{"id":14892,"date":"2020-08-03T08:46:21","date_gmt":"2020-08-03T06:46:21","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=14892"},"modified":"2020-08-03T08:46:29","modified_gmt":"2020-08-03T06:46:29","slug":"die-loesung-fuer-ein-ueberfluessiges-problem-die-iss-mit-dem-space-shuttle","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2020\/08\/03\/die-loesung-fuer-ein-ueberfluessiges-problem-die-iss-mit-dem-space-shuttle\/","title":{"rendered":"Die L&ouml;sung f&uuml;r ein &uuml;berfl&uuml;ssiges Problem: Die ISS mit dem Space Shuttle"},"content":{"rendered":"<p>Die gro&szlig;e Tragik im Space Shuttle Programm war meiner Ansicht nach, das es urspr&uuml;nglich gebaut wurde, um eine Raumstation zu versorgen und aufzubauen und gerade als diese fertig wurde es au&szlig;er Dienst gestellt wurde. In allen anderen Rollen, die es vorher innehatte, war es entweder ein teurer Ersatz f&uuml;r eine Rakete oder erlaubte nur kurze bemannte Missionen. Zugegeben \u2013 das Shuttle, das als Space Station Versorger geplant war, war auch eine Nummer kleiner mit nur 12 t Nutzlastmasse, was aber heute gemessen an den unbemannten Versorgern immer noch viel w&auml;re.<\/p>\n<p>Ich will heute mal skizzieren, wie eine ISS aussehen k&ouml;nnte, die das Space Shuttle versorgt und auch mal einen Preisvergleich anstellen.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/vg07.met.vgwort.de\/na\/f2f0d9cf2cbe417fb1adc5c2b298c3e3\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"\/><!--more--><\/p>\n<p>Das Wichtigste zuerst: die heutige Situation auf der ISS ist nicht die die geplant war. Die ISS war bis 2005 auf eine Stammbesatzung von 7 Astronauten (davon 4 im westlichen Segment) ausgelegt, die sich alle 90 Tage abwechseln. Erst die Au&szlig;erdienststellung des Space Shuttles reduzierte die Besatzung auf sechs, weil mehr nicht mit zwei Sojus Kapseln fliegen k&ouml;nnen. Ebenso wurde die Aufenthaltsdauer verdoppelt, weil Russland nicht acht Sojus, die man sonst ben&ouml;tigt h&auml;tte pro Jahr fertigen kann.<\/p>\n<p>So blieben dann auch zwei Module, davon ein Wohnmodul komplett am Boden. Inzwischen gibt es aber zwei neue Module. Das BEAM, ein aufblasbares Modul von Bigelow und das PMM ein umgebautes MPLM des Space Shuttles. Beide werden derzeit aber nur genutzt, um Dinge zu verstauen.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Mannschaften<\/h3>\n<p>W&uuml;rde das Space Shuttle noch fliegen, so k&ouml;nnte jeder Start 7 Astronauten transportieren. Wenn der Pilot und Copilot nur f&uuml;r das Space Shuttle zust&auml;ndig sind und wieder mit der alten Mannschaft zur&uuml;ckkehren, k&ouml;nnte es also 5 Personen zur ISS bringen, dazu k&auml;men drei Kosmosnauten die Russland mit der Sojus startet. Das w&auml;re eine Stammbesatzung von 8, w&uuml;rden auch die beiden Piloten an Bord der ISS bleiben, dann sind es 10. Den Platz f&uuml;r sie g&auml;be es, wenn man das PMM als Wohnmodul nutzt und jedes der schon existierenden Labore hat genug Platz und Experimente f&uuml;r zwei bis drei Personen, an Arbeit fehlt es bei drei Laboren also auch nicht. Wenn nicht kann Russland ja (mit inzwischen 14 Jahren Verz&ouml;gerung) mal Nauka starten und nat&uuml;rlich k&ouml;nnte das Space Shuttle auch die zwei Module die mal geplant waren noch starten. Die Arbeit an ihnen wurde allerdings schon im Rohbau beendet.<\/p>\n<p>Die Personenzahl ist von Bedeutung, weil die ISS relativ viel Arbeit nur f&uuml;r &#8222;Housekeeping&#8220; also Aufrechtherhalten des Zustandes ben&ouml;tigt. Fr&uuml;her war dies noch schlimmer, doch auch heute geht daf&uuml;r viel Zeit drauf. Bedingt durch den Ausfall einer Sojus im letzten Jahr kann man das gut beziffern: W&auml;hrend Expedition 57\/58 fehlten zwischen dem 11.10 und 3.12. drei Astronauten, da es einen Fehlstart der Sojus gab. Nominell sollten es 1080 Manntage sein, nun waren es 159 Tage weniger. Das sind 15 % weniger Arbeitszeit. Bedingt durch die fehlenden Arbeitskr&auml;fte, aber auch die Situation, die sicher Mehrarbeit verursachte wurden, bei Expedition 57\/58 nur 1144 Arbeitsstunden abgeleistet, bei der folgenden dagegen 2857 \u2013 also fast das zweieinhalbfache. Dieses Missverh&auml;ltnis erkl&auml;rt sich daraus, das die ISS mindestens drei Personen braucht, damit sie &uuml;berhaupt reibungslos l&auml;uft. In den &uuml;ber 50 Tagen mit drei Astronauten fiel die Forschung daher ganz aus. Die 2857 Stunden entsprechen, wenn man 6 Arbeitstage pro Woche ansetzt, auch nur 3 Stunden Nettoarbeitszeit pro Astronaut, das hei&szlig;t, wenn man 12 Stunden pro Tag als nutzbare Zeit ansetzt, dann gehen \u00be dieser Zeit f&uuml;r andere T&auml;tigkeiten drauf, dazugeh&ouml;rt auch Sport. Die Verl&auml;ngerung der Aufenthaltsdauer von 90 auf 180 Tage bedeutet auch das die Astronauten mehr trainieren m&uuml;ssen, um ihre Gesundheit nicht zu sehr zu gef&auml;hrden. Es sind <a href=\"https:\/\/www.nasa.gov\/audience\/foreducators\/stem-on-station\/ditl_exercising\">2 Stunden pro Tag<\/a>. Wenn man dies nur auf die H&auml;lfte reduzieren kann, weil man auch schon nach 90 Tagen zur&uuml;ckkehrt, gewinnt man schon ein Drittel der Arbeitszeit.<\/p>\n<p>W&uuml;rde man mit dem Space Shuttle die Astronautenzahl von 6 auf 8 erh&ouml;hen so s&auml;he dann eine Rechnung so aus:<\/p>\n<ul>\n<li>2 x 8 Stunden nutzbare Arbeitszeit pro Tag durch zwei zus&auml;tzliche Personen<\/li>\n<li>6 x 1 Stunde ersparte Trainingszeit pro Tag bei den schon vorhandenen 6 Astronauten<\/li>\n<li>22 Stunden Arbeitszeit f&uuml;r die gesamte Besatzung pro Arbeitstag mehr.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Bezogen auf die heutigen 180 Tagesmissionen, abz&uuml;glich 4 Tagen f&uuml;r den Transfer und je einen freien Tag pro Woche entspricht das 3318 Stunden mehr, also eine Verdopplung der Zeit, die f&uuml;r Forschung zur Verf&uuml;gung steht (die Qualit&auml;t dieser Forschung ist wiederum ein anderes Thema). Mit dem Space Shuttle, das ohne Problem vier Fl&uuml;ge pro Jahr durchf&uuml;hren kann, w&uuml;rde die Forschung also um mehr als 100 % zunehmen.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Fracht<\/h3>\n<p>Ein Vorteil des Space Shuttles war, das es anders als die heutigen Zubringer auch Personen und Fracht transportieren konnte. Brutto maximal 18,2 t, doch davon gehen zahlreiche Dinge ab. So der Kopplungsadapter, wenn es Fracht in einem Druckmodul ist, die Leermasse eine MPLM und bei Fracht ohne Druckausgleich ist es das Gewicht der Paletten. Wenn ich nur den schlechtesten Fall nehme, ein MPLM ohne Paletten so sind es 9,1 t pro Flug pro Jahr mithin 38,4 t. Im Jahre 2019 flogen folgende Transporter die ISS an:<\/p>\n<ul>\n<li>Drei Dragons mit 2.482, 2.292 und 2.617 kg Fracht<\/li>\n<li>Zwei Cygnus mit 3.492 und 3.719 kg Fracht<\/li>\n<li>Ein HTV mit 5.300 kg Fracht<\/li>\n<li>Drei Progress mit 2.490, 2.485 und 2.500 kg Fracht<\/li>\n<\/ul>\n<p>Das sind zusammen 27.377 kg Fracht f&uuml;r sechs Personen und ein Jahr Betrieb. Bei acht Personen sind es dann ein Viertel mehr also 36,5 t. Das liegt in dem Transportverm&ouml;gen des Space Shuttles.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Kosten<\/h3>\n<p>Allgemein wird das Space Shuttle ja als teuer angesehn. Doch ist dem wirklich so? Auch das kann man nachrechnen. Die <a href=\"https:\/\/www.space.com\/spacex-boeing-commercial-crew-seat-prices.html\">NASA zahlt<\/a> 90 Millionen Dollar f&uuml;r jeden der vier Sitze an Bord eines Starliners und 55 Millionen f&uuml;r eine Crew Dragon, dass f&uuml;hrt zu 360 bzw. 220 Millionen Dollar pro Flug. Wie das Space Shuttle k&ouml;nnten beide Vehikel auch mehr als die geplanten vier Astronauten bef&ouml;rdern und das wahrscheinlich ohne signifikante Mehrkosten. Nur ben&ouml;tigt man f&uuml;r eine 90 Tage Crewrotation vier Starts pro Jahr, je zwei von SpaceX und Boeing, die addieren sich so zu 1.160 Millionen Dollar. Die NASA rechnet mit Frachtkosten von <a href=\"https:\/\/oig.nasa.gov\/docs\/IG-18-016.pdf\">71.800 Dollar\/kg im Durchschnitt bei CRS-2<\/a>. Das sind bei 36,5 t Fracht weitere 2.621 Millionen Dollar, zusammen also 3.871 Millionen Dollar.<\/p>\n<p>Nimmt man dagegen die Kosten des Space Shuttles Programms von 2007 bis 2010 (danach lief das Programm aus, vorher gab es hohe Aufwendungen f&uuml;r die Umr&uuml;stung, K&uuml;ndigungsvertr&auml;ge ohne Fl&uuml;ge), so gab es in der Zeit 17 Fl&uuml;ge und Aufwendungen in H&ouml;he von 12.722 Millionen Dollar, also 741 Millionen Dollar pro Flug, bei vier pro ben&ouml;tigten Space-Shuttle-Starts pro Jahr mithin 2.964 Millionen Dollar im Jahr. Das Space Shuttle w&auml;re also billiger als eine ad&auml;quate L&ouml;sung mit Kapseln, und zwar um rund 900 Millionen Dollar. Bei noch mehr Fl&uuml;gen w&uuml;rde das noch g&uuml;nstiger werden, weil das Space Shuttle Programm einen hohen Fixkostenanteil hat, der bei etwa 9.600 Millionen Dollar f&uuml;r die vier Jahre liegt. Und dabei ist dies noch pessimistisch gerechnet, mit einer Palette zum MPLM k&auml;me man auf weitere 1,5 bis 2 t Fracht ohne Druckausgleich, wenn man die Nutzlastkapazit&auml;t voll ausnutzen w&uuml;rde. Und wie schon gesagt k&ouml;nnte man auch die Besatzung auf 10 Personen erh&ouml;hen, wenn die beiden Piloten auch an Bord der ISS bleiben \u2013 beim Space Shuttle w&uuml;rde eine Dauerbesatzung von 10 Personen fast keine Mehrkosten verursachen, bei unbemannten Vehikeln dagegen weitere 656 Millionen Dollar f&uuml;r die ben&ouml;tigte Fracht mehr (aber keine f&uuml;r den Crewtransport).<\/p>\n<p>Vielleicht versteht ihr nun, warum ich von einer Tragik spreche.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die gro&szlig;e Tragik im Space Shuttle Programm war meiner Ansicht nach, das es urspr&uuml;nglich gebaut wurde, um eine Raumstation zu versorgen und aufzubauen und gerade als diese fertig wurde es au&szlig;er Dienst gestellt wurde. 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