{"id":2375,"date":"2010-03-16T11:02:35","date_gmt":"2010-03-16T10:02:35","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=2375"},"modified":"2010-03-16T11:02:35","modified_gmt":"2010-03-16T10:02:35","slug":"spacex-und-die-otrag","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2010\/03\/16\/spacex-und-die-otrag\/","title":{"rendered":"SpaceX und die OTRAG"},"content":{"rendered":"<p>Ich habe mit dem Gedanken gespielt mal was &uuml;ber die neuerliche Nutzlastzunahme bei Falcon 9 Heavy und das Wundertriebwerk in der zweiten Stufe zu schreiben. (nur durch eine etwas l&auml;ngere D&uuml;se 400 m\/s h&ouml;here Ausstr&ouml;mgeschwindigkeit und damit besser als bei russischen Hochdrucktriebwerken mit geschlossenen (nicht wie beim Merlin offenen) Kreisl&auml;ufen). Aber dann fiel mir ein, woran mich das erinnert: An die OTRAG. Wer sich nicht mehr richtig erinnert, hier mein Eintrag aus dem Raketenlexikon:<\/p>\n<h3>OTRAG<\/h3>\n<p>Im Sommer 1971 vergab das BMFT (<strong>B<\/strong>undes<strong>m<\/strong>inisterium f&uuml;r <strong>F<\/strong>orschung und <strong>T<\/strong>echnologie) Studien, um eine kosteng&uuml;nstige Alternative f&uuml;r die Europa I zu finden. Unter den Firmen, die Vorschl&auml;ge einreichten, befand sich auch die von Lutz Kayser gegr&uuml;ndete Technologieforschung GmbH. Ihr Konzept war v&ouml;llig anders als bei allen etablierten Firmen. Es sah die Verwendung von Salpeters&auml;ure und Heiz&ouml;l als preiswerte Treibstoffe, sechs Tanks mit je 36 einfachen, kleinen, ablativ gek&uuml;hlten Triebwerken pro Modul und sechs Module f&uuml;r die Erste und ein Modul f&uuml;r die zweite Stufe vor. Die Treibstofff&ouml;rderung sollte durch Druckgas erfolgen. In den folgenden Jahren erhielt die Technologieforschung GmbH 4,5 Millionen DM an F&ouml;rdergeldern, mit denen das Konzept verfeinert und Triebwerke auf DLR Testst&auml;nden erprobt wurden. Danach hatte das Forschungsministerium wegen der Beteiligung an Ariane kein Interesse mehr an einer weiteren Untersuchung.<\/p>\n<p>Lutz Kayser gr&uuml;ndete daraufhin am 17.10.1974 die OTRAG (<strong>O<\/strong>rbital <strong>T<\/strong>ransport- und <strong>R<\/strong>aketen-<strong>A<\/strong>ktien<strong>g<\/strong>esellschaft). Bis 1978 hatte er rund 95 Millionen DM von rund 1.150 Gesellschaftern akquiriert. Dies fiel deswegen leicht, weil nach dem damals geltenden Steuerrecht Aktion&auml;re Verluste bis zu 275 % ihrer H&ouml;he steuerlich geltend machen konnten. Vorstandsvorsitzender und Galionsfigur, aber ohne Einfluss, war Kurt Debus, ehemaliger Chef des Kennedy Space Centers. Kayser verkaufte der OTRAG die Rechte an seinen ?Erfindungen? f&uuml;r 150 Millionen DM und strich davon gleich 20 Millionen ein. Der Rest sollte bei erfolgreichen Fl&uuml;gen gezahlt werden, zus&auml;tzlich zu einer Gewinnbeteiligung von 3 bis 5 %.<!--more--><\/p>\n<p>Das urspr&uuml;ngliche Konzept hatte sich nur in einem Punkt ge&auml;ndert. Anstatt der gro&szlig;en Module setzte Kayser nun auf kleine Tanks; einen pro Triebwerk. Der Grund war die F&ouml;rderung der Treibstoffe durch Druck ? dadurch w&uuml;rden die B&ouml;den der Tanks ausbeulen. Sie mussten aber, um die Triebwerke gleichm&auml;&szlig;ig zu versorgen, plan sein. So verwandte die OTRAG d&uuml;nne Tanks von 3 m L&auml;nge und nur 27 cm Durchmesser. Die Wandst&auml;rke betrug zwischen 0,5 mm und 1 mm. Mehrere dieser Rohre wurden zu einem Modul verbunden. Den Abschluss bildeten Tanks mit Treibstoffleitungen. Verl&auml;ngerungen hatten jeweils durchl&ouml;cherte B&ouml;den. Ein Tank f&uuml;r die Orbitalversion sollte 24 m hoch sein und aus 8 einzelnen Tanks bestehen. Die Unteren zwei nahmen das Kerosin auf, die Oberen sechs konzentrierte Salpeters&auml;ure. Die Treibstoffleitung f&uuml;hrte dann am Kerosintank herunter. Die Tanks bestanden aus Edelstahl und waren nur zu etwa zwei Drittel gef&uuml;llt. Der Rest war Druckluft unter 40 bar Druck zur F&ouml;rderung der Treibstoffe. Am Boden des Kerosintanks befand sich w&auml;ssrige Furanoll&ouml;sung. Sie vermischte sich nicht mit Kerosin, war schwerer als dieses und entz&uuml;ndete sich mit Salpeters&auml;ure hypergol.<\/p>\n<p>Das Triebwerk bestand aus einem Einspritzblock und einer Brennkammer. Am Ende des Einspritzblocks sa&szlig;en Kugelventile aus der chemischen Industrie. Sie wurden von einem Scheibenwischermotor bet&auml;tigt. Es gab drei Stellungen: zu, halb offen und offen. Der radiale Einspitzblock bestand aus drei Ringen mit jeweils 48 L&ouml;chern. Dieses Konzept wurde, wie auch die Druckgasf&ouml;rderung, von deutschen Raketenwissenschaftlern &uuml;bernommen, die vorher an der Veronique und Diamant arbeiteten. Die eigentliche Brennkammer war eine zylindrische H&ouml;hle in einem Phenolharz\/Astbestblock. Der D&uuml;senhals aus Graphit hatte eine &Ouml;ffnung von 100 mm. Bei den Testfl&uuml;gen gab es keine Entspannungsd&uuml;se, sp&auml;ter w&auml;re sie aus dem Block heraus gefr&auml;st worden. Der Durchmesser des Blocks begrenzte das Entspannungsverh&auml;ltnis auf einen niedrigen Wert von etwa 5 bis 6. Das Triebwerk war insgesamt 1 m lang und wog rund 65 kg. W&auml;hrend des Betriebs wurde Wandmaterial durch Ablation abgetragen.<\/p>\n<p>Ein einzelnes Modul wog betankt 1.515 kg und 165 kg leer. Der Schub nahm durch den abnehmenden Tankdruck von 35 kN auf 15 kN ab. Die Brenndauer war durch den D&uuml;senhalsdurchmesser variierbar zwischen 20 und 150 Sekunden. Die Ausstr&ouml;mgeschwindigkeit war bei den Tests recht niedrig und lag wegen der fehlenden D&uuml;se bei nur 1800 m\/s. &Uuml;ber den m&ouml;glichen spezifischen Impuls, der entscheidend f&uuml;r die H&ouml;he der Nutzlast ist, gab es unterschiedliche Angaben. Lutz Kayser hielt bis zu 2900 m\/s durch einen D&uuml;seneffekt vieler Module f&uuml;r m&ouml;glich. Interne Papiere und unabh&auml;ngige Experten nahmen dagegen einen Wert von maximal 2400 m\/s am Boden und 2600 m\/s im Vakuum an.<\/p>\n<p>Die Rakete selbst bestand aus Stufen, die wie Zwiebelschalen die inneren Stufen umgaben. Die kleinste Version der OTRAG-Rakete sollte in der ersten Stufe 48 Module, in der Zweiten 12 und in der Dritten vier Module einsetzen. Sie sollte rund 1 t in eine Umlaufbahn bef&ouml;rdern. Gr&ouml;&szlig;ere Versionen sollten 64, 128, 256 oder 512 Module einsetzen. Doch mehr als Tests mit maximal vier Modulen, die nur teilweise mit Treibstoff bef&uuml;llt waren und eine Gipfelh&ouml;he von 10 bis 12 km erreichten, konnte in mehreren Jahren Entwicklung nicht vorgewiesen werden. Auch zahlreiche wichtige Fragen, wie die Lageregelung durch Herunterregeln einzelner Triebwerke oder die Stufentrennung der ineinander verschachtelten Stufen funktionieren sollten, blieben offen.<\/p>\n<h3>Die OTRAG und die Politik<\/h3>\n<p>Die OTRAG geriet in internationale Schlagzeilen weniger durch ihre fachliche Kompetenz oder Erfolge bei Raketenstarts, als vielmehr durch Anbiederung an Diktatoren und Spekulationen &uuml;ber eine milit&auml;rische Nutzung der Rakete. 1976 pachtete die OTRAG ein Gel&auml;nde in Zaire. Sehr schnell war sich Kayser mit Diktator Mobutu einig geworden. Von dort aus fanden drei Starts von vier Modulen mit 6 und 12 m Tankl&auml;nge statt. Der letzte scheiterte, als die Rakete wegen eines versp&auml;teten Besuchs Mobutos zu lange aufgetankt blieb. Dadurch korrodierten Lager und der Motor konnte eines der Triebwerke nicht in die ?Offen? Stellung bringen und die Rakete driftete wegen der Schubasymmetrie vom Start weg nach links ab. Die Nachbarl&auml;nder vermuteten eine milit&auml;rische Nutzung der Rakete und protestierten gegen die OTRAG-Aktivit&auml;ten, Angola sogar beim Weltsicherheitsrat. Moskau betrieb Propaganda gegen die Aufr&uuml;stung Zaires durch ?westdeutsche Raketen?. Im Juni 1978 bekam Bundeskanzler Helmut Schmidt die Beschwerden pers&ouml;nlich bei einer Afrikareise vorgetragen. Als Folge entfiel der Sonderstatus der OTRAG. Verluste konnten nun nur noch mit ihrem tats&auml;chlichen Wert steuerlich geltend gemacht werden. Das beendete den Zufluss neuen Kapitals. Mobutu k&uuml;ndigte 1979 den Pachtvertrag auf Druck verschiedener Staaten und zugesagter Entwicklungshilfe Deutschlands f&uuml;r den Stopp der OTRAG-Aktivit&auml;ten.<\/p>\n<p>Doch anstatt daraus zu lernen, schloss Kayser nun einen Vertrag mit Gaddafi ab und startete von der Libyschen W&uuml;ste aus die Raketen. Kurt Debus verlie&szlig; die Firma, weil er den Schwenk von einer zivilen Nutzung zu einer milit&auml;rischen nicht mittragen wollte. Nur der erste Start, der nach 21 Sekunden scheiterte, wurde noch &ouml;ffentlich bekannt gemacht. Die folgenden 10 Tests waren dann schon geheim. 1982 war die ORTAG fast bankrott. Kayser musste gehen und Frank Wukasch, als sein Vize, versuchte eine Einigung mit der Bundesregierung, indem er die OTRAG als H&ouml;henforschungsrakete anbot. Es gab nur einen Start 1982 in Kiruna. In Wirklichkeit arbeiteten zahlreiche Mitarbeiter der OTRAG direkt f&uuml;r das libysche Milit&auml;r weiter, w&auml;hrend die Firma selbst Konkurs anmeldete. Die CIA berichtete, dass die ehemaligen OTRAG-Mitarbeiter Libyen ma&szlig;geblich beim Bau der Mittelstreckenrakete Al-Fatah geholfen haben sollen. Kayser behauptet, enteignet worden zu sein. Dies hinderte in aber nicht daran, bis Ende 2002 in Libyen zu arbeiten, einen Wohnsitz in Tripolis zu haben und einen Posten als Direktor der libyschen Akademie der Wissenschaften einzunehmen.<\/p>\n<p>Heute lebt Lutz Kayser in Amerika und hat die Einpersonengesellschaft ?von Braun Debus Kayser Rocket Science LLC? gegr&uuml;ndet. Er ist Berater der US-Firma Interorbital Systems, die mit dem OTRAG-Konzept Satelliten und bemannte Raumfl&uuml;ge zu Dumping Preisen durchf&uuml;hren m&ouml;chte. In rund vier Jahren hat die OTRAG mit niemals mehr als 40 Mitarbeitern rund 150 Millionen DM ausgegeben und kann daf&uuml;r etwa ein Dutzend Starts von einzelnen Modulen, nicht gr&ouml;&szlig;er als kleinere H&ouml;henforschungsraketen, vorweisen. Inflationsbereinigt ist dies heute mehr als die gesamten Entwicklungskosten f&uuml;r die Vega von 2002 ? 2009.<\/p>\n<hr \/>\n<p>Es fallen einige Parallelen auf:<\/p>\n<ul>\n<li>In der Presse werden heute SpaceX wie auch damals die OTRAG als revolution&auml;re Konzepte vorgestellt um die Transportpreise rapide zu senken.<\/li>\n<li>Seitens derer die sich professionell mit Raumfahrt besch&auml;ftigen, oder zumindest eine gewisse technische Vorbildung haben werden die Konzepte stark kritisiert.<\/li>\n<li>Beide Firmen leben von ihren schillernden Chefs, welche anstatt Pressesprecher gerne in der &Ouml;ffentlichkeit auftreten und oft Vergleiche ziehen anstatt technische Konzepte zu beleuchten.<\/li>\n<li>Beide Firmen haben eine &#8222;Anh&auml;ngerschaft&#8220; die weitgehend kritiklos ist.<\/li>\n<li>Vollmundigen Versprechen stehen bislang nur geringe Erfolge gegen&uuml;ber.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Es gibt nat&uuml;rlich noch Unterschiede. So hat sich Lutz Kayser von dem Gr&uuml;ndungskapital gleich mal 25 Millionen Mark f&uuml;r die Rechte an seinen &#8222;Erfindungen&#8220; auszahlen lassen &#8211; In Anf&uuml;hrungszeichen deswegen, weil diese noch entstanden als sie vom BMFT finanziert wurden und so eigentlich der Bundesrepublik geh&ouml;ren und die Konzepte so einfach sind, dass sie wohl diesen Betrag nicht wert sind. Elon Musk hat zumindest die Firma anfangs selbst finanziert, auch wenn nun die Haupteinnahmequelle NASA F&ouml;rdermittel sind.<\/p>\n<p>Aber es gibt auch Parallelen. Das auff&auml;lligste sind Versprechen f&uuml;r zuk&uuml;nftige Raketen die im krassen Gegensatz zu den erreichten Leistungen stehen. Die OTAG versprach enorm niedrige Startpreise durch B&uuml;ndelung vieler Module, erreichte mit nur vier Modulen aber gerade einmal 10-12 km Gipfelh&ouml;he und ging sp&auml;ter sogar von vier auf nur noch ein Modul herunter, anstatt mehr Module zu b&uuml;ndeln. Auch das postulieren irreal hoher Leistungen ist nicht neu: Bei dem kleinen Brennkammerdruck, den kurzen D&uuml;sen war der spezifische Impuls der OTRAG recht schlecht. Am Boden wurden 1.800 m\/s erreicht. Im Vakuum mit angepassten D&uuml;sen w&auml;ren vielleicht 2.400-2.600 m\/s beim Start (dann aufgrund des abnehmenden Drucks abnehmend) m&ouml;glich gewesen. Kayser postulierte 2.900 m\/s aufgrund eines &#8222;D&uuml;seneffekts&#8220; &#8211; nur gibt es den bei keiner anderen Rakete und eine theoretische Untermauerung dieses Effektes gibt es auch nicht.<\/p>\n<p>Bei SpaceX sind es die irreal hohen Nutzlastangaben die mit dieser Treibstoffkombination nicht mal bei einer Rakete ohne eigene Leermasse erreichbar sind und der spezifische Impuls des Merlin Triebwerks das alleine durch eine l&auml;ngere D&uuml;se 400 m\/s mehr erreichen soll &#8211; Praktische Daten gibt es nicht, da SpaceX es nie in einem H&ouml;henteststand getestet hat und auch niemals mit voller D&uuml;senl&auml;nge einen Test durchf&uuml;hrte. Wer sich auskennt hat da seine Zweifel &#8211; 400 m\/s mehr durch eine neue D&uuml;se? Beim Vulcain w&uuml;rde eine verl&auml;ngerte D&uuml;se gerade mal 40 m\/s bringen. Bei den Triebwerken der N-1 die es einmal in der Version f&uuml;r den Bodenbetrieb und den Vakuumbetrieb gab sind es 150 m\/s.<\/p>\n<p>Vor allem verwundert wie dies erreicht werden soll: russische Triebwerke dieser Leistungsklasse arbeiten mit extrem hohen Brennkammerdrucken um den hohen spezifischen Impuls zu erreichen. Sie verwenden den Hauptstromantrieb um selbst noch das Gas f&uuml;r die Turbinen in der Brennkammer. Beim Merlin geht wird das wie bei klassischen Nebenstromtriebwerken nicht genutzt und mit dreimal geringerem Druck betrieben. Das ist wie wenn ein Opel Corsa einen Porsche abh&auml;ngt, obwohl dessen Motor in allen Punkten besser ist&#8230; Mehr noch: Anders als bei anderen Triebwerken sinkt beim Merlin der Schub im Vakuum offenbar von 556 auf 411 kN ab&#8230;<\/p>\n<p>doch es ist ja ganz einfach: Wir m&uuml;ssen nur abwarten und sehen was eingel&ouml;st wird. Bei der OTRAG wissen wir es: Nachdem sie in ein paar Jahren rund 150 Millionen DM durchgebracht hat (anders kann man es nicht nennen, wenn mit dieser f&uuml;r die damalige Zeit (fr&uuml;he siebziger Jahre) hohen Summe gerade einmal 40 Mitarbeiter bezahlt wurden und einige Starts von &#8222;H&ouml;henforschungsraketen&#8220; auf der Positivbilanz stehen. Bei SpaceX lief es bei der Falcon 1 so: Zuerst stiegen bis zum Jungfernflug die Ank&uuml;ndigungen an, was die Rakete alles tolles k&ouml;nnte, dann nahm die Nutzlast kontinuierlich ab und die Startpreise steigen: 2006 sollte die Rakete noch 670 kg f&uuml;r 5,9 Millionen Dollar in den Orbit bringen, 2008 waren es dann noch 420 kg f&uuml;r 8,9 Millionen Dollar &#8211; 113 % h&ouml;here Kosten in zwei Jahren. Auch bei der Falcon 1e wurde schon die Nutzlast abgesenkt und die Preise angehoben. Ich wage zu prophezeien, dass dies auch noch bei den anderen SpaceX Projekten so sein wird&#8230;.<\/p>\n<p>So gesehen warte ich mal mnit Spannung auf die Performancedaten nach dem ersten Falcon 9 Start. Wetten, dass dann die Nutzlast von 10.450 kg nach unten korrigiert wird?<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Ich habe mit dem Gedanken gespielt mal was &uuml;ber die neuerliche Nutzlastzunahme bei Falcon 9 Heavy und das Wundertriebwerk in der zweiten Stufe zu schreiben. (nur durch eine etwas l&auml;ngere D&uuml;se 400 m\/s h&ouml;here Ausstr&ouml;mgeschwindigkeit und damit besser als bei russischen Hochdrucktriebwerken mit geschlossenen (nicht wie beim Merlin offenen) Kreisl&auml;ufen). 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