rechnung ohne die Öffentlichkeit gemacht, die nach einigen Landungen das langweilig fand. Seitdem wird die NASA von Betriebswirten geleitet, die minimierten erfolgreich die Entwicklungskosten des Space Shuttles (gut es kostete dann während des Einsatzes viel mehr als man einsparte, aber das juckt einen Betriebswirt nicht). Genauso erfolgreich waren sie bei der ISS (sollte mal 30 Milliarden Dollar kosten, durch Hinzunahme der Russen, damit man Geld sparen kann, wurden es dann 100 Milliarden) und derzeit sind sie sehr erfolgreich bei der Minimierung der Kosten von SLS und Orion.<\/p>\n

Von Braun skizziert in seinem Buch \u201eBemannte Raumfahrt<\/a>\u201c ein erweitertes Mondprogramm. Kernpunkt sind längere Aufenthalte auf dem Mond. Die kleine Lösung wäre ein zweiter Mondlander, der eine ausgeweidete Aufstiegsstufe hat. Ohne Treibstofftanks und das Triebwerk bietet er doppelt so viel Platz, Vor allem kann man nun auch liegen, das war wegen des mittig platzierten Triebwerks nicht möglich. Er wäre als Behausung gedacht. Ein weiterer Mondlander dann für die Besatzung zur Landung und Rückkehr. Das wurde auch getestet. Zwei Ingenieure hielten es bis zu 18 Tage in diesem Gefährt aus. Der Lander wäre mit einer Apollomission zum Mond gebracht worden, dann aber ohne Besatzung durch den Bordcomputer gelandet worden. Die Besatzung hätte die Mission dann vielleicht für Fernerkundung<\/a> nutzen können, entsprechende Missionen tauchen ja in der Literatur auf. Die umgebaute Stufe hätte dann auch mehr Vorräte und Verbrauchsmaterial aufnehmen können. Eine Mission hätte rund 11 Tage gedauert, da man nur bei Tag arbeiten wollte \u2013 immerhin mehr als dreimal so lange wie eine normale Mission bei zwei anstatt einem Flug zum Mond (der zweite mit einem normalen Lander). Mehr Komfort und mehr Ausrüstung hätte ein neu konstruierter Landeapparat geboten, der direkt gelandet wäre, ohne ein Apollo CSM. Anstatt 4,6 t hätte der rund 13,5 t auf dem Mond absetzen können, was dann schon eine andere Größenordnung ist. Wegen der Neukonstruktion halte ich das Szenario aber für unwahrscheinlich. Immerhin nur die Aufstiegsstufe ausweiden, mehr Vorräte installieren, das hätte man mit vergleichsweise wenigen Mitteln machen können. Bei 2,4 t mehr Landemasse wäre einiges mehr an Ausrüstung möglich gewesen. Exkursionen könnten weiter weg vom Lander führen.<\/p>\n

Aber natürlich ist klar \u2013 nach dem Apollo-Programm, egal ob es ein Anschlussprogramm gab oder nicht, war die Zeit der Saturn beendet. Würde es sie heute noch geben, man hätte mit der originalen Saturn V in 3-Stufenkonfiguration die ISS mit vier Starts in zwei Jahren im Orbit gehabt. So dauerte es eben 14 Jahre. Es gab ja auch Pläne<\/a> für eine größere Station aus Skylab-Modulen, die man an ihren Kopplungsadaptern gekoppelt hätte.<\/p>\n

Meine Ansicht: die USA wären gut beraten gewesen, dass Apollo und AAP-Programm solange zu verlängern, bis das Space Shuttle einsatzbereit war. Das hätte die Jahre 1976 bis 1980 abgedeckt, 1973\/74 startete ja Skylab und 1975 Apollo-Sojus. Mit Skylab B, die Station gab es, hätte man ein Jahr füllen können, mit mindestens einer Mondmission pro Jahr die anderen Jahre. Was wäre gewesen, wenn Skylab B noch im Orbit gewesen wäre und die Space Shuttles die Station hätten nutzen und ausbauen können (auch dafür gab es Pläne)? Eines gäbe es dann mit Sicherheit nicht: die ISS<\/a>. Skylab B war zu teuer für die NASA. Die kleinste Option kostete damals 222 Millionen Dollar. (Hardware war ja schon abbezahlt, musste nur noch gestartet werden) das sind heute rund 1,3 Milliarden Dollar. Echt teuer. 30 Jahre später gibt man dann für eine neue Station 100 Milliarden aus. Wie heißt es so schön: Wie bekommt man eine Firma klein? Mit Frauen (das ist am schönsten), mit Glücksspiel (das geht am schnellsten) mit Betriebswirten (das ist am Gründlichsten …)\"\"\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Der Link von Kartoffel über die Doku Fight for Space hat mich mal inspiriert, auf Youtube zu stöbern. Der Trailer sieht interessant aus, aber sonst habe ich auch nur Ausschnitte gefunden, keine komplette Doku. Doch ich kam bald auf andere Videos, die rechts erschienen. 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