{"id":13369,"date":"2018-05-02T00:01:39","date_gmt":"2018-05-01T22:01:39","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=13369"},"modified":"2018-04-28T09:05:06","modified_gmt":"2018-04-28T07:05:06","slug":"der-start-vom-mt-everest-und-mit-dem-katapult","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2018\/05\/02\/der-start-vom-mt-everest-und-mit-dem-katapult\/","title":{"rendered":"Der Start vom Mt Everest und mit dem Katapult"},"content":{"rendered":"<p>Heute wieder mal ein Ergebnis meiner Aufstiegssimulation, diesmal will ich den Nutzlasteffekt, der entsteht, wenn ich eine Rakete aus einem Flugzeug aus abwerfe, in die zwei Einzelfaktoren aufdr&ouml;seln und sehen, was herauskommt. Beide Szenarien sind hypothetisch, also bitte nicht gleich das in den Kommentaren bringen.<\/p>\n<p>Szenario 1: Wir h&auml;tten einen Startplatz in 8.000 m H&ouml;he, also so hoch wie die h&ouml;chsten Berge, die es gibt. Das ist an sich schon kaum zu bewerkstelligen, damit ich vergleichen kann, darf sich aber der Breitengrad nicht &auml;ndern, das hei&szlig;t, bei den Beispielen m&uuml;sste sich der Berg bei 28,5 bzw. 5.5 Grad n&ouml;rdlicher Breite befinden (Breitengrad vom CCAF und CSG).<\/p>\n<p>Szenario 2: Wir haben beim Startplatz eine Beschleunigungsvorrichtung aufgebaut, welche die Rakete beschleunigt und zuletzt &uuml;ber eine Rampe in einem definierten Winkel entl&auml;sst. Als Kompromiss (der ideale Winkel ist ja unbekannt) habe ich 45 Grad als Mittel zwischen 0 Grad (horizontaler Start) und 90 Grad (&uuml;blicher senkrechter Start) genommen. Wie schnell man eine Rakete so beschleunigen kann, ist nat&uuml;rlich schwer zu sagen. Ich habe mich f&uuml;r 150 m\/s Anfangsgeschwindigkeit, das sind 540 km\/h entschieden. Das Erreichen Hochgeschwindigkeitsz&uuml;ge oder Magnetschienenbahnen. Vielleicht etwas hoch, aber bei einer 1 km langen Beschleunigungsstrecke reichen dann 4 g Beschleunigung um die 540 km\/h erreichen. Das w&auml;re vielleicht mit Z&uuml;gen aber nicht erreichbar sein, aber mit einem Raketenantrieb.<!--more--><\/p>\n<h3 class=\"western\">Simulationsbedingungen<\/h3>\n<p>Ich kann nun nicht alle Raketen, die es gibt, ausprobieren und habe mich auf drei F&auml;lle beschr&auml;nkt. Die Auswahl fiel aufgrund der Gravitationsverluste, die mit der Brennzeit korrespondieren:<\/p>\n<ul>\n<li>Eine Feststoffrakete mit kurzer Brennzeit: Minotaur C<\/li>\n<li>Eine Fl&uuml;ssigrakete mit mittlerer Brennzeit: Falcon 9<\/li>\n<li>Eine Fl&uuml;ssigrakete mit langer Brennzeit: Ariane 5 ECA<\/li>\n<\/ul>\n<p>F&uuml;r alle Muster vergleiche ich die erzielbare Nutzlast mit den in der Aufstiegssimulation ermittelten theoretischen Maxima, als da sind:<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg05.met.vgwort.de\/na\/8f05652997cd487ebac45aa01e54c8bc\" alt=\"\" width=\"1\" height=\"1\" \/><\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<colgroup>\n<col width=\"51*\" \/>\n<col width=\"51*\" \/>\n<col width=\"51*\" \/>\n<col width=\"51*\" \/>\n<col width=\"51*\" \/> <\/colgroup>\n<thead>\n<tr valign=\"TOP\">\n<th width=\"20%\">Rakete<\/th>\n<th width=\"20%\">Perig&auml;um<\/th>\n<th width=\"20%\">Apog&auml;um<\/th>\n<th width=\"20%\">Azimut<\/th>\n<th width=\"20%\">Mindesth&ouml;he<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"20%\">Falcon 9<\/td>\n<td width=\"20%\">260 km<\/td>\n<td width=\"20%\">35.790 km<\/td>\n<td width=\"20%\">90 Grad<\/td>\n<td width=\"20%\">190 km<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"20%\">Ariane 5 ECA<\/td>\n<td width=\"20%\">250 km<\/td>\n<td width=\"20%\">35.790 km<\/td>\n<td width=\"20%\">90 Grad<\/td>\n<td width=\"20%\">190 km<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"20%\">Minotaur C<\/td>\n<td width=\"20%\">185 km<\/td>\n<td width=\"20%\">185 km<\/td>\n<td width=\"20%\">90 Grad<\/td>\n<td width=\"20%\">180 km<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Die Azimute entsprechen dem Start nach Osten. Die Mindesth&ouml;he ist erkl&auml;rungsbed&uuml;rftig: Viele Raketen erreichen aus energetischen Gr&uuml;nden einen \u201eBuckel\u201c, ein Maximum, bevor sie wieder absinken. Sobald der Schub das Gewicht &uuml;berschreitet, das ist auch bei einer Falcon 9 Oberstufe nicht direkt nach dem Start der Fall, steigt die Bahn wieder an. Wenn man diese Mindesth&ouml;he absinken l&auml;sst, dann steigt die Nutzlast an. Die Werte f&uuml;r Falcon 9 und Ariane habe ich willk&uuml;rlich gesetzt. Wichtig ist nur das sie in beiden Simulationen gleich sind. Die Werte f&uuml;r das Perig&auml;um entsprechen denen in den realen Bahnen.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Ergebnisse bei unver&auml;nderter Bahn und Start in 8.000 m H&ouml;he<\/h3>\n<p>Das einfachste Ergebnis erh&auml;lt man, wenn man die Aufstiegsbahn nicht anpasst. Man erh&auml;lt dann zwar eine neue Nutzlast aber auch eine neue Bahn, die von der Ausgangsbahn abweicht. Aber es ist ein erster Ansatz f&uuml;r einen Vergleich:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<colgroup>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/> <\/colgroup>\n<thead>\n<tr valign=\"TOP\">\n<th width=\"17%\">Rakete<\/th>\n<th width=\"17%\">Ausgangsbahn<\/th>\n<th width=\"17%\">Bahn mit Start aus 8000 m H&ouml;he<\/th>\n<th width=\"17%\">Nutzlast<\/th>\n<th width=\"17%\">Nutzlast aus 8000 m H&ouml;he<\/th>\n<th width=\"17%\">Nutzlastgewinn<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"17%\">Falcon 9<\/td>\n<td width=\"17%\">298,78 x 35796,4 km<\/td>\n<td width=\"17%\">418,4 x 35.796,5 km<\/td>\n<td width=\"17%\">8.821 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">8.855 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">0,385 %<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"17%\">Ariane 5 ECA<\/td>\n<td width=\"17%\">363,9 x 35.794 km<\/td>\n<td width=\"17%\">532 x 35.790 km<\/td>\n<td width=\"17%\">11.417 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">11.266 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">-0,446 %<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"17%\">Minotaur C<\/td>\n<td width=\"17%\">183,6 x 187,2 km<\/td>\n<td width=\"17%\">-1162 x 233 km<\/td>\n<td width=\"17%\">1.429 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">1.771 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">23,9 %<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Man sieht: ohne angepasste Aufstiegsbahnen gewinnt man gar nichts. Das Perig&auml;um ist h&ouml;her. Bei der Minotaur C die in eine flache Umlaufbahn \u201eeinf&auml;deln\u201c muss kommt sogar eine ung&uuml;nstigere Bahn heraus in der die Rakete noch knapp 500 m\/s aufwenden m&uuml;sste, also ist der Nutzlastgewinn nur scheinbar. Bei den GTO-Bahnen ist das Perig&auml;um h&ouml;her. Das n&uuml;tzt den Kunden etwas, da die aufzuwendende Geschwindigkeit zum Zirkularisieren kleiner ist. Darin steckt aber potenzielle Energie, die besser in kinetische Energie umgewandelt wird.<\/p>\n<p>Aber wie gesagt, die Bahn kann ja optimiert werden und das ist Schritt 2:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<colgroup>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/> <\/colgroup>\n<thead>\n<tr valign=\"TOP\">\n<th width=\"17%\">Rakete<\/th>\n<th width=\"17%\">Ausgangsbahn<\/th>\n<th width=\"17%\">Bahn mit Start aus 8000 m H&ouml;he<\/th>\n<th width=\"17%\">Nutzlast<\/th>\n<th width=\"17%\">Nutzlast aus 8000 m H&ouml;he<\/th>\n<th width=\"17%\">Nutzlastgewinn<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"17%\">Falcon 9<\/td>\n<td width=\"17%\">298,78 x 35796,4 km<\/td>\n<td width=\"17%\">384,1 x 35.821 km<\/td>\n<td width=\"17%\">8.821 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">9.685 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">9,5%<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"17%\">Ariane 5 ECA<\/td>\n<td width=\"17%\">363,9 x 35.794 km<\/td>\n<td width=\"17%\">420,2 x 35.796 km<\/td>\n<td width=\"17%\">11.417 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">13.302 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">16,5 %<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"17%\">Minotaur C<\/td>\n<td width=\"17%\">183,6 x 187,2 km<\/td>\n<td width=\"17%\">163,5 x 185 km<\/td>\n<td width=\"17%\">1.429 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">1.537 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">7,6 %<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Als Tendenz ist deutlich zu sehen und zu erwarten, dass der Gewinn um so gr&ouml;&szlig;er ist, je l&auml;nger die Brennzeit ist. Woran liegt es? Nur am Luftwiderstand? Sicher nicht, denn macht man eine Aufschl&uuml;sselung bei der Ariane 5 ECA so ergibt sich dies:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<colgroup>\n<col width=\"85*\" \/>\n<col width=\"85*\" \/>\n<col width=\"85*\" \/> <\/colgroup>\n<thead>\n<tr valign=\"TOP\">\n<th width=\"33%\">Parameter<\/th>\n<th width=\"33%\">Start von 20 m H&ouml;he<\/th>\n<th width=\"33%\">Start von 8.000 m H&ouml;he<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Luftwiderstand:<\/td>\n<td width=\"33%\">94,2 m\/s<\/td>\n<td width=\"33%\">48,25<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Maximaler Luftwiderstand<\/td>\n<td width=\"33%\">1,582 m\/s<\/td>\n<td width=\"33%\">0,734<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Nach<\/td>\n<td width=\"33%\">77,8 s<\/td>\n<td width=\"33%\">77,7 s<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">In<\/td>\n<td width=\"33%\">15.065 km H&ouml;he<\/td>\n<td width=\"33%\">23.881 km H&ouml;he<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Startbeschleunigung<\/td>\n<td width=\"33%\">2,923 m\/s<\/td>\n<td width=\"33%\">3,982 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Der totale Gewinn an Luftwiderstandsverlusten ist klein. Aber, es gibt einen anderen Faktor: Der Luftwiderstand kommt ja noch zu anderen Verlusten hinzu. Anfangs startet eine Ariane 5 ECA langsam. Mit unter 3 m\/s (in der Simulation, in Wirklichkeit ist das Schubprofil nicht gleichm&auml;&szlig;ig und es sind 5 m\/s beim Start). Davon gehen dann noch die Luftwiderstandverluste ab. In der Folge gewinnt sie beim Start von Meeresh&ouml;he aus anfangs nur langsam an H&ouml;he. In 8 km H&ouml;he expandieren die D&uuml;sen schon besser, der Schub ist damit h&ouml;her, die Startbeschleunigung betr&auml;gt fast 4 m\/s \u2013 Ein Drittel mehr und sie gewinnt mit geringerem Luftwiderstand schneller an H&ouml;he. Bedeutender: Die 1 m\/s h&ouml;here Startbeschleunigung entspricht einer Erh&ouml;hung des spezifischen Impulses um 7,7 % und damit erzielen Feststoffbooster und Zentralstufe h&ouml;here Endgeschwindigkeiten. Das macht viel mehr aus, als die rund 50 m\/s eingesparter Luftwiderstand, der bei einer Ariane 5 rund 500 kg Nutzlast ausmacht, also nur ein Bruchteil des Gewinns.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Start mit Katapult<\/h3>\n<p>Nun zur zweiten Fragestellung: Wie sieht es aus, wenn die Rakete mit 45 Grad und mit 150 m\/s startet. Der Vergleich mit der Originalbahn ist nun sinnlos, weil diese ja erst auf einen Winkel von 45 Grad drehen muss, wof&uuml;r die meisten Raketen 50 bis 60 s brauchen.<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<colgroup>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/>\n<col width=\"43*\" \/> <\/colgroup>\n<thead>\n<tr valign=\"TOP\">\n<th width=\"17%\">Rakete<\/th>\n<th width=\"17%\">Ausgangsbahn<\/th>\n<th width=\"17%\">Bahn mit 150 m\/s Startgeschwindigkeit<\/th>\n<th width=\"17%\">Nutzlast<\/th>\n<th width=\"17%\">Nutzlast aus 8.000 m H&ouml;he<\/th>\n<th width=\"17%\">Nutzlastgewinn<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"17%\">Falcon 9<\/td>\n<td width=\"17%\">298,78 x 35796,4 km<\/td>\n<td width=\"17%\">556,2 x 35.795 km<\/td>\n<td width=\"17%\">8.821 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">10.383 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">17,7%<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"17%\">Ariane 5 ECA<\/td>\n<td width=\"17%\">363,9 x 35.794 km<\/td>\n<td width=\"17%\">343 x 35.793 km<\/td>\n<td width=\"17%\">11.417 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">12.672 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">11,1 %<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"17%\">Minotaur C<\/td>\n<td width=\"17%\">183,6 x 187,2 km<\/td>\n<td width=\"17%\">154 x 185 km<\/td>\n<td width=\"17%\">1.429 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">1.676 kg<\/td>\n<td width=\"17%\">17,3 %<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Durch die Startgeschwindigkeit und den flachen Winkel ist es vor allem f&uuml;r die Minotaur c schwierig, auf die richtige H&ouml;he zu kommen, bei ihr steigt der Winkel auch nach dem Start an, um dann wieder abzufallen. Analog kann man so bei der Falcon 9 ein hohes Perig&auml;um nicht verhindern. Deutlich ist bei beiden Tr&auml;gern, dass der Gewinn nun viel gr&ouml;&szlig;er als bei der Ariane 5 ECA ist.<\/p>\n<p>Rechnet man diesen Gewinn in eine Geschwindigkeitsdifferenz um, so kommt das heraus:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<colgroup>\n<col width=\"128*\" \/>\n<col width=\"128*\" \/> <\/colgroup>\n<thead>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">Falcon 9<\/td>\n<td width=\"50%\">372 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">Ariane 5 ECA<\/td>\n<td width=\"50%\">259 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">Minotaur C<\/td>\n<td width=\"50%\">320 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Auch hier dasselbe Bild. Gewonnen wird in jedem Falle mehr, als die reinen 150 m\/s Differenz beim Start. Auch hier: Die untere Atmosph&auml;re wird schneller durchquert) weniger Luftwiderstand, die H&ouml;he wird schneller erreicht = geringere Gravitationsverluste.<\/p>\n<p>Bei der Falcon 9 gewinnt man mehr als das Doppelte der eingesetzten Startgeschwindigkeit (die man auch mit Raketentriebwerken aufbauen kann, da sie nur kurz arbeiten, kann man sie sehr oft einsetzen).<\/p>\n<h3 class=\"western\">Umsetzung<\/h3>\n<p>Mit der Falcon 9 habe ich noch ein Experiment durchgef&uuml;hrt. Sie soll in 4.000 m H&ouml;he mit einer Geschwindigkeit von 1000 m\/s starten. Das entspricht, dem was man erreicht, wenn man eine Beschleunigungsstrecke von etwas &uuml;ber 8 km L&auml;nge hat (Startwinkel 30 Grad) und mit 60 m\/s beschleunigt. Das soll eine Beschleunigung z B. &uuml;ber Magnetfelder wie beim Hyperloop simulieren. Die Falcon 9 habe ich genommen, weil sie schnell beim Start beschleunigt und relativ lange ist. Die Minotaur C w&auml;re noch geeigneter, doch sie erreicht keine GTO-Bahnen, sodass die Simulation wieder etwas schwieriger ist, weil man Freiflugphasen f&uuml;r das Perig&auml;um einf&uuml;gen muss.<\/p>\n<p>Erster Versuch: Mit 1000 m\/s geht es nicht, die Rakete hat beim Verlassen des Rohrs einen h&ouml;heren Luftwiderstand als Schub. Sie wird abgebremst. Erst ab &lt;700 m\/s Startgeschwindigkeit beschleunigt sie langsam. Also habe ich mal die Startgeschwindigkeit systematisch ver&auml;ndert:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<colgroup>\n<col width=\"128*\" \/>\n<col width=\"128*\" \/> <\/colgroup>\n<thead>\n<tr>\n<td colspan=\"2\" valign=\"TOP\" width=\"100%\">Falcon 9<\/td>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">0 m\/s<\/td>\n<td width=\"50%\">8.810 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">100 m\/s<\/td>\n<td width=\"50%\">~ 9.900 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">200 m\/s<\/td>\n<td width=\"50%\">~ 10.400 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">300 m\/s<\/td>\n<td width=\"50%\">~ 10.700 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">400 m\/s<\/td>\n<td width=\"50%\">~ 10.900 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">500 m\/s<\/td>\n<td width=\"50%\">~ 10.900 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">600 m\/s<\/td>\n<td width=\"50%\">~ 10.600 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">700 m\/s<\/td>\n<td width=\"50%\">~ 9.900 kg<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Die Tilde gibt an, dass ich nicht bis in jede Feinheit nachsimuliert habe, sondern abbrach, wenn die Differenz der Restmasse zur Vorgabemasse unter 100 kg fiel. Es ergibt sich also ein Optimum zwischen 400 und 450 m\/s, das ist etwa Mach 1,5. Ich vermute das Optimum verschiebt sich nach oben, wenn die Rakete stromlinienf&ouml;rmiger ist, also man z.B. die Nutzlastverkleidung auf den Durchmesser der Rakete anpasst oder die Startbeschleunigung h&ouml;her ist, z.B. bei einer reinen Feststoffrakete. Wegen des Luftwiderstandes w&uuml;rde sich ein solcher Start dann auch in einem h&ouml;heren Winkel und in gr&ouml;&szlig;erer H&ouml;he lohnen. Das gibt dann andere Probleme die Konstruktion in gro&szlig;er H&ouml;he. Wenn man den steilen Winkel haben will, dann m&uuml;sste man entweder von einem flachen in einen steilen umlenken (und das bei einer schnellen, Hunderte von Tonnen schweren Rakete) oder h&auml;tte Probleme mit einem geraden Rohr in diesem Winkel. Steile Winkel &uuml;ber eine gr&ouml;&szlig;ere H&ouml;he gibt es ja nicht so viele auf der Erde.<\/p>\n<p>Da die H&ouml;he offenbar den gr&ouml;&szlig;eren Einfluss hat, habe ich au&szlig;er der Reihe mal eine Minotaur aus 20 km H&ouml;he im Winkel von 60 Grad, aber Relativgeschwindigkeit 0 abgeworfen. Das w&auml;re z.B. der Fall, wenn ein Heliumballon sie tr&auml;gt. Der Cargolifter war ja mal f&uuml;r schwere Lasten vorgesehen, aber ich glaube der k&auml;me nicht auf 20 km H&ouml;he. Bei der Minotaur C w&auml;re die Nutzlast mit 2020 kg dann schon deutlich h&ouml;her als beim Boden aus.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Fazit<\/h3>\n<p>Die Idee eine Rakete beschleunigt und in gro&szlig;er H&ouml;he abzusetzen erscheint danach interessant. Vor allem ergeben sich hier durchaus ansehnliche Nutzlastgewinne. Die obige Strecke habe ich an die H&ouml;he eines Schildvulkans wie die der Hawaii-Inseln angepasst, man k&ouml;nnte aber auch den Kilimandscharo nehmen. Schildvulkane haben eine geringe Steigung, keine steilen W&auml;nde, an ihnen kann man leicht eine gerade Beschleunigungsstrecke aufbauen. Bei 8 km L&auml;nge (ergibt sich beim 30 Grad Winkel aus der H&ouml;he von 4000 m) w&uuml;rde f&uuml;r 450 m\/s Endbeschleunigung eine mittlere Beschleunigung von 12,7 m\/s ausreichen \u2013 das d&uuml;rfte machbar sein. Etwas anders sieht es bei der Energie aus. Eine rund 560 t schwere Rakete (Falcon 9) auf 450 m\/s (luftleere R&ouml;hre, keine Reibungsverluste) zu beschleunigen erfordert 56,7 GJ. Die verteilen sich immerhin &uuml;ber 35,5 s die, das Ganze dauert, sodass es pro Sekunde nur 1,6 GJ sind. Die k&ouml;nnte ein Kraftwerk aufbringen, zumindest ein Kernkraftwerk.<\/p>\n<p>Der Lohn w&auml;ren rund 25 % mehr Nutzlast. Wahrscheinlich lohnt es sich daf&uuml;r nicht, eine so gro&szlig;e Anlage zu bauen, zumindest nicht bei wenigen Starts pro Jahr. Bei kleinen Raketen, wo der finanzielle Aufwand kleiner ist, sieht es anders aus, jedoch sofern es nicht wirklich einen Boom mit kleinen Satelliten gibt, mit noch wesentlich mehr Starts als heute, wird auch dort die Wirtschaftlichkeitsrechnung negativ sein. F&uuml;r so kleine Raketen lohnt sich aber das Abwerfen von einem Ballon oder Flugzeug aus.<\/p>\n<p>Nur bei bisschen mehr H&ouml;he bringt es nicht: Bei der Falcon 9 ist, wenn man 2.500 m H&ouml;he anlegt, (in der H&ouml;he liegen z.B. Bogota und Quito) das gerade mal mit 300 kg mehr Nutzlast assoziiert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Heute wieder mal ein Ergebnis meiner Aufstiegssimulation, diesmal will ich den Nutzlasteffekt, der entsteht, wenn ich eine Rakete aus einem Flugzeug aus abwerfe, in die zwei Einzelfaktoren aufdr&ouml;seln und sehen, was herauskommt. Beide Szenarien sind hypothetisch, also bitte nicht gleich das in den Kommentaren bringen. 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