{"id":13949,"date":"2019-05-15T10:22:54","date_gmt":"2019-05-15T08:22:54","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=13949"},"modified":"2019-05-15T10:22:54","modified_gmt":"2019-05-15T08:22:54","slug":"kommerziell-immer-billiger","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2019\/05\/15\/kommerziell-immer-billiger\/","title":{"rendered":"Kommerziell \u2013 immer billiger?"},"content":{"rendered":"<p>Die NASA l&auml;uft ja derzeit auf der \u201eKommerziell\u201c-Welle. Nun soll auch ein Lunar Gateway (eine Raumstation im Mondorbit) und der Mondlander \u201ekommerziell\u201c entstehen. In Deutschland ist man ja da noch viel weiter. In dem Abbau der Kompetenz der Fachredaktionen wird dann inzwischen schon beim SWR und im Heute Journal von \u201eprivaten\u201c Raketen von SpaceX gesprochen. Klar, Elon Musk ist ja Milliard&auml;r, der baut die nur so zum Spa&szlig;. Und das seine Firma zu 70 bis 80 % von Staatsauftr&auml;gen lebt ist ja auch v&ouml;llig unbedeutend. Ich will heute mal untersuchen, wie es mit &#8222;Kommerziell&#8220; bestellt ist, und zwar am einzigen etablierten System: dem Transport von Besatzung und Fracht zur ISS.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/vg01.met.vgwort.de\/na\/be239e463a7242d5ad3a6f73168bddae\" alt=\"\" width=\"1\" height=\"1\" \/><!--more--><\/p>\n<h3 class=\"western\">Wie kommerziell funktionieren k&ouml;nnte.<\/h3>\n<p>Um es gleich zu sagen: ich bin nicht gegen den Ansatz, dass der Staat sich zur&uuml;ckzieht. Die Weltraumagenturen wurden ja geschaffen um Forschung durchzuf&uuml;hren, daher ein Vergleich zur Forschung in MPI oder Universit&auml;ten. Dort ist es normal, das man neue Ger&auml;te baut, Verfahren entwickelt. Aber die Standardeinrichtung der Labore ist von der Stange. &Uuml;bertragen auf die Weltraumfahrt: der Satellit oder die Raumsonde k&ouml;nnte von der Industrie entwickelt werden oder sogar von der Stange kommen. Die Instrumente werden dagegen von Forschungsinstituten entwickelt. Neue Technologien, die man nur f&uuml;r eine wissenschaftliche Mission braucht \u2013 wie Landeverfahren f&uuml;r eine Marsmission \u2013 k&ouml;nnte weiterhin der Staat entwickeln. Wer nun sagt: so l&auml;uft es ja bisher schon. Raumfahrtkonzerne entwickeln die Satelliten und Instrumente der Staat. Dem muss ich antworten: nicht optimal. Wer mal mit einem Projekt befasst ist, wei&szlig;, dass ein kommerzielles Produkt durch zig Sonderw&uuml;nsche des Kunden teurer wird, weil daraus dann eine Einzelanfertigung wird. Die Sonderw&uuml;nsche sind manchmal notwendig. Meistens aber nicht. Es sind die Dinge die man als Programmierer als \u201eNice to have Features\u201c bezeichnet. Jeder m&ouml;chte etwas extra haben, was einen Vorteil verspricht, doch wenn man den Vorteil im Vergleich zu den Extrakosten nimmt, dann, sieht das anders aus. Ich nehme mal als Beispiel weil es aktuell ist, ein Angebot f&uuml;r meine PV-Analge mit \u201eNice to Have Features\u201c<\/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%\">Option<\/th>\n<th width=\"33%\">Zusatznutzen<\/th>\n<th width=\"33%\">Zusatzkosten (ohne MWST)<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Basispreis<\/td>\n<td width=\"33%\"><\/td>\n<td width=\"33%\">9,022,80<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Z&auml;hler f&uuml;r Eigenverbrauch<\/td>\n<td width=\"33%\">Eigenverbrauch direkt einsehbar<\/td>\n<td width=\"33%\">390<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Optimierer<\/td>\n<td width=\"33%\">328 Wh mehr Ertrag pro Jahr, Online-&Uuml;berwachung auf Modulebene<\/td>\n<td width=\"33%\">1.320<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Speicher 5 kwh<\/td>\n<td width=\"33%\">Eigenverbrauch steigt von 35 auf 70 %<\/td>\n<td width=\"33%\">5.850<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Wartungsvertrag<\/td>\n<td width=\"33%\">H&ouml;herer Ertrag durch Reinigung, Pflege der Anlage<\/td>\n<td width=\"33%\">195 \u20ac\/Jahr<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>W&uuml;rde ich alle Optionen wahrnehmen, so w&uuml;rde &uuml;ber 20 Jahre meine Anlage um 11.460 \u20ac teurer, also erheblich teurer als die Anlage selbst. Der Nutzen ist &uuml;berschaubar. Der Eigenverbrauchsz&auml;hler spart nichts, er erlaubt es nur direkt den Eigenverbrauch zu ermitteln. Die Optimierer steigern die Ausbeute, aber sie m&uuml;ssten dreimal billiger sein, als das sich ihr Einsatz auch finanziell lohnen w&uuml;rde. Der Speicher lohnt sich auch nicht, selbst bei dem Preisunterschied zwischen Einspeisung und Eigenverbrauch von 17 ct\/kWh. Ich m&uuml;sste 41.000 kWh in den Speicher ablegen, ihn also rund 10.000 mak voll be- und entladen um nur ohne Verlust dazustehen.<\/p>\n<p>Da ich selbst mal in einer Fachhochschule gearbeitet habe und da auch f&uuml;r die Bestellungen einiger Professoren zust&auml;ndig war, wei&szlig; ich wie dies l&auml;uft. Sobald das Geld, das man ausgibt, nicht das eigene ist, sondern vielleicht sogar aus einem allgemeinen Budget eines ganzen Fachbereichs stammt, fallen die Hemmungen. Da muss das neue Notebook ein Designnotebook \u201eFerrari\u201c sein, oder mit zwei Festplatten und dem leistungsf&auml;higsten Grafikchip, den es gibt. Notebooks f&uuml;r 2400 bzw. 3900 Euro. Oder man schafft eine Cave ein, die man in den 5 Jahren, die ich da war, 5-mal f&uuml;r einen Tag (zur offenen T&uuml;r) genutzt hat: Kosten 300.000 Euro. Viel h&auml;ufiger hat die de Hersteller genutzt, der sie sich dann immer \u201eausgeliehen\u201c hat.<\/p>\n<p>Ich vermute, dass es in der Raumfahrt auch so ist. Wenn man f&uuml;r das Budget nicht verantwortlich ist, dann m&ouml;chte man eben das eine oder andere Nice To Heave Feature haben.<\/p>\n<p>Bei der bemannten Raumfahrt ist es nochmals anders. Da es um Menschenleben geht, mit den entsprechenden Folgen bei einem Unfall \u2013 weniger f&uuml;r den Hersteller, als die Raumfahrtagentur \u2013 wird man sich noch mehr einmischen und nicht nur auf Standards pochen. Die Frage ist nun, ob es denn dann noch so viel billiger wird, als wie beim bisherigen System.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Der &Auml;pfel mit Birnen Vergleich<\/h3>\n<p>Ich will ja einen ehrlichen Vergleich, und der ist nicht leicht. Das Space Shuttle ist als reiner ISS-Versorger viel zu gro&szlig;. Es kann 7 Personen und 15 t Fracht zur ISS bef&ouml;rdern. Ben&ouml;tigt man Fracht unter Druck, so sind es wegen des dann n&ouml;tigen MPLM noch 10 t. Es sind vier Fl&uuml;ge f&uuml;r die Crew pro Jahr geplant. Das sind dann, wenn man die gesamte Besatzung auf de ISS bel&auml;sst und mit der Letzten zur&uuml;ckkehrt, so wie heute bei der Sojus, 28 Personen\/Jahr und 40 bis 60 t Fracht. 2018 gab es <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Commercial_Resupply_Services#Commercial_Resupply_Services_2\">5 Frachtmissionen zur ISS<\/a>, zwei von OSC, drei von SpaceX. Setzt man 3 t f&uuml;r SpaceX als Durchschnitt an und 3,7 t f&uuml;r OSC, dann sind das nur 16,4 t. Ebenso wird es vier Besatzungstransporte mit je drei bis vier Astronauten pro Jahr geben also 12 bis 16 Personen. Wir reden also von einem Bruchteil der Kapazit&auml;t des Space Shuttles.<\/p>\n<p>Leider kann man nun nicht einfach, wenn es das Space Shuttle noch g&auml;be, einfach die Zahl der Fl&uuml;ge zu reduzieren. Es w&uuml;rden ja zwei reichen, um wie bisher die Besatzung alle 180 Tage auszutauschen und die w&uuml;rden trotzdem noch mehr Fracht transportieren. Was das Shuttle-Programm auszeichnete, war sein hoher Fixkostenanteil von 2,4 Mrd. Dollar pro Jahr, bei 3,2 Mrd. Dollar Durchschnittkosten und durchschnittlich 5 Fl&uuml;gen pro Jahr. Die Mehrkosten pro Flug liegen also nur bei 160 bis 200 Millionen Dollar und so spart man wenig ein.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Die Situation<\/h3>\n<p>2020 betr&auml;gt das Budget der NASA f&uuml;r Fracht und Crew zur ISS <a href=\"https:\/\/www.nasa.gov\/sites\/default\/files\/atoms\/files\/fy2020_mission_fact_sheets.pdf\">1828 Millionen Dollar<\/a>. Dazu z&auml;hle ich noch 99,6 Millionen f&uuml;r Launch Services, zusammen also 1928 Millionen Dollar. Das ist auf den ersten Blick billiger als vier Shuttle Fl&uuml;ge pro Jahr, die bei rund 3000 Millionen Dollar liegen w&uuml;rden. Selbst wenn man nur auf die ben&ouml;tigten zwei herunter geht sind es noch 2700 Millionen Dollar.<\/p>\n<p>Bei den Frachtkosten ist es so, dass wenn man die 73.800 $\/kg f&uuml;r CRS-2 nimmt die 16,4 t und 1210 Millionen Dollar entsprechen. Das Shuttle k&auml;me, wenn man 12 t im Mittel pro Flug ansetzt auf 64.500 $\/kg. Allerdings ist dann der Mannschaftstransport umsonst, der sonst bei vier Fl&uuml;gen pro Jahr weitere 1200 Millionen Dollar kostet. (Die NASA zahlt im Mittel 300 Millionen Dollar f&uuml;r jeden der Testfl&uuml;ge von CCDev). F&uuml;r die folgenden Fl&uuml;ge rechnet die NASA mit Kosten von 6 Mrd. Dollar f&uuml;r 5 Jahre.<\/p>\n<p>Trotzdem ist das Shuttle auf den ersten Blick 1100 Millionen pro Jahr Dollar teuer.<\/p>\n<p>Dem Entgegenrechnen muss man aber die rund 9 Mrd. Dollar Entwicklungskosten f&uuml;r CCdev\/COTS. Die w&uuml;rden alleine f&uuml;r acht weitere Jahre Zuschuss von 1100 Millionen Dollar\/Jahr reichen.<\/p>\n<h3 class=\"western\">M&ouml;glichkeiten<\/h3>\n<p>Das nur drei bis maximal vier Astronauten pro Mission starten hat einen Grund: Mehr Astronauten kann man dauerhaft nicht auf der ISS unterbringen, denn es kommen ja noch zwei bis drei russische Kosmonauten hinzu. Sowohl Stargazer wie auch Crewed dragon k&ouml;nnen sieben Personen bef&ouml;rdern. W&uuml;rde man dies ausn&uuml;tzen, man br&auml;uchte 66 % mehr Fracht, die die NASA fast voll tragen m&uuml;sste, denn Russlands Anteil an Kosmonauten bliebe ja konstant. Mit dem Space Shuttle kein Problem, bei den derzeitigen Vehikeln w&uuml;rde es aber auf die Verdopplung der NASA-Transporte hinauslaufen und schon w&auml;re man teurer als das Space Shuttle.<\/p>\n<p>Der Ausstieg aus dem Space Shuttle Programm war ja schon verbunden mit der Reduktion der Stammbesatzung auf 7 Personen auf 6 (ein russischer Flug h&auml;tte zwei bis drei Kosmonauten, ein Shuttle Flug vier bis f&uuml;nf Astronauten zur ISS gebracht, Pilot und Copilot des Shuttles w&auml;ren nicht auf der Station geblieben). Da bei der <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/iss-index.shtml\">Iss<\/a> sehr viel Arbeit auf das Housekeeping entfallen (drei Personen sind nur daf&uuml;r notwendig) steigert ein Astronaut mehr den Zeitanteil f&uuml;r Forschung um fast 100 %.<\/p>\n<p>Es gibt zwei ISS-Module, die am Boden bleiben. W&uuml;rde man eines als Forschungsmodul und eines als Wohnmodul umr&uuml;sten, so h&auml;tte man den Platz und die Forschungsm&ouml;glichkeiten f&uuml;r mehr Personen und das Space Shuttle k&ouml;nnte ohne Problem sieben Personen pro Flug zur ISS bef&ouml;rdern \u2013 die Stammbesatzung l&auml;ge dann bei 9 bis 10 Personen (eher 10, weil Russland dann wieder Touristikfl&uuml;ge wieder aufnehmen w&uuml;rde). Doch Touristen kann auch die NASA bef&ouml;rdern. Zuletzt kostete ein Ticket zur ISS 50 Millionen Dollar. W&uuml;rde man wie bisher nur drei Astronauten zur ISS bef&ouml;rdern so g&auml;be es bei jedem der vier Fl&uuml;ge vier Sitzpl&auml;tze, die frei sind, zusammen also 16 Fluggelegenheiten und damit bis zu 800 Millionen Dollar Mehreinnahmen \u2013 schon liegt das Space Shuttle nu noch knapp hinter Ccdev\/CRS. Eine Kooperation mit Partnern die ihre Module daf&uuml;r an die ISS ankoppeln wie <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/bigelow.shtml\">Bigelow<\/a> w&auml;re m&ouml;glich.<\/p>\n<p>Nat&uuml;rlich br&auml;uchte man eine Rettungsm&ouml;glichkeit. Daf&uuml;r war einmal das CRV vorgesehen, dessen Entwicklung eingestellt wurde. Heute w&uuml;rde man eine Orionkapsel daf&uuml;r vorsehen. Wie das CRV w&auml;re sie sicher lange an der Station einsatzbereit. Das die Sojus nach maximal 200 Tagen ausgetauscht werden m&uuml;ssen liegt daran, dass sie im Kern noch Technologie der Sechziger Jahre darstellen. So wird Wasserstoffperoxid als Treibstoff eingesetzt und das zersetzt autokatalytisch. Dies und andere Faktoren limitiert den Einsatz. Wenn man aber ISS-Module f&uuml;r 20 Jahre Betrieb bauen kann, warum soll eine Raumkapsel das nicht auch leisten?<\/p>\n<h3 class=\"western\">Problem Mensch<\/h3>\n<p>Auf der anderen Seite zeigt CRS-2 auch das der kommerzielle Ansatz erfolgreich sein kann. Sierra Nevada wird nur durch den Auftrag sein Raumschiff Dream Chaser finanzieren, anders als Orbital und SpaceX die ihre Raumschiffe durch COTS zumindest teilfinanziert bekamen. Das es nun drei Anbieter sind hat man aber nicht so richtig ausgenutzt, denn ich w&uuml;rde, nachdem SpaceX pl&ouml;tzlich vom billigsten zum teuersten Anbieter wurde, (50 % <a href=\"https:\/\/arstechnica.com\/science\/2018\/04\/nasa-to-pay-more-for-less-cargo-delivery-to-the-space-station\/\">Preisanstieg<\/a>) SpaceX Auftr&auml;ge wegnehmen und auf die beiden anderen Firemn verteilen. Das ist auch ein Problem: man nutzt die Vorteile nur bedingt aus.<\/p>\n<p>Beim CCdev zeigt sich aber das Hauptproblem. Es liegt im Zeitplan weit zur&uuml;ck. Zuerst wegen der Finanzierung, nun aber h&auml;ngen die Firmen selbst zur&uuml;ck. Boeing nur im Zeitplan. SpaceX sogar echte Probleme mit der Hardware. Dabei entwickeln diese Firmen nichts wirklich revolution&auml;res. Die USA haben schon vier verschiedene Raumkapseln entwickelt. Sie sind eigentlich inh&auml;rent sicher, wenn man sie nicht wie SpaceX selbst in die Luft sprengt. Wie sp&auml;ter bekannt wurde, waren bei dem System auch zahlreiche Dinge noch gar nicht an Bord wie ein Lebenserhaltungssystem, und da man keine Heizelemente f&uuml;r den Treibstoff hatte, konnte man die Dragon nur an Tagen starten, an denen sie innerhalb eines Tages an der ISS andocken konnte \u2013 kein Wunder, das nur ein Dummy an Bord war.<\/p>\n<p>Dabei haben diese Vorkommnisse gar nichts mit dem bemannten Einsatz zu tun \u2013 auch bei einer unbemannten Kapsel m&uuml;ssen die Fallschirme funktionieren und darf ein Rettungssystem nicht die Kapsel sprengen. Etwas anderes w&auml;ren Probleme mit dem Lebenserhaltungssystem oder Software f&uuml;r die Anzeigeninstrumente. Trotzdem werden Raumfahrtagenturen bei bemannten Missionen wegen des Risikos auf die Auswirkungen auf das Gesamtprogramm und die kosten bei einem Unfall (bei Challenger und Columbia jeweils etliche Milliarden) bei bemannten Raumschiffen noch mehr den Firmen auf die Finger schauen und sich noch st&auml;rker dort einbringen, sodass der Unterschied zur staatlichen Entwicklung nicht mehr so gro&szlig; ist.<\/p>\n<p>Beim bemannten Besatzungstransport ist noch dazu verr&uuml;ckt, dass es ja ein NASA-Raumschiff gibt: die Orion oder <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/cygnus-dragon.shtml\">MPCV<\/a>. Nur wird es nicht eingesetzt. Zwar ist die Orion recht schwer, aber ohne viel Treibstoff f&uuml;r Erdorbitmissionen w&auml;re es noch mit den gr&ouml;&szlig;eren Versionen der Atlas V oder einer Delta Heavy startbar.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die NASA l&auml;uft ja derzeit auf der \u201eKommerziell\u201c-Welle. 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