{"id":18258,"date":"2025-06-30T18:57:17","date_gmt":"2025-06-30T16:57:17","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=18258"},"modified":"2025-06-30T18:57:17","modified_gmt":"2025-06-30T16:57:17","slug":"das-starship-als-lunarer-frachttransporter","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2025\/06\/30\/das-starship-als-lunarer-frachttransporter\/","title":{"rendered":"Das Starship als Lunarer Frachttransporter"},"content":{"rendered":"<div class=\"pvc_clear\"><\/div>\n<p id=\"pvc_stats_18258\" class=\"pvc_stats all  \" data-element-id=\"18258\" style=\"\"><i class=\"pvc-stats-icon medium\" aria-hidden=\"true\"><svg aria-hidden=\"true\" focusable=\"false\" data-prefix=\"far\" data-icon=\"chart-bar\" role=\"img\" xmlns=\"http:\/\/www.w3.org\/2000\/svg\" viewBox=\"0 0 512 512\" class=\"svg-inline--fa fa-chart-bar fa-w-16 fa-2x\"><path fill=\"currentColor\" d=\"M396.8 352h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8V108.8c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v230.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8zm-192 0h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8V140.8c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v198.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8zm96 0h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8V204.8c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v134.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8zM496 400H48V80c0-8.84-7.16-16-16-16H16C7.16 64 0 71.16 0 80v336c0 17.67 14.33 32 32 32h464c8.84 0 16-7.16 16-16v-16c0-8.84-7.16-16-16-16zm-387.2-48h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8v-70.4c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v70.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8z\" class=\"\"><\/path><\/svg><\/i> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"16\" height=\"16\" alt=\"Loading\" src=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-content\/plugins\/page-views-count\/ajax-loader-2x.gif\" border=0 \/><\/p>\n<div class=\"pvc_clear\"><\/div>\n<p>Wie es mit dem Starship beim Artemis Programm weiter geht, ist derzeit noch offen. Zum einen hat die NASA ja auf Druck inzwischen auch dem Team rund um Blue Origin einen Auftrag gegeben. Zum anderen soll Artemis nach dem NASA-Budget Plan von Trump nach der dritten Mission eingestellt werden. Das war noch vor Musks Abschied und seinem Streit mit Trump. Da das Starship nach zwei Jahren der Erprobung noch keinen Orbit erreicht hat, noch keine Nutzlast bef&ouml;rdert hat, die letzten drei Missionen allesamt scheiterten und das Starship 35 f&uuml;r die zehnte Mission schon beim Test explodiert ist, hinkt es weit hinter dem Plan hinterher. Ob eine NASA unter Trumps Regentschaft dann noch an dem Starship festh&auml;lt, ist f&uuml;r mich eher fraglich.<!--more--><\/p>\n<p>Danach m&uuml;sste SpaceX auch eine heile Landung am Startplatz hinbekommen, eine schnelle Startfolge f&uuml;r die ben&ouml;tigten Tankfl&uuml;ge etablieren und diese bisher noch nie umgesetzte Technologie muss dann auch funktionieren. Nicht einmal, sondern 12-mal pro Flug hintereinander in kurzem Abstand und ach ja, das Starship sollte dann 100 t wiegen anstatt 170 bis 200 t, die man als Masse aus dem geringen Resttreibstoff bei den letzten Tests ableiten kann. Also f&uuml;r mich spricht diese Aufstellung an Punkten daf&uuml;r, dass bei der NASA gute Gr&uuml;nde hat, das <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2021\/04\/20\/nachlese-zum-human-landing-system-hls-kontrakt\/\">HLS-Programm<\/a> einzustellen, wenn man nach Artemis 3 ja sowieso das ganze Programm einstellen will.<\/p>\n<p>Weitere kleine Details gibt es auch: Das Starship hat noch nicht mal demonstriert hat, dass es auf einer glatten Ebene auf der Erde landen kann. Ein Mondlander muss auf dem Mond auf unebenem Gel&auml;nde landen k&ouml;nnen, ohne schr&auml;g zu stehen oder umzukippen. Es d&uuml;rfte, da nach neun Testfl&uuml;gen nicht eine komplette Starship-Mission bis zur Landung am Startplatz erfolgte, auch viele Tests geben bis man dies erreicht hat.<\/p>\n<p>Das bei dem Hintergrund, dass das normale Starship anders als das Lunare Starship nichts Neues ist, sondern nur eine Wiederholung dessen, was die NASA schon vor Jahrzehnten geschafft hat: eine Schwerlastrakete entwickeln, die erfolgreich fliegt (<a href=\"https:\/\/bernd-leitenberger.de\/saturn5.shtml\">Saturn V<\/a> und <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/sls.shtml\">SLS<\/a>) und ein wiederverwendbares Raumfahrtgef&auml;hrt im Routinebetrieb einzusetzen und das sogar noch bemannt (<a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/space-shuttle-index.shtml\">Space Shuttle<\/a>).<\/p>\n<p>Okay, das war eine lange Einleitung. Warum geht es? Es geht darum, dass vielleicht SpaceX es mal hinbekommt, dass das Starship operativ ist. Wenn sie dann noch das Betanken hinbekommen, k&ouml;nnte man dar&uuml;ber nachdenken, das man das Starship f&uuml;r Mondmissionen einsetzt, aber eben nicht f&uuml;r die Landung von Astronauten. F&uuml;r mich gibt es drei m&ouml;gliche Szenarien:<\/p>\n<ol>\n<li>Bef&ouml;rderungen von Modulen zum Lunar Gateway<\/li>\n<li>Bef&ouml;rderung eines Mondlanders in einen 100 km Mondorbit<\/li>\n<li>Bef&ouml;rderung von Fracht auf die Mondoberfl&auml;che<\/li>\n<\/ol>\n<p>Punkt 3 w&uuml;rde erfordern, das das lunare Starship fertig entwickelt wird. Punkt 1+2 nicht. Daf&uuml;r reicht ein Starship das sonst Satellitentransporte in den LEO durchf&uuml;hrt. Es gibt f&uuml;r mich aber trotzdem einen Grund ihn aufzunehmen. Zum einen: das Starship muss f&uuml;r diese Mission nicht bemannt sein. Das setzt die Sicherheitsaspekte deutlich herunter. Zudem k&ouml;nnte man eine fehlgeschlagene Mission wiederholen und Menschen erst zum Landeort schicken, wenn die Fracht angekommen ist und zuletzt muss das Starship nicht zur&uuml;ckfliegen was die Nutzlast deutlich erh&ouml;ht. In allen drei Punkten gehe ich davon aus, das die Besatzung mit dem Lander von Blue Origin landet. Man wei&szlig; &uuml;ber den Fortschritt des Projektes wenig, wie auch bei der New Glenn, aber Blue Origin scheint planvoller und &auml;hnlich wie klassische Raumfahrtunternehmen an die Sache heranzugehen, zumindest klappte der Jungfernflug der New Glenn. Die Rakete ist nach einem Teststart einsatzbereit, davon ist das Starship nach <a href=\"https:\/\/bernd-leitenberger.de\/Starshiptests-index.shtml\">neun Starts und zwei Jahren <\/a>noch weit entfernt. F&uuml;r den 100 km Mondorbit spricht, dass der Mondlander ein kleineres dv hat und so mehr Masse transportieren kann. F&uuml;r den Halo-Orbit spricht das die Gesamtmasse, also inklusive Orion kleiner ist bzw. die Orion in der derzeitigen Ausf&uuml;hrung gar nicht den Treibstoff hat um in einen niedrigen Orbit einzuschwenken und ihn wieder zu verlassen. Da das Lunar Gateway, als Miniraumstation aber auch gestrichen werden soll, habe ich den Apollo-Orbit mit aufgenommen.<\/p>\n<h4 class=\"western\">dV Anforderungen<\/h4>\n<p>Es gibt f&uuml;r jede Mission eine Geschwindigkeits&auml;nderung, im Physiker-deutsch dv (f&uuml;r delta-velocity) genannt. Ich habe aus Einfachheit einfach die Werte von der NASA genommen:<\/p>\n<ol>\n<li>Erde -&gt; TLI: 3200 m\/s<\/li>\n<li>TLI -&gt; 100 km Mondumlaufbahn -&gt; TEI: 2.200 m\/s<\/li>\n<li>100 km Mondumlaufbahn -&gt; Mondoberfl&auml;che: 2.500 m\/s<\/li>\n<li>TLI -&gt; Halo-Orbit -&gt; TEI 1.050 m\/s<\/li>\n<\/ol>\n<p>Sie stammen aus den Anforderungen f&uuml;r die jeweiligen Module und beinhalten Reserven. Bei Artemis 1 wurden z.B. knapp 760 m\/s von den maximal 1.050 m\/s ben&ouml;tigt.<\/p>\n<h4 class=\"western\">Berechnungen<\/h4>\n<p>Wie immer, wenn ich was &uuml;ber SpaceX schreibe, ist damit zu rechnen das etliche Besucher den Blog frequentieren die zwar raumfahrtbegeistert sind, aber wenig &uuml;ber die Grundlagen wissen. F&uuml;r die lohnt sich zum einen ein Besuch der <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/grundlagen-der-raumfahrt.shtml\">Grundlagensektion auf der Website<\/a>, zum anderen erl&auml;utere ich aber die Berechnung,m weil es nur ein Formel ist, die man nur umformen muss. Alle Werte sind in der letzten Stelle nach oben gerundet. Die Geschwindigkeit eines Raumschiffs\/Rakete kann man mit der Raketengrundformel berechnen:<\/p>\n<p>dv = i<sub>spez<\/sub> x ln(M<sub>voll<\/sub>\/M<sub>Leer<\/sub>)<\/p>\n<p>mit:<\/p>\n<p>dv = erzielte Geschwindigkeits&auml;nderung (in m\/s)<\/p>\n<p>i<sub>spez<\/sub>: spezifischer Impuls der Raptor 2 (3.698 m\/s)<\/p>\n<p>M<sub>voll<\/sub>: Vollmasse (unbekannt)<\/p>\n<p>M<sub>Leer<\/sub>: Leermasse des Starships (110 t)<\/p>\n<p>Zuerst eine Erkl&auml;rung. Die Vollmasse also mit Treibstoff kennen wir nicht, sie ist die Unbekannte und sie h&auml;ngt von den obigen Geschwindigkeitsanforderungen ab. Der spezifische Impuls, den ich verwende, ist der den Berechnungsprogramme f&uuml;r die verf&uuml;gbaren Angeben der <a href=\"https:\/\/bernd-leitenberger.de\/Raptoren.shtml\">Raptoren<\/a> ausspucken. Der von Elon Musk angegebene Wert ist physikalisch nicht erreichbar, was auch eine <a href=\"https:\/\/forum.nasaspaceflight.com\/index.php?PHPSESSID=sbnlu214d4olv11v6ec2u2q3jj&amp;action=dlattach;topic=53555.0;attach=2084089;sess=0\">DLR-Ver&ouml;ffentlichung erkannt hat<\/a>. Es ist Impuls der Vakuumversionen, deren Schub vollkommen ausreicht. Die Masse des Starship ist um 10 t gegen&uuml;ber der Wunschmasse von 100 t erh&ouml;ht, weil beim derzeitigen Starship 10,5 t auf den Hitzeschutz entfallen. Bei einer R&uuml;ckkehr von einer Mondmission muss der Schutzschild die doppelte Energie aufnehmen, also auch doppelt so schwer sein, was 10 t Gewicht addiert. Die 100 t sind meiner Ansicht nach &#8222;Wunschmasse&#8220;, denn wenn man die Treibstoffanzeige bei den Testfl&uuml;gen auswertet, so muss ein Starship derzeit (V1) 170 bis 200 t schwer sein und weitere Triebwerke, verl&auml;ngerte Tanks etc. bei den angek&uuml;ndigten Versionen V12 und V3 werden es nicht leichter machen. Umgekehrt: w&uuml;rde man auf eine R&uuml;ckkehr des Starships zur Erde verzichten, so spart man nicht nur den Treibstoff daf&uuml;r, man k&ouml;nnte das Starship auch erheblich leichter machen, da der Hitzeschutzschild entf&auml;llt, ebenso der Landetreibstoff und man k&ouml;nnte die relativ massive Nutzlastsektion durch eine leichte, w&auml;hrend des Aufstiegs in den Orbit abgetrennte Nutzlasth&uuml;lle wie bei anderen Tr&auml;gersystemen ersetzen. Meiner Ansicht nach k&ouml;nnte dies das Wunschstarship von 100 t um etwa 25 t Masse leichetr machen.<\/p>\n<p>Nun k&ouml;nnen wir umformen, um die Unbekannte M<sub>Voll<\/sub> zu erhalten. Zuerst bringen wir die Beiden Gr&ouml;&szlig;en mit der Einheit Meter\/Sekunde auf eine Seite:<\/p>\n<p>dv\/ i<sub>spez<\/sub> = ln(M<sub>voll<\/sub>\/M<sub>Leer<\/sub>)<\/p>\n<p>Dann wenden wir auf beiden Seiten die Exponentialfunktion an, um die Logarithmusfunktion wegzubekommen:<\/p>\n<p>e<sup>(dv\/I<\/sup><sup>spez<\/sup><sup>)<\/sup> = M<sub>voll<\/sub>\/M<sub>Leer<\/sub><\/p>\n<p>Dann multiplizieren wir auf beiden Seiten mit M<sub>leer<\/sub> und haben rechts M<sub>voll<\/sub> alleine stehen:<\/p>\n<p>e<sup>(dv\/Ispez)<\/sup> * M<sub>Leer<\/sub> = M<sub>vol<\/sub><sub>l<\/sub><\/p>\n<p>Damit k&ouml;nnen wir schon rechnen. Kleines Beispiel: wir wollen ein leeres Starship (110 t) von einem LEO-Orbit in eine TLI bringen (3200 m\/s), daf&uuml;r m&uuml;ssen wir nur die Werte einsetzen:<\/p>\n<p>e<sup>(3200\/3698) <\/sup>* 110 t = 261,338 t<\/p>\n<p>Das Starship m&uuml;sste also knapp 262 t beim Start wiegen, was zumindest zwei Betankungsfl&uuml;ge, die jeweils 81 t Treibstoff bringen, n&ouml;tig macht. ganz einfach ist die Berechnung f&uuml;r die unbemannte Mondlandung bei der Fracht transportiert wird. Ich nehme f&uuml;r diesen Fall mal 10 t als Nutzlast an. Hier m&uuml;ssen wir nur die Geschwindigkeiten von Fall 1+3 addieren, da diese nur f&uuml;r den einfachen Kurs sind. F&uuml;r den Fall 2 brauchen wir nur die halbe Geschwindigkeit (1.100 von 2.,200 m\/s), weil man ja nicht zur&uuml;ckfliegt. Die Gesamtgeschwindigkeit betr&auml;gt dann:<\/p>\n<p>dv = 3.200 m\/s + 1.100 m\/s + 2.500 m\/s = 6800 m\/s.<\/p>\n<p>In die Formel eingesetzt:<\/p>\n<p>e<sup>(<\/sup><sup>68<\/sup><sup>00\/3698) <\/sup>* (110+10) = 754,703 t<\/p>\n<p>Wir sehen, nun sind deutlich mehr Betankungsfl&uuml;ge &#8211; mindestens 7 n&ouml;tig<\/p>\n<p>Bei den beiden anderen Missionen, nur in einen Mondorbit, setzen wir Nutzlast ab, sodass man f&uuml;r den Hin- und R&uuml;ckweg getrennte Rechnungen machen muss, das n&ouml;tige dv f&uuml;r den R&uuml;ckflug ist dabei jeweils die H&auml;lfte des Wertes f&uuml;r den Hin- und R&uuml;ckflug. Hierbei rechnen wir r&uuml;ckw&auml;rts also vom R&uuml;ckweg aus. Im Folgenden gehe ich davon aus, dass 30 t Nutzlast, das entspricht in etwa der Masse des Blue Moon Mondlanders, zum Halo-Orbit oder in eine 100 km Bahn bef&ouml;rdert wird.<\/p>\n<p>F&uuml;r die Mission Erde -&gt; 100 km Mondumlaufbahn -&gt; 30 t Nutzlast absetzen -&gt; Erde<\/p>\n<p>haben wir so die beiden dv von 1.100 m\/s (R&uuml;ckkehr zur Erde) und 4.300 m\/s (Erde -&gt; Mondumlaufbahn)<\/p>\n<p>Zuerst die R&uuml;ckkehr ausgerechnet:<\/p>\n<p>e<sup>(<\/sup><sup>1100<\/sup><sup>\/3698) <\/sup>* (110 t) = 148,108 t<\/p>\n<p>Also vor der R&uuml;ckkehr wiegt das Starship noch 148 t. Nun kommen die 30 t Nutzlast hinzu und die Rechnung f&uuml;r den Hinflug:<\/p>\n<p>e<sup>(<\/sup><sup>4300<\/sup><sup>\/3698) <\/sup>* (148,108 + 30) = 569,741 t<\/p>\n<p>Genauso, nur mit einem kleineren dv (525 \/ 3725 m\/s) sieht es beim Transfer in den Halo Orbit aus, hier erspare ich mir die Berechnung und gebe nur die Endmasse f&uuml;r 30 t Nutzlast, entweder ein Mondlander oder eines oder mehrere Module f&uuml;r das Lunar Gateway an: 429,296 t.<\/p>\n<p>Es wird noch besser: Der Treibstoffbedarf f&uuml;r den R&uuml;ckflug ist konstant, da die Masse des Starships unver&auml;nderlich ist. Die Masse vor der R&uuml;ckkehr ist also unabh&auml;ngig von der transportierten Nutzlast einfach zu beziffern: 148,108 bzw. 126,780 t. Ebenso ist der Term e(x) konstant, weil die Geschwindigkeits&auml;nderung ja fix ist: 3,199 f&uuml;r die 100 km Bahn und 2,739 f&uuml;r den Transfer in einen Halo Orbit. So kann man eine einfache Nutzlast &#8211; Startmassebeziehung aufstellen:<\/p>\n<p><b>Startmasse f&uuml;r den 100 km Orbit: (148,108 t + Nutzlast) * 3,199<\/b><\/p>\n<p><b>Startmasse f&uuml;r den Halo-Orbit: (126,78 t + Nutzlast) * 2.739<\/b><\/p>\n<p>F&uuml;r den Landekurs ist es analog:<\/p>\n<p><b>Startmasse f&uuml;r den Fachtransport zur Mondoberfl&auml;che: (100 t + Nutzlast) * 6,290<\/b><\/p>\n<p>Da dieses Starship nicht mehr zur Erde zur&uuml;ckgekehrt, k&ouml;nnte man den Hitzeschutz sogar entfernen was es um 10 t leichter macht. Das gleiche gilt f&uuml;r die Headertanks f&uuml;r die Landung.<\/p>\n<p>Bei einer gegebenen Startmasse kann man so auch die Nutzlast berechnen. Beispiel: Wenn ein Transfer 100 t Treibstoff liefert und die Startmasse nach f&uuml;nf Auftankvorg&auml;ngen dann 600 t betr&auml;gt, wie viel mehr Nutzlast als die 30 t kann man in einen 100 km Mondorbit transportieren?<\/p>\n<p>600 t = (148,108 t + Nutzlast) * 3,199<\/p>\n<p>600 t\/3,199 = 148,108 t + Nutzlast<\/p>\n<p>(600 t\/3,199) -148,108 t = Nutzlast<br \/>\n<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/vg02.met.vgwort.de\/na\/ab4d9f6e3fbd4ad4ac602c46cf8b1550\" alt=\"\" width=\"1\" height=\"1\" \/><br \/>\nEingesetzt kommen 38.450 kg raus. Also knapp 30 t mehr Startmasse f&uuml;hren zu 8,45 t mehr Nutzlast.<\/p>\n<h4 class=\"western\">Beurteilung<\/h4>\n<p>W&auml;hrend da HLS oder Lunar Starship sehr ambitioniert ist &#8211; es funktioniert wegen der hohen Geschwindigkeitsanforderung eigentlich nur, wenn man die Idealmasse von 100 t <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2021\/05\/02\/nachgerechnet-wie-oft-muss-man-das-lunar-starship-auftanken\/\">erreicht oder sogar unterbietet<\/a>, ist die Bilanz, wenn man auf den R&uuml;ckstart von der Mondoberfl&auml;che verzichtet deutlich besser. Selbst mit den &uuml;berschweren Starships, die derzeit die Testfl&uuml;ge absolvieren, w&auml;re so ein Frachttransport in den Halo Orbit, eine 100 km Kreisbahn oder zur Mondoberfl&auml;che m&ouml;glich.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<div class=\"pvc_clear\"><\/div>\n<p id=\"pvc_stats_18258\" class=\"pvc_stats all  \" data-element-id=\"18258\" style=\"\"><i class=\"pvc-stats-icon medium\" aria-hidden=\"true\"><svg aria-hidden=\"true\" focusable=\"false\" data-prefix=\"far\" data-icon=\"chart-bar\" role=\"img\" xmlns=\"http:\/\/www.w3.org\/2000\/svg\" viewBox=\"0 0 512 512\" class=\"svg-inline--fa fa-chart-bar fa-w-16 fa-2x\"><path fill=\"currentColor\" d=\"M396.8 352h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8V108.8c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v230.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8zm-192 0h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8V140.8c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v198.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8zm96 0h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8V204.8c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v134.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8zM496 400H48V80c0-8.84-7.16-16-16-16H16C7.16 64 0 71.16 0 80v336c0 17.67 14.33 32 32 32h464c8.84 0 16-7.16 16-16v-16c0-8.84-7.16-16-16-16zm-387.2-48h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8v-70.4c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v70.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8z\" class=\"\"><\/path><\/svg><\/i> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"16\" height=\"16\" alt=\"Loading\" src=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-content\/plugins\/page-views-count\/ajax-loader-2x.gif\" border=0 \/><\/p>\n<div class=\"pvc_clear\"><\/div>\n<p>Wie es mit dem Starship beim Artemis Programm weiter geht, ist derzeit noch offen. 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