{"id":18805,"date":"2026-08-03T08:12:35","date_gmt":"2026-08-03T06:12:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=18805"},"modified":"2026-08-03T08:13:56","modified_gmt":"2026-08-03T06:13:56","slug":"der-big-dumb-booster-heute","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2026\/08\/03\/der-big-dumb-booster-heute\/","title":{"rendered":"Der \u201eBig Dumb Booster\u201c \u2013 heute"},"content":{"rendered":"<div class=\"pvc_clear\"><\/div>\n<p id=\"pvc_stats_18805\" class=\"pvc_stats all  \" data-element-id=\"18805\" 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>Bei meiner Recherche zu der <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2026\/07\/31\/die-sea-dragon-2\/\">Sea Dragon<\/a> stie&szlig; ich auch darauf, dass man dort vorhatte die erste Stufe zu bergen. Das war 1963, also vor mehr als 60 Jahren, 50 Jahren bevor SpaceX damit begann. Als ich dann mehr lies und auf das Voll- \/ Brennschlussmasseverh&auml;ltnis stie&szlig;, dachte ich mir \u201eDa sind die bei SpaceX ja sch&ouml;n bl&ouml;d\u201c. Denn dieses Verh&auml;ltnis ist besser als bei einer Falcon 9 Erststufe oder einer SuperHeavy bei der Landung. Beide Raketen sind bei dem Voll- \/ Leermasseverh&auml;ltnis erheblich besser, aber so landen sie ja nicht, das ist die \u201eExpendable\u201c Konfiguration. Real brauchen sie noch Treibstoff zum Landen. Die Falcon 9, weil sie aus Aluminium besteht zum Abbremsen, sonst w&uuml;rde sie den Wiedereintritt thermisch nicht aushalten, die SuperHeavy um zum Startort zur&uuml;ckzufliegen und beide noch zur Landung. Bei beiden Tr&auml;gern wiegt dieser Treibstoff erheblich mehr als die leeren Stufen, mit der Folge, dass das Voll-\/Brennschlussmasseverh&auml;ltnis schlechter als bei der Sea Dragon ist.<!--more--><\/p>\n<p>Da die Stufe zudem rein druckgef&ouml;rdert ist, dicke W&auml;nde hat ist sie sehr robust und billig zu fertigen. Ideale Voraussetzungen um sie zu bergen. Sie ist unempfindlich, man muss nach der Landung weniger System inspizieren. Die Sea Dragon sollte nur durch einen konischen aber stumpfen Schirm abgebremst werden und mit hoher Geschwindigkeit ~ 330 km\/h auf dem Wasser aufschlagen. Heute w&uuml;rde man wohl Fallschirme einsetzen.<\/p>\n<p>Ich will heute mal untersuchen wie so ein Konzept heute aussehen k&ouml;nnte. Allerdings nicht so riesig. Ich habe mich f&uuml;r einen Durchmesser von 3 bis 4 m entscheiden. Eine Rakete hat so eine Masse von 150 bis 180 t, und eine Nutzlast von 4 bis 8 t. In diesem Nutzlastbereich fehlt den USA und Europa eine Rakete, sodass wenn man so was konstruieren w&uuml;rde sich diese Gr&ouml;&szlig;e anbieten w&uuml;rde.<\/p>\n<p>Die erste Stufe ist in meinem Konzept rein druckgef&ouml;rdert, verwendet aber anders als die Seadragon die Kombination LOX\/CH4. Sie hat zwei Vorteile: Zum einen hat sie einen etwas h&ouml;heren Energiegehalt und zum anderen brauche ich f&uuml;r die Druckbeaufschlagung kein eigenes Gas, sondern kann dazu den Sauerstoff und das Methan nutzen, die Sea Dragon hatte einen eigenen Druckgas-Methantank. Sie wird geborgen, aber nicht durch einen angetriebenen Flug, sondern wie die Shuttle-SRB oder Ariane 5 EAP mit Fallschirmen.<br \/>\n<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/vg02.met.vgwort.de\/na\/79be0b46338148b2905583af6d5eae1f\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"\/><br \/>\nBei der zweiten Stufe will ich vier Optionen durchspielen:<\/p>\n<ul>\n<li>LOX\/LH2 druckgef&ouml;rdert.<\/li>\n<li>LOX\/LH2 Expander Cycle.<\/li>\n<li>LOX\/CH4 druckgef&ouml;rdert.<\/li>\n<li>LOX\/CH4 Expander Cycle.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Meiner Ansicht nach macht Druckf&ouml;rderung bei der zweiten Stufe wenig Sinn. Sie gelangt in den Orbit, ihr Leergewicht geht von der Nutzlast ab. Die Tanks wiegen erheblich mehr und man spart nur die Turbopumpe beim Triebwerk ein. Aber es sollte ja mit der Sea Dragon vergleichbar sein. Es zeigt auch, was dieses Konzept an Nutzlast kostet.<\/p>\n<p>Nun gibt es keine Rakete dieser Bauart in dieser Gr&ouml;&szlig;e. Druckgef&ouml;rderte kleine Stufen gibt es, doch das sind Oberstufen, klein und schon vom Schub nicht vergleichbar. Ich greife daher auf meine Delta-Vorgehensweise zur&uuml;ck, mit der ich schon viele Raketen ohne ihre Details zu kennen erfolgreich rekonstruiert habe, zuletzt habe ich die Nutzlast des Starships erheblich genauer vorhergesagt als SpaceX. Ich nehme aus meinen bekannten Daten von Raketen die am n&auml;chsten passende und rechne dann die Unterschiede (Delta) mit hinein. Der Vergleich sind die EAP der Ariane 5, also Feststoffbooster. Das verwundert, aber:<\/p>\n<ul>\n<li>Die Brennkammer ist die gesamte L&auml;nge des Treibsatzes \u2013 vergleichbar einem Tank<\/li>\n<li>Sie haben keine Turbopumpenf&ouml;rderung und hohen Schub<\/li>\n<li>Sie wurden auch geborgen, wenngleich nur zu Inspektionszwecken<\/li>\n<li>Ihre Daten sind bekannt.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Hier die f&uuml;r die Konstruktion wesentlichen Angaben der EAP 241:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<tbody>\n<tr valign=\"top\">\n<th width=\"50%\">Parameter<\/th>\n<th width=\"50%\">Wert<\/th>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Brennkammerdruck:<\/td>\n<td width=\"50%\">64 Bar<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Masse Geh&auml;use:<\/td>\n<td width=\"50%\">18,9 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Masse D&uuml;se:<\/td>\n<td width=\"50%\">6.400 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Masse Bergungssystem:<\/td>\n<td width=\"50%\">1.200 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Abmessungen Geh&auml;use:<\/td>\n<td width=\"50%\">3,07 m Durchmesser 24,77 m L&auml;nge<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Material Wand:<\/td>\n<td width=\"50%\">D6AC Stahl, w&auml;rmebehandelt, 8,1 mm St&auml;rke<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Gesamtgewicht ohne Bergungssystem:<\/td>\n<td width=\"50%\">30,1 t<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Das Volumen der EAP mit zwei Halbkugelkalotten als Abschluss und einem Integraltank betr&auml;gt 182,15 m\u00b3. Ich rechne mit 180 m\u00b3, da ja noch Volumen f&uuml;r das Gas bleiben muss. Ich arbeite mit LOX\/CH4 = 3,5 und damit nimmt der Tank 148,6 t Treibstoff auf.<\/p>\n<p>Bei der Wandst&auml;rke nehme ich an, dass diese bei ge&auml;ndertem Druck sich proportional zum Druck ver&auml;ndert. Mit dem D6AC Stahl habe ich auch mal die Festigkeit durchgerechnet, ich komme bei den Tabellenwerten f&uuml;r diese Stahlsorte auf 59 % Sicherheitsspielraum bei den EAP. Praktisch w&uuml;rde man den Maraging Stahl (18 % Nickelstahl) verwenden, er hat eine h&ouml;here Zugfestigkeit und ein h&ouml;heres Streckmodul, wichtig beim Aufprall auf das Wasser. Er ist nicht so thermisch belastbar, aber in den Tanks findet ja anders als bei den Ariane Feststoffboostern keine Verbrennung statt. Der Tank w&uuml;rde bei gleicher Wandst&auml;rke wie die EPC 14,4 t wiegen. Deutlich weniger als diese, denn diese bestehen aus mehreren Segmenten die an der Verbindungsstelle 12 mm dick sind. Diese Verbindung addiert Gewicht.<\/p>\n<p>Der Druck leitet mich weiter zum n&auml;chsten Punkt: Welchen Tankdruck soll man nehmen? Ich gehe von einem Brennkammerdruck von <sup>2<\/sup>\/<sub>3<\/sub> des Tankdrucks aus, so wie bei der Sea Dragon und bekannten druckgef&ouml;rderten Triebwerken. Hier die FCEA Werte f&uuml;r unterschiedliche Dr&uuml;cke:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<tbody>\n<tr valign=\"top\">\n<th width=\"17%\">Druck:<\/th>\n<th width=\"17%\">20<\/th>\n<th width=\"17%\">30<\/th>\n<th width=\"17%\">40<\/th>\n<th width=\"17%\">50<\/th>\n<th width=\"17%\">60<\/th>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"17%\">Spezifischer Impuls SL<\/td>\n<td width=\"17%\">2947 m\/s<\/td>\n<td width=\"17%\">3079 m\/s<\/td>\n<td width=\"17%\"><b>3167 m\/s<\/b><\/td>\n<td width=\"17%\">3231 m\/s<\/td>\n<td width=\"17%\">3282 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"17%\">Zuwachs:<\/td>\n<td width=\"17%\"><\/td>\n<td width=\"17%\">+132 m\/s<\/td>\n<td width=\"17%\"><b>+ 88 m\/s<\/b><\/td>\n<td width=\"17%\">+64 m\/s<\/td>\n<td width=\"17%\">+51 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"17%\">Spezifischer Impuls Vac<\/td>\n<td width=\"17%\">3255 m\/s<\/td>\n<td width=\"17%\">3362 m\/s<\/td>\n<td width=\"17%\"><b>3434 m\/s<\/b><\/td>\n<td width=\"17%\">3487 m\/s<\/td>\n<td width=\"17%\">3528 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"17%\">Zuwachs:<\/td>\n<td width=\"17%\"><\/td>\n<td width=\"17%\">+107 m\/s<\/td>\n<td width=\"17%\"><b>+ 72 m\/s<\/b><\/td>\n<td width=\"17%\">+ 53 m\/s<\/td>\n<td width=\"17%\">+ 41 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"17%\">Tankmassenzuwachs:<\/td>\n<td width=\"17%\"><\/td>\n<td width=\"17%\">+50 %<\/td>\n<td width=\"17%\"><b>+33 %<\/b><\/td>\n<td width=\"17%\">+ 25 %<\/td>\n<td width=\"17%\">+ 20 %<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Wie man sieht, wird der Zuwachs immer kleiner sowohl beim spezifischen Impuls wie auch beim Gewicht. Ich habe mich f&uuml;r einen Brennkammerdruck von 40 Bar und einem Tankdruck von 60 Bar entscheiden, da sind wir auch recht nahe beim Vorbild (64 Bar Brennkammerdruck).<\/p>\n<p>Kommen wir zur D&uuml;se. Diese wog bei den EAP 6,4 t mit allen Subsystemen (Hydraulik, W&auml;rmeschutz). 40 Bar Brennkammerdruck sind nahe an den 41 Bar des MB3 Triebwerksblocks der Thor. Der wog 830 kg bei 662 kN Bodenschub. Ich sch&auml;tze die Startmasse auf 200 t und den Anfangsschub auf 2648 kN (1,32 g Beschleunigung). Der Schub ergibt sich auf der maximalen Gr&ouml;&szlig;e der D&uuml;se, die ja nicht breiter als die Rakete sein soll. Eine 3 m D&uuml;se h&auml;tte bei 40 Bar Brennkammerdruck diesen Schub. Hochskaliert wiegt das Triebwerk dann 3,32 t.<\/p>\n<p>Wir brauchen dann noch eine Steuerung f&uuml;r die Rollachse, das k&ouml;nnen kleine LOX\/CH4 Triebwerke sein. Sie k&ouml;nnen aus dem Haupttank gef&ouml;rdert werden und Strukturelemente, wie der Triebwerksrahmen und der Stufenadapter und dann k&auml;me das Bergungssystem hinzu dessen Masse von 1,2 t ich unver&auml;ndert &uuml;bernommen habe. Zusammen sch&auml;tze ich das Gewicht der Strukturen auf 3,5 t.<\/p>\n<p>Dann verbleibt noch Restgas im Treibstoffbeh&auml;lter, und zwar bei 40 Bar Druck 2.250 kg Methan und 5.800 kg Sauerstoff. Die w&uuml;rden (dazu komme ich noch) von der Treibstoffmenge abgehen.<\/p>\n<p>So kommt man auf folgende Massenbilanz:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<tbody>\n<tr valign=\"top\">\n<th width=\"50%\">Parameter<\/th>\n<th width=\"50%\">Wert<\/th>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Treibstoff ohne Druckgas<\/td>\n<td width=\"50%\">140,55 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Druckgas<\/td>\n<td width=\"50%\">8,05 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Triebwerk<\/td>\n<td width=\"50%\">3,32 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Schubrahmen, Strukturen, Bergungssystem<\/td>\n<td width=\"50%\">3,5 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Tank<\/td>\n<td width=\"50%\">14,4 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Startmasse:<\/td>\n<td width=\"50%\">169,82 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Brennschlussmasse:<\/td>\n<td width=\"50%\">29,27 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Leermasse<\/td>\n<td width=\"50%\">21,22 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Voll-\/Leermasse<\/td>\n<td width=\"50%\">8,02 (Sea Dragon 9,61)<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Voll-\/Brennschlussmasse<\/td>\n<td width=\"50%\">5,80 (Sea Dragon 8,92)<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Die Rakete steht in der Massenbilanz deutlich schlechter da als die Sea Dragon, was vor allem an der ung&uuml;nstigen Tankform liegt \u2013 es ist eine Form anlehnt an die EPC mit 27,77 m L&auml;nge bei 3 m Durchmesser. Schlank aber mit gro&szlig;er Oberfl&auml;che. So sah die Sea Dragon nicht aus. Also mache ich die Rakete dicker: bei 4 m Durchmesser wiegt der Tank noch 13,6 t, bei 5 m 12,2 t, ist aber nur noch 10 m lang. Ich habe mich daher f&uuml;r 4 m Durchmesser entschieden. Ab jetzt gebe ich nicht mehr alle Rechenschritte an, nur noch das Ergebnis. Der Rest der Massen bleibt gleich, so verbessert sich das Voll-Leermasseverh&auml;ltnis auf 8,27. Der Tankdruck ist der Hauptfaktor beim Gewicht, bei dem geringen Tankdruck der Sea Dragon betr&auml;gt das Voll-\/Leermasseverh&auml;ltnis schon 11,45.<\/p>\n<p>Nun komme ich zur Restgasmenge. Ein Turbopumpen-Raketentriebwerk darf seinen Treibstoff nicht vollst&auml;ndig verbrauchen, ist eine Komponente verbraucht so gelangt das Druckgas in die Pumpe, die ohne Widerstand zu schnell rotiert und explodiert. Doch unser druck gef&ouml;rdertes Triebwerk hat keine Turbopumpe. Aber sie hat 8 t Gas in den Tanks, das man verbrennen kann und das habe ich mal simuliert, und zwar bis die Beschleunigung auf 1 g abnimmt, so lange beschleunigt die Rakete effektiv weiter. Nach 2,5 Sekunden ist der Schub auf 500 kN (50 t gesch&auml;tzte Restmasse x 1 g) abgesunken und 6,45 t des Treibstoffs wurden verbrannt. Es bleiben also nur noch 1,6 t nicht nutzbarer Treibstoff. Damit sieht die Bilanz besser aus:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<tbody>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\"><b>Parameter<\/b><\/td>\n<td width=\"50%\"><b>Wert<\/b><\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Treibstoff ohne Druckgas<\/td>\n<td width=\"50%\">147 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Druckgas<\/td>\n<td width=\"50%\">1,6 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Triebwerk<\/td>\n<td width=\"50%\">3,32 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Schubrahmen, Strukturen, Bergungssystem<\/td>\n<td width=\"50%\">3,5 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Tank<\/td>\n<td width=\"50%\">13,6 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Startmasse:<\/td>\n<td width=\"50%\">169,02 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Brennschlussmasse:<\/td>\n<td width=\"50%\">22,02 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Leermasse<\/td>\n<td width=\"50%\">20,42 t<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Voll-\/Leermasse<\/td>\n<td width=\"50%\">8,27 (Sea Dragon 9,61)<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"50%\">Voll-\/Brennschlussmasse<\/td>\n<td width=\"50%\">7,67 (Sea Dragon 8,92)<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Durch den h&ouml;heren Brennkammerdruck erreichen wir nicht die guten Werte der Sea Dragon, aber weil ich wei&szlig;, dass die EPS-Booster mit dem gleichen Tankdruck eine Fallschirmbergung gut &uuml;berstehen, wollte ich nicht auf niedrigere Brennkammerdr&uuml;cke heruntergehen.<\/p>\n<p>Als Ausgleich ist der spezifische Impuls h&ouml;her. Ich rechne in der Simulation mit 95 % Effizienz, moderne LOX\/Kohlenwasserstofftriebwerke kommen auf 98 %, SpaceX-Raptors sogar auf &uuml;ber 100 % und wir haben nicht den Verlust durch das Antriebsgas f&uuml;r die Turbinen. Das w&auml;ren 3009 m\/s SL und 3262 m\/s im Vakuum in etwa das Niveau eines Hochdrucktriebwerks mit LOX\/Kerosin und 200-300 m\/s schlechter als das Raptor mit derselben Treibstoffkombination.<\/p>\n<p>Die Masse des Bergungssystems habe ich unver&auml;ndert von den EAP &uuml;bernommen, obwohl die Landemasse etwa um ein Drittel kleiner ist. Es gibt aber &Auml;nderungen. Ich sehe unter dem Stufenadapter eine ausfahrbare spitzkegelige Spitze vor mit ihr dringt die stufe ins Wasser ein, des reduziert die Belastung deutlich. Das Fallschirmsystem kommt daher ans Heck zu der D&uuml;se. Dort gibt es an der Tankunterseite Luftkissen die durch den Aufprallschock entfaltet werden. Sie sollen verhindern, dass die D&uuml;se ins Wasser gelangt. Dem Stahl d&uuml;rfte das Salzwasser nicht viel ausmachen, er ist korrosionsfest, aber die D&uuml;se d&uuml;rfte vom Betrieb noch hei&szlig; sein und sollte nicht abrupt abgek&uuml;hlt werden wie auch das Triebwerk. Zudem kann so kein Wasser nach innen gelangen, selbst wenn es nicht gelingt vor der Landung die Ventile zu den Tanks zu schlie&szlig;en. Das sollte eigentlich noch erfolgen, bevor der Wiedereintritt beginnt. Schlie&szlig;t man die Ventile, wenn die Beschleunigung durch die Nachverbrennung des Druckgas 1 g unterschreitet so betr&auml;gt der Tankdruck noch etwa 6 Bar. Der Innendruck stabilisiert den Tanks zus&auml;tzlich.<\/p>\n<h4 class=\"western\">Oberstufen<\/h4>\n<p>Wie erl&auml;utert sollen je eine LOX\/CH4 und eine LOX\/LH2 Oberstufe einmal druckgef&ouml;rdert und einmal nicht untersucht werden. Bei den beiden normalen Oberstufen habe ich es mir leicht gemacht: ich habe einfach eine aktuelle DEC-Centaur (f&uuml;r die Atlas genommen) und bei der CH4-Stufe die Brenndauer und Schub beibehalten und die Voll-\/Leermasse des Tanks angepasst. Hier habe ich den Schub und spezifischen Impuls des M10 Triebwerks &uuml;bernommen. Die DEC-Centaur, weil durch die im Vergleich zur Atlas kleineren Erststufe mit h&ouml;herem Brennschlussgewicht zwei Triebwerke die Wahrscheinlichkeit f&uuml;r einen zu geringen Schub absenken. Mit der SEC-Centaur habe ich eine Rechnung probiert, aber die ist zu schubschwach.<\/p>\n<p>Etwas mehr Gehirnschmalz stecke ich in die druckgef&ouml;rderten Stufen, vor allem die mit Wasserstoff, die wird n&auml;mlich sonst zu schwer.<\/p>\n<p>Ich fange aber beim Triebwerk an. Aufgrund des niedrigen Brennkammerdrucks ist die D&uuml;senenghalsfl&auml;che recht gro&szlig; und damit das Expansionsverh&auml;ltnis begrenzt. Ich nehme an das der maximale Durchmesser der D&uuml;se 3 m bei einer 4 m Stufe betragen darf. Dann ergeben sich bei FCEA2 folgende Werte:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<tbody>\n<tr valign=\"top\">\n<th width=\"20%\">100 kN Schub<\/th>\n<th width=\"20%\">5 Bar<\/th>\n<th width=\"20%\">10 Bar<\/th>\n<th width=\"20%\">15 Bar<\/th>\n<th width=\"20%\">20 Bar<\/th>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"20%\">Fl&auml;chenverh&auml;ltnis<\/td>\n<td width=\"20%\">13,3<\/td>\n<td width=\"20%\">15,9<\/td>\n<td width=\"20%\"><b>19,5<\/b><\/td>\n<td width=\"20%\">26,6<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"20%\">FCAE2 vakuum LOC\/LH2<\/td>\n<td width=\"20%\">4107 m\/s<\/td>\n<td width=\"20%\">4177 m\/s<\/td>\n<td width=\"20%\"><b>4241 m\/s<\/b><\/td>\n<td width=\"20%\">4323 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"20%\">Steigerung<\/td>\n<td width=\"20%\"><\/td>\n<td width=\"20%\">+70 m\/s<\/td>\n<td width=\"20%\"><b>+64 m\/s<\/b><\/td>\n<td width=\"20%\">+82 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"20%\">Tankgewicht<\/td>\n<td width=\"20%\">307 kg<\/td>\n<td width=\"20%\">615 kg<\/td>\n<td width=\"20%\"><b>922 kg<\/b><\/td>\n<td width=\"20%\">1230 kg<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"alignleft size-medium\" src=\"\/img\/durcklh2stufe.png\" width=\"50%\" height=\"50%\" \/>Bei einem Tankdruck von 10 bar wiegen bei innendruckstabilisierten Edelstahl-Tanks genauso viel wie bei der Centaur. Ich habe mich trotzdem wegen der &uuml;berproportionalen Impulssteigerung f&uuml;r 15 Bar Brennkammerdruck entscheiden. Damit man auf ein so geringes Tankgewicht und damit Stufengewicht kommt habe ich mich dazu entschlossen beide Tanks als Kugeltanks auszulegen. Der Durchmesser von 4 m bei der Rakete begrenzt das Volumen des gr&ouml;&szlig;eren Wasserstofftanks auf etwa 33 m\u00b3. Das sind 2270 kg Wasserstoff, der Sauerstofftank (LOX\/LH2=6) ist dann 2,82 m gro&szlig; und der untere Tank. Darunter kommt dann das Triebwerk, dessen Expansionsd&uuml;se ich auf 3 m Durchmesser festgelegt habe. Das erlaubt es die beiden Tanks und das Triebwerk durch Gitterrohradapter zu verbinden und den Nutzlastadapter direkt auf dem &Auml;quator des LH2-Tanks anzubringen. Die Elektronik platziert man dann in den Zwischentankbereich. Ein Kugeltank hat nur halb so dicke W&auml;nde wie ein Zylindertank und seine Oberfl&auml;che ist um 20 % kleiner.<\/p>\n<p>Der Vorteil ist das so die Tanks leicht sind und auch die Strukturen \u2013 es sind nur Gitterrohrstreben f&uuml;r die Tanks, der Satellitenadapter und das Triebwerksger&uuml;st. Daf&uuml;r muss oben die Nutzlastverkleidung auf 2 m der L&auml;nge des Wasserstofftanks &uuml;berbr&uuml;cken und der Stufenadapter von der Unterstufe sogar 8- 9 m. Am &Auml;quator des LH2-Tanks treffen sie sich. Aber dieser Adapter bleibt an der Unterstufe und die Nutzlastverkleidung wird w&auml;hrend des Flugs abgeworfen.<\/p>\n<p>Ich habe auch diese Architektur f&uuml;r eine LOX\/CH4 Stufe beibehalten, hier hat der LOX-Tank als der gr&ouml;&szlig;ere Tank 3,15 m Durchmesser und der LNG-Tank 2,86 m. (bei 24 t Treibstoff). Die Trennebene bleibt am &Auml;quator. Wegen des gro&szlig;en Tanks muss man dann einen Befestigungsring f&uuml;r die Trennebene Unterstufenadapter\/Nutzlastverkleidung einf&uuml;hren.<\/p>\n<p>Hier noch die Daten f&uuml;r den spezifischen Impuls f&uuml;r LOX\/CH4. Da hier die Tanks (24 t Treibstoff) viel weniger wiegen habe ich noch zwei deutlich h&ouml;here Brennkammerdr&uuml;cke untersucht. Ich habe mich hier f&uuml;r 20 Bar Druck entscheiden. Wegen des h&ouml;heren Gewichts habe ich eine 150 kN Version des Triebwerks untersucht.<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<tbody>\n<tr valign=\"top\">\n<th width=\"14%\">150 kN Schub<\/th>\n<th width=\"14%\">5 Bar<\/th>\n<th width=\"14%\">10 Bar<\/th>\n<th width=\"14%\">15 Bar<\/th>\n<th width=\"14%\">20 Bar<\/th>\n<th width=\"14%\">30 Bar<\/th>\n<th width=\"14%\">40 Bar<\/th>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"14%\">Fl&auml;chenverh&auml;ltnis<\/td>\n<td width=\"14%\">8,86<\/td>\n<td width=\"14%\">17,7<\/td>\n<td width=\"14%\">26,6<\/td>\n<td width=\"14%\"><b>34,4<\/b><\/td>\n<td width=\"14%\">53,2<\/td>\n<td width=\"14%\">68,8<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"14%\">FCAE2 vakuum LOX\/CH4<\/td>\n<td width=\"14%\">3284 m\/s<\/td>\n<td width=\"14%\">3353 m\/s<\/td>\n<td width=\"14%\">3416 m\/s<\/td>\n<td width=\"14%\"><b>3497 m\/s<\/b><\/td>\n<td width=\"14%\">3584 m\/s<\/td>\n<td width=\"14%\">3655 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"14%\">Steigerung<\/td>\n<td width=\"14%\"><\/td>\n<td width=\"14%\">+89 m\/s<\/td>\n<td width=\"14%\">+69 m\/s<\/td>\n<td width=\"14%\"><b>+81 m\/s<\/b><\/td>\n<td width=\"14%\">+87 m\/s<\/td>\n<td width=\"14%\">+71 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"14%\">Tankgewicht<\/td>\n<td width=\"14%\">197 kg<\/td>\n<td width=\"14%\">393 kg<\/td>\n<td width=\"14%\">590 kg<\/td>\n<td width=\"14%\"><b>786 kg<\/b><\/td>\n<td width=\"14%\">1180 kg<\/td>\n<td width=\"14%\">1572 kg<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Die restlichen Massen habe ich durch Differenzrechnung zur Centaur ermittelt. Ich habe in der Berechnung jeweils den spezifischen Impuls um 5 % gesenkt (Verbrennungseffizienz 95 %), obwohl ich denke das es etwas h&ouml;her geht.<\/p>\n<p>Hier die Nutzlasten f&uuml;r LEO und GTO:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<tbody>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"33%\"><\/td>\n<td width=\"33%\">LEO<\/td>\n<td width=\"33%\">GTO<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"33%\">CH4 Druck<\/td>\n<td width=\"33%\">4.800 kg<\/td>\n<td width=\"33%\">1.300 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"33%\">CH4 M10<\/td>\n<td width=\"33%\">5.700 kg<\/td>\n<td width=\"33%\">1.900 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"33%\">LH2 Druck<\/td>\n<td width=\"33%\">5.500 kg<\/td>\n<td width=\"33%\">1.800 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"33%\">Centaur II DEC<\/td>\n<td width=\"33%\">7.600 kg<\/td>\n<td width=\"33%\">3.000 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"33%\">Zum Vergleich: Pumpengef&ouml;rdert\/Centaur<\/td>\n<td width=\"33%\">11.300 kg (+48 %)<\/td>\n<td width=\"33%\">5000 kg (+67 %)<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"top\">\n<td width=\"33%\">Zum Vergleich: Pumpengef&ouml;rdert\/M10<\/td>\n<td width=\"33%\">9.300 kg (+63 %)<\/td>\n<td width=\"33%\">3.600 kg (+89 %)<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Man sieht: die schwereren Tanks machen sich bei einer geringeren mittleren Dichte des Treibstoffs st&auml;rker bemerkbar. LH2 hat gr&ouml;&szlig;ere Einbu&szlig;en als CH4. Da sie bei steigender Geschwindigkeit immer mehr Nutzlast kosten sinkt auch die GTO-Nutzlast &uuml;berproportional ab. Schon aus wirtschaftlichen Gr&uuml;nden w&uuml;rde ich daher bei der sowieso nicht wiederverwendeten Oberstufen eine normale Turbopumpenf&ouml;rderung einsetzen. Die Centaur bringt hier eine echte Zusatznutzlast.<\/p>\n<p>Ich habe noch die Nicht-Druckgef&ouml;rderte Variante (Voll-\/Leermasse=18, spezifischer Impuls im Vakuum 3354 m\/s) als Vergleich aufgef&uuml;hrt (nur bei den Oberstufen mit Pumpenf&ouml;rderung). Deutlich ist wie das Konzept Nutzlast kostet. Das diese Einbu&szlig;e immer gr&ouml;&szlig;er wird je h&ouml;her die Geschwindigkeit ist die zu erreichen ist, ist ebenfalls eine Folge. Das und nicht etwa die Unf&auml;higkeit der Raumfahrtagenturen und Firmen die Jahrzehnte vor SpaceX Raketen gebaut haben, ist der wahre Grund warum man bisher nicht an die Wiederverwendung dachte. Der zweite wichtige Grund ist die Wirtschaftlichkeit, bis vor wenigen Jahren waren typische Produktionszahlen f&uuml;r Raketen im einstelligen bis niedrigen zweistelligen Bereich, sinkt die ab, weil man die Hauptstufe wiederverwendet so wird die Fertigung unwirtschaftlich.<\/p>\n<p>Den Nutzlastabfall sehen wir auch bei den bekannten Beispielen. Die Falcon 9 kann 6,5 t ohne Wiederverwendung in den GTO bef&ouml;rdern (h&auml;tte SpaceX sie nicht f&uuml;r die Wiederverwendung modifiziert sogar 8,3 t), so sind es aber real nur 5.5 t. Beim Starship sind es 100 t mit und satte 250 t ohne Wiederverwendung. (Alles SpaceX-Angaben, derzeit liegt das Starship noch unter 100 t Nutzlast).<\/p>\n<p>W&uuml;rde man diese Rakete in Real konstruieren so w&auml;re dies nur die erste Iteration. Man w&uuml;rde nun daran gehen zu optimieren, also z.B. alle Druckvarianten, die ich anf&uuml;hrte, durchrechnen und die beste nehmen. Ich habe mich ja nur f&uuml;r je eine Kombination entschieden. Daneben kann man den Schub variieren. Ein Beispiel: die druckgef&ouml;rderte LH2 Oberstufe wiegt 17,8 t mit 100 kN Schub, die DEC Centaur 23,3 t mit 198,4 kN Schub. Eine SEC Centaur mit 99,2 kN Schub reicht nach meinen Rechnungen nicht aus, also irgendwo zwischen 17,8 und 23,2 t muss man den Schub verdoppeln. Bei einer neuen Rakete mit neuem Triebwerk k&ouml;nnte man das Triebwerk nat&uuml;rlich auf das Schuboptimum anpassen.<\/p>\n<p>Das wesentliche ist aber: Die erste Stufe und damit ein Gro&szlig;teil der Produktionskosten der Rakete kann wiederverwendet werden. Nicht so elegant wie bei SpaceX aber man braucht auch kein Drohnenschiff, die ESA kam mit Tauchern und einem Schlepper f&uuml;r die EAP Bergung aus und weil die Rakete so robust ist muss man auch nicht so viel nach der Bergung inspizieren und wahrscheinlich auch weniger austauschen. Wir haben hier im Prinzip die gleiche Vorgehensweise wie bei den Shuttle SRB Boostern, die ja auch zum gr&ouml;&szlig;ten Teil wiederverwendet wurden. Lange vor SpaceX, aber heute weitestgehend vergessen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<div class=\"pvc_clear\"><\/div>\n<p id=\"pvc_stats_18805\" class=\"pvc_stats all  \" data-element-id=\"18805\" 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>Bei meiner Recherche zu der Sea Dragon stie&szlig; ich auch darauf, dass man dort vorhatte die erste Stufe zu bergen. Das war 1963, also vor mehr als 60 Jahren, 50 Jahren bevor SpaceX damit begann. Als ich dann mehr lies und auf das Voll- \/ Brennschlussmasseverh&auml;ltnis stie&szlig;, dachte ich mir \u201eDa sind die bei SpaceX [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":169,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[2500,2501,3191],"class_list":["post-18805","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-raumfahrt","tag-big-dump-booster","tag-druckforderung","tag-methan","entry"],"a3_pvc":{"activated":true,"total_views":21,"today_views":21},"jetpack_featured_media_url":"","jetpack-related-posts":[{"id":18666,"url":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2026\/05\/24\/nachlese-starship-ift-12\/","url_meta":{"origin":18805,"position":0},"title":"Nachlese Starship IFT-12","author":"Bernd Leitenberger","date":"24. 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