{"id":13972,"date":"2019-05-21T00:16:09","date_gmt":"2019-05-20T22:16:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=13972"},"modified":"2019-05-20T19:24:31","modified_gmt":"2019-05-20T17:24:31","slug":"doch-noch-ein-geschaeftsmodell-fuer-stratolaunch","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2019\/05\/21\/doch-noch-ein-geschaeftsmodell-fuer-stratolaunch\/","title":{"rendered":"Doch noch ein Gesch&auml;ftsmodell f&uuml;r Stratolaunch?"},"content":{"rendered":"<p>Stratolaunch und ihr Konzept waren mir immer schon ein R&auml;tsel. Die Firma begann zuerst mit dem Flugzeug, das inzwischen die Testfl&uuml;ge durchf&uuml;hrt und dann mit der Rakete. &Uuml;ber die gab es nur nebul&ouml;se Ank&uuml;ndigungen. Zuerst sollte SpaceX sie bauen, dann wurde die Zusammenarbeit wieder beendet und Orbital beauftragt, was verwundert, weil Orbital eigentlich keine geeignete Rakete f&uuml;r die geplante Nutzlast von 5 t in den LEO hatte. Dann bestellte die Firma noch <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/rl-10.shtml\">RL-10 Triebwerke<\/a>, scheint also selbst eine Oberstufe zu konstruieren. So habe ich schon vor &uuml;ber zwei Jahren, das kommende Ende der Firma <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2016\/10\/15\/der-anfang-vom-ende-von-stratolaunch\/\">vermutet<\/a>.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/vg01.met.vgwort.de\/na\/924e6e7717624934a225df2ae0967195\" alt=\"\" width=\"1\" height=\"1\" \/><!--more--><\/p>\n<p>Fortschritte gab es nur beim <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2012\/12\/04\/stratolaunch-das-tragerflugzeug\/\">Flugzeug<\/a>, wenn auch langsame. Angek&uuml;ndigt im Dezember 2011, war der Prototyp des nun \u201eScaled Composite Modell 351\u201c genannten Flugzeugs erst am 31.5.2017 bereit f&uuml;r Rolltests. Die hat man dann fast zwei Jahre lang durchgef&uuml;hrt. Erst am 13.4.2019 fand der Jungfernflug statt.<\/p>\n<p>Nachdem Paul Allen im Oktober 2018 starb und damit der Hauptfinanzier, k&uuml;ndigte die Firma im Februar 2019 an, nun nur noch als Dienstleister f&uuml;r Raketenstarts zu fungieren und die Raketenentwicklung einzustellen.<\/p>\n<p>Die Frage, die ich nun habe ist, die ob das aufgeht<\/p>\n<p>Nun es gibt zwei gute Gr&uuml;nde, die f&uuml;r das Gesch&auml;ftskonzept sprechen. Die eine ist es, dass es sehr viele Firmen gibt, die kleine Tr&auml;ger bauen. <a href=\"http:\/\/www.parabolicarc.com\/2016\/10\/03\/plethora-small-sat-launchers\/\">Dieser Blog<\/a> f&uuml;hrt 29 Firmen auf, die aktiv sind, plus etliche die keine Fortschritte vermelden. Alleine 13 kommen aus den USA. Sie alle w&auml;ren potenzielle Kunden. Zumal die Newcomer sich so Investitionen ins Bodensegment sparen k&ouml;nnten und die Zusatzkosten f&uuml;r den Start von dem Flugzeug aus w&uuml;rden sich auch bei mehr Kunden und h&auml;ufigen Starts verkleinern.<\/p>\n<p>Das zweite ist, das viele der Firmen zweistufige Raketen entwickeln. Prim&auml;r aus Kostengr&uuml;nden. Ein g&auml;ngiges Entwicklungsmodell ist das, das man in der ersten Stufe und zweiten Stufe dasselbe Triebwerk einsetzt, daf&uuml;r aber sechs bis neun in der ersten Stufe, wegen der gr&ouml;&szlig;eren Masse. So z.B. die <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/electron.shtml\">Elektron<\/a>. So kommt man mit nur einem Triebwerk auf eine zweistufige Rakete, aber bei einer zweistufigen Rakete sinkt die Nutzlast rasch ab. Das liegt zum einen an der hohen Leermasse der zweiten Stufe, wie auch daran das sich der Geschwindigkeitsbedarf auf nur zwei anstatt drei Stufen verteilt. Nicht zuletzt wiegt die Avionik bei kleinen Tr&auml;gern &uuml;berproportional viel. Sie ist nun mal nicht beliebig verkleinerbar.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignleft size-medium\" src=\"\/img\/falcon1vergleich.png\" width=\"948\" height=\"600\" \/>Man sieht dies an der Elektron: Ihre Nutzlast f&uuml;r einen sonnensynchronen Orbit betr&auml;gt:<\/p>\n<ul>\n<li>167 kg f&uuml;r 300 km H&ouml;he<\/li>\n<li>150 kg f&uuml;r 500 km H&ouml;he<\/li>\n<li>132 kg f&uuml;r 700 km H&ouml;he<\/li>\n<\/ul>\n<p>Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen diesen Bahnen liegt bei nur 222 m\/s. Die Nutzlast nimmt aber um 45 kg oder 30 % ab.<\/p>\n<p>Leider gibt es von keinem der neuen Tr&auml;ger gen&uuml;gend Daten um es genau berechnen zu k&ouml;nnen, um wie viel sie bei einem Start mit dem Modell 351 profitieren. Daher habe ich eine Rakete in dem Nutzlastsegment herausgesucht, von der es die Daten gab, n&auml;mlich der Falcon 9. Ich habe eine Aufstiegssimulation von den Marshallinseln aus durchgef&uuml;hrt und komme auf 400 kg f&uuml;r einen 200 km hohen Orbit mit Startazimut 90 Grad, also nach Osten. Wird dieselbe Rakete aus 13 km H&ouml;he bei einer Geschwindigkeit von 220 m\/s, das sind 792 km\/h, die H&ouml;chstgeschwindigkeit des Modells 351 betr&auml;gt 853 km\/h, gestartet so steigt sie auf 740 kg. Das Bild zeigt einen Vergleich der Aufstiegskurven beider Szenarien. Der Gewinn liegt vor allem in den Aufstiegsverlusten. Sie betragen bei der Falcon 1 1653 m\/s und bei der Tr&auml;gervariante nur noch 772 m\/s. Also fast 900 m\/s weniger. Das ist nur zum Teil der h&ouml;heren Startgeschwindigkeit geschuldet. Auch die H&ouml;he spielt eine Rolle. So arbeiten die Triebwerke der ersten Stufe effizienter. Der spezifische Impuls ist im Vakuum, und da ist man in 13 km H&ouml;he schon n&auml;her dran als am Bodendruck um 15,7 % h&ouml;her. Damit hat auch die erste Stufe eine h&ouml;here Brennschlussgeschwindigkeit \u2013 trotz h&ouml;herer Nutzlast sind es 3787 m\/s gegen&uuml;ber 3102 m\/s. Die drastische Nutzlaststeigerung um 85 % beruht vor allem auf der hohen Leermasse der zweiten Stufe, doch auch mit einer leichteren Stufe \u2013 sagen wir mal 400 kg w&auml;re der Gewinn beachtlich (554 zu 884 kg). Schon bei gr&ouml;&szlig;eren zweistufigen Raketen macht die zweite Stufe viel aus, wenn sie nur mittelenergetische Treibstoffe einsetzen. Bei der Titan II sind es 2,7 t f&uuml;r die Zweitstufe bei 3,8 t Maximalnutzlast. Bei der Zyklon 3,7 t bei 3,2 t Nutzlast. Bei der Zenit sind es 8,3 t bei 13,7 t Nutzlast, bei der Angara 1,2 2,355 t Stufenmasse bei 2,4 t Nutzlast und bei der Dnepr 4,5 t bei 3,6 t Nutzlast. Die zweite Stufe wiegt also teilweise mehr als die Nutzlast selbst. Bei der Proton stieg die Nutzlast durch eine dritte Stufe von 12,2 auf 19,6 t an, also um die H&auml;lfte.<\/p>\n<p>Kurz: vom Standpunkt der Nutzlaststeigerung macht es Sinn, besonders, wenn man eine Rakete hat, die sonst die Nutzlast gar nicht transportieren k&ouml;nnte. Auf der anderen Seite k&ouml;nnte nat&uuml;rlich jeder der Firmen die Raketen entwickeln, diesen Service nutzen. Damit w&uuml;rde dann die Situation wieder die gleich wie vorher sein, nur mit niedrigen Kosten pro Kilogramm Nutzlast. In der Realit&auml;t wird das nicht vorkommen. Aber die US-Anbieter, die wohl eher zu der US-Firma greifen werden, haben so einen Vorteil gegen&uuml;ber den chinesischen Firmen, die allesamt nur halb-kommerziell sind (alle haben enge Beziehungen zu chinesischen Universit&auml;ten und wurden von diesen gegr&uuml;ndet).<\/p>\n<p>Nebeneffekte w&auml;ren, das man sich die Investitionen in einen Startplatz sparen kann, auch ein Argument, wenn man nicht gro&szlig;z&uuml;gige Sponsoren hat und vielen Starts pro Jahr rechnet. Eher ein theoretischer Vorteil ist, das jede Bahnneigung m&ouml;glich ist indem man nahe am &Auml;quator startet. Eher theoretisch, da die meisten Kleinsatelliten als Aufgabe die Erdbeobachtung haben und da ben&ouml;tigt man eine sonnensynchrone Umlaufbahn die man von jedem Punkt der Erde aus erreicht und bei der man auch die Erdrotation nichts als Startgeschwindigkeit \u201emitnehmen\u201c kann.<\/p>\n<p>Die Frage sie sich stellt ist wohl eher die Allgemeine an diesen Markt, und zwar: Wie viele Starts von Tr&auml;gern f&uuml;r Klein- und Kleinstsatelliten wird as auf Dauer geben? Es macht auch f&uuml;r <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/stratolaunch.shtml\">Stratolaunch<\/a> einen Unterschied ob ihr Flugzeug zweimal oder zwanzigmal pro Jahr startet. Vor allem, nachdem das Modell 351 daf&uuml;r extra konstruiert ist. Zudem h&auml;lt niemand andere Firmen ab ein eigenes Flugzeug zu Nutzen Virgin Galactis nutzt f&uuml;r ihre Launcher One eine B-747. Wenn ich die Lockheed L-1011 Tristar, die die Pegasus transportiert als Referenz nehme: <a href=\"https:\/\/www.airlines-inform.com\/commercial-aircraft\/L-1011-TriStar.html\">42 t Nutzlast<\/a> vs. 23,2 t bei der Rakete, dann sollte ein ausgedienter B-747 Frachter mit <a href=\"https:\/\/www.cargolux.com\/Our-Expertise\/cargo-equipment\/aircraft\/747-400f-specifications\">113 t Nutzlast<\/a> Raketen von bis zu 62 t schwere Raketen bef&ouml;rdern, was bis zu 1,5 t Nutzlast in den LEO-Orbit entspricht. Das ist dann durchaus eine gr&ouml;&szlig;ere Rakete, kleinere Flugzeuge reichen f&uuml;r kleinere Raketen und sie m&uuml;ssen ja nicht neu sein \u2013 sowohl die Tristar f&uuml;r die Pegasus wie die Boeing 747 sind ausgemusterte Flugzeuge, f&uuml;r einige Starts sind sie immer noch gut, denn sie d&uuml;rften in ihrer Restlebenszeit sicher nicht mehr Fl&uuml;ge ansammeln als in einem Monat im regul&auml;ren Betrieb. Und ich vermute ein ausgemustertes Flugzeug ist nicht so teuer.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Stratolaunch und ihr Konzept waren mir immer schon ein R&auml;tsel. Die Firma begann zuerst mit dem Flugzeug, das inzwischen die Testfl&uuml;ge durchf&uuml;hrt und dann mit der Rakete. &Uuml;ber die gab es nur nebul&ouml;se Ank&uuml;ndigungen. 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