{"id":13885,"date":"2019-04-23T00:01:32","date_gmt":"2019-04-22T22:01:32","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=13885"},"modified":"2019-04-22T15:04:14","modified_gmt":"2019-04-22T13:04:14","slug":"die-stufenweise-anhebung-mal-vorgerechnet","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2019\/04\/23\/die-stufenweise-anhebung-mal-vorgerechnet\/","title":{"rendered":"Die stufenweise Anhebung \u2013 mal vorgerechnet"},"content":{"rendered":"<p>Eine M&ouml;glichkeit die Startkosten f&uuml;r eine Marsmission zu senken ist meiner Ansicht nach das ich mir die Schwerlastrakete spare und sie durch eine \u201eHalbstarkenrakete\u201c ersetze. Das Konzept habe ich schon mehrmals im Blog erw&auml;hnt. Nun aber konkret mal durchgerechnet.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/vg01.met.vgwort.de\/na\/f7f948ae3ad34ea7b738b0cf4c768f59\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"\/><!--more--><\/p>\n<h3 class=\"western\">Das Konzept<\/h3>\n<p>F&uuml;r eine Marsmission m&uuml;ssen je nach genauer Auslegung drei bis f&uuml;nf Teile gestartet werden. Diese m&uuml;ssen teilweise im Erdorbit zusammen koppelt werden, teilweise aber auch direkt auf dem Mars gelandet werden. Manche auch schon ein Startfenster vorher. Solche Elemente k&ouml;nnten sein:<\/p>\n<ul>\n<li>Labor\/Wohnung auf dem Mars.<\/li>\n<li>Lander\/R&uuml;ckstartstufe, um auf dem Mars zu landen und zur&uuml;ck in einen Marsorbit zu kommen.<\/li>\n<li>Vorr&auml;te\/schweres Ger&auml;t, Marswohnmobil.<\/li>\n<li>Wohnung f&uuml;r die interplanetare Reise.<\/li>\n<li>Stufe\/Treibstoff um die Stufe in einen Marsorbit einzubremsen und ihn zu verlassen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Das sind dann 5 Starts einer Schwerlastrakete. Die Idee, die ich habe ist: anstatt mit dieser Schwerlastrakete 50 bis 70 t zum Mars zu was tansportieren, transportiere ich diese erst mal in einen Erdorbit und hebe diesen stufenweise an. Die Massenuntergrenze sind die schwersten Module ohne Treibstoff, das sind im Normalfall die Marslandemodule, bei allen anderen macht der Treibstoff viel aus und denn kann man nachf&uuml;llen oder auff&uuml;llen. Eine weitere Einschr&auml;nkung ist, dass der letzte Orbit vor dem Verlassen noch stabil sein muss. Wenn das Apog&auml;um zu hoch ist, st&ouml;rt der Mond den Orbit. Zudem muss der Treibstoff ausreichen, um die &Uuml;berschussgeschwindigkeit &uuml;ber Fluchtgeschwindigkeit zu erreichen und dass, nachdem die Stufe schon Treibstoff verbrauchte, um in den letzten Orbit zu gelangen. Hier ein Beispiel mit einer zweistufigen Rakete, ohne existierendes Vorbild, aber angelehnt an das BE-4 Triebwerk:<\/p>\n<h4 class=\"western\">Rakete: Testrakete<\/h4>\n<table width=\"996\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"2\">\n<colgroup>\n<col width=\"70\" \/>\n<col width=\"132\" \/>\n<col width=\"103\" \/>\n<col width=\"78\" \/>\n<col width=\"144\" \/>\n<col width=\"126\" \/>\n<col width=\"98\" \/>\n<col width=\"75\" \/>\n<col width=\"133\" \/> <\/colgroup>\n<tbody>\n<tr>\n<th width=\"70\">Startmasse<br \/>\n[kg]<\/th>\n<th width=\"132\">Nutzlast<br \/>\n[kg]<\/th>\n<th width=\"103\">Geschwindigkeit<br \/>\n[m\/s]<\/th>\n<th width=\"78\">Verluste<br \/>\n[m\/s]<\/th>\n<th width=\"144\">Nutzlastanteil<br \/>\n[Prozent]<\/th>\n<th width=\"126\">Sattelpunkt<br \/>\n[km]<\/th>\n<th width=\"98\">Perig&auml;um<br \/>\n[km]<\/th>\n<th width=\"75\">Apog&auml;um<br \/>\n[km]<\/th>\n<th width=\"133\">Inklination<br \/>\n[Grad]<\/th>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"70\">\n<p align=\"right\">1.320.020<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"132\">\n<p align=\"right\">50.000<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"103\">\n<p align=\"right\">8.027<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"78\">\n<p align=\"right\">0<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"144\">\n<p align=\"right\">3,79<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"126\">\n<p align=\"right\">140,00<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"98\">\n<p align=\"right\">200,00<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"75\">\n<p align=\"right\">900,00<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"133\">\n<p align=\"right\">90,00<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<th width=\"70\">Startschub<br \/>\n[kN]<\/th>\n<th width=\"132\">Geographische Breite<br \/>\n[Grad]<\/th>\n<th width=\"103\">Azimut<br \/>\n[Grad]<\/th>\n<th width=\"78\">Verkleidung<br \/>\n[kg]<\/th>\n<th width=\"144\">Abwurfzeitpunkt<br \/>\n[s]<\/th>\n<th width=\"126\">Startwinkel<br \/>\n[Grad]<\/th>\n<th width=\"98\">Konstant f&uuml;r<br \/>\n[s]<\/th>\n<th width=\"75\">Starth&ouml;he<br \/>\n[m]<\/th>\n<th width=\"133\">Startgeschwindigkeit<br \/>\n[m\/s]<\/th>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"70\">\n<p align=\"right\">18.000<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"132\">\n<p align=\"right\">28<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"103\">\n<p align=\"right\">90<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"78\">\n<p align=\"right\">20<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"144\">\n<p align=\"right\">160<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"126\">\n<p align=\"right\">90<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"98\">\n<p align=\"right\">10<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"75\">\n<p align=\"right\">10<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"133\">\n<p align=\"right\">0<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<th width=\"70\">Stufe<\/th>\n<th width=\"132\">Anzahl<\/th>\n<th width=\"103\">Vollmasse<br \/>\n[kg]<\/th>\n<th width=\"78\">Leermasse<br \/>\n[kg]<\/th>\n<th width=\"144\">Spez.Impuls (Vakuum)<br \/>\n[m\/s]<\/th>\n<th width=\"126\">Schub (Meeresh&ouml;he)<br \/>\n[kN]<\/th>\n<th width=\"98\">Schub Vakuum<br \/>\n[kN]<\/th>\n<th width=\"75\">Brenndauer<br \/>\n[s]<\/th>\n<th width=\"133\">Z&uuml;ndung<br \/>\n[s]<\/th>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"70\">\n<p align=\"right\">1<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"132\">\n<p align=\"right\">1<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"103\">\n<p align=\"right\">1.000.000<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"78\">\n<p align=\"right\">60.000<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"144\">\n<p align=\"right\">3.600<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"126\">\n<p align=\"right\">18000,0<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"98\">\n<p align=\"right\">21600,0<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"75\">\n<p align=\"right\">156,67<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"133\">\n<p align=\"right\">0,00<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"70\">\n<p align=\"right\">2<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"132\">\n<p align=\"right\">1<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"103\">\n<p align=\"right\">270.000<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"78\">\n<p align=\"right\">15.000<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"144\">\n<p align=\"right\">3.600<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"126\">\n<p align=\"right\">2400,0<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"98\">\n<p align=\"right\">2400,0<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"75\">\n<p align=\"right\">383,00<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"133\">\n<p align=\"right\">160,00<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<ul>\n<li>Start 1: Sie transportiert 50 t in einen 200 x 800 km Orbit.<\/li>\n<li>Start 2: Eine Stufe mit einem 1 t schweren Kopplungsadapter und 48,5 t Treibstoff dockt an. Bei 100 m\/s f&uuml;r Man&ouml;ver resultiert nun ein <span style=\"font-family: Arial Narrow, sans-serif;\">\u0394<\/span>V von 1499 m\/s, entsprechend einem 230 x 12.000 km Orbit<\/li>\n<li>Start 2: Eine Stufe mit einem 1 t schweren Kopplungsadapter und 28,5 t Treibstoff dockt an. Bei 100 m\/s f&uuml;r Man&ouml;ver resultiert nun ein <span style=\"font-family: Arial Narrow, sans-serif;\">\u0394<\/span>V von 1192 m\/s, entsprechend einem 240 x 88.000 km Orbit<\/li>\n<li>Start 4: Eine Stufe mit einem 1 t schweren Kopplungsadapter und 16 t Treibstoff dockt an. Bei 100 m\/s f&uuml;r Man&ouml;ver resultiert nun ein <span style=\"font-family: Arial Narrow, sans-serif;\">\u0394<\/span>V von 741 m\/s entsprechend einer Fluchtgeschwindigkeit von 11354 m\/s oder f&uuml;r diesen Orbit ein c<sub>3<\/sub> von 8,3 km\/s.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Das ist eine f&uuml;r eine Marsmission etwas geringe Geschwindigkeit doch durch leichte Senkung der Nutzlast auf 45 t kommt man in den Bereich, in dem diese Rakete eine Marsmission durchf&uuml;hren k&ouml;nnte und sie hat nur eine etwas gr&ouml;&szlig;ere LEO-Nutzlast als eine New Glenn.<\/p>\n<p>Der Vorteil der Vorgehensweise ist:<\/p>\n<ul>\n<li>Ich spare mir die Entwicklung einer teuren Schwerlastrakete.<\/li>\n<li>Solange ich im Erdorbit bin, habe ich Zeit diesen anzuheben, nur der letzte Start muss w&auml;hrend des Startfensters erfolgen.<\/li>\n<li>Ich brauche mehr Starts pro Mission, was aber zu einer Serienbauweise f&uuml;hrt. F&uuml;r 1000 t in den Erdorbit w&auml;ren es z.B. rund 23 Starts, die sich &uuml;ber mindestens 26 Monate, wahrscheinlicher &uuml;ber zwei Startfenster also 52 Monate hinziehen \u2013 das ist ein Start alle ein bis zwei Monate. Die Serienbauweise d&uuml;rfte sie eher billiger pro Mission als eine Schwerlastrakete machen.<\/li>\n<\/ul>\n<ul>\n<li>Auch die Startanlagen sind eine Nummer kleiner, weshalb ich auch f&uuml;r die letzten Fl&uuml;ge leichter mehrere Starts gleichzeitig durchf&uuml;hren kann, ohne viel in das Bodensegment zu investieren.<\/li>\n<li>Der Tr&auml;ger k&ouml;nnte auch kommerziell genutzt werden. In einen GTO transportiert er z .B . rund 22 t. Wenn man die ISS weiter betreibt, so kann er locker komplett ausgestattete Labors oder in einem Start so viel Fracht transportieren wie vier bis f&uuml;nf Cygnus.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Es gibt bei den Konzept nur einiges zu beachten: Man muss das unbemannte Koppeln im Orbit beherrschen. Das sehe ich aber als gegeben an, bedenkt man, dass die ATV dies demonstriert haben. Bei Orbits deutlich &uuml;ber den GPS-Orbits m&uuml;sste man auf deren Hilfe verzichten oder im unteren Teil der Bahn ankoppeln. Problematisch werden relativ schwere Elemente. Das ist z. B. der Fall bei der Transferstation wegen des Treibstoffs und auch des angekoppelten Raumschiffs f&uuml;r die Besatzung. Wenn sie zu schwer sind, dann reicht die letzte Anhebung nicht aus, um sie auf einen Fluchtkurs zu bringen. In diesem Falle muss man dieses Element mit einer eigenen Transferstufe ausstatten, sofern es keine hat und auftanken. Sinnigerweise, da Monate zwischen den Starts liegen k&ouml;nnen mit lagerf&auml;higen Treibstoffen. In kleinem Ma&szlig;stab klappt das ja bei der ISS, man m&uuml;sste es auch mit gr&ouml;&szlig;eren Mengen mal ausprobieren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Eine M&ouml;glichkeit die Startkosten f&uuml;r eine Marsmission zu senken ist meiner Ansicht nach das ich mir die Schwerlastrakete spare und sie durch eine \u201eHalbstarkenrakete\u201c ersetze. Das Konzept habe ich schon mehrmals im Blog erw&auml;hnt. Nun aber konkret mal durchgerechnet.<\/p>\n","protected":false},"author":169,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[15],"tags":[],"class_list":["post-13885","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-satire","entry"],"a3_pvc":{"activated":false,"total_views":596,"today_views":0},"jetpack_featured_media_url":"","jetpack-related-posts":[{"id":13317,"url":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2018\/04\/04\/die-aufklaerung-des-aprilscherzes\/","url_meta":{"origin":13885,"position":0},"title":"Die Aufkl&auml;rung des Aprilscherzes","author":"Bernd Leitenberger","date":"4. April 2018","format":false,"excerpt":"So, nun komme ich wieder mal zu einem Blog. Derzeit arbeite ich noch flei\u00dfig an der Aufstiegssimulation, nun vor allem im Pflegen der alten Daten. 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