{"id":5497,"date":"2011-10-31T00:52:59","date_gmt":"2011-10-30T22:52:59","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=5497"},"modified":"2011-10-25T22:54:33","modified_gmt":"2011-10-25T20:54:33","slug":"ab-zum-mond","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2011\/10\/31\/ab-zum-mond\/","title":{"rendered":"Ab zum Mond"},"content":{"rendered":"<p>Ihr wisst ja ich bin SpaceX Kritiker, doch ich mache mir auch Gedanken, zum Beispiel welchen Sinn die ganzen Entwicklungen haben. Ich wei&szlig;, das klingt bei SpaceX schon verr&uuml;ckt, aber ich gehe davon aus, dass diese Firma wirklich Gewinne machen muss. Das bedeutet dass ihre Produkte sich nach der Nachfrage richten m&uuml;ssen. Auf gute deutsch: es macht keinen Sinn etwas zu entwickeln, dass keiner haben will.<!--more--><\/p>\n<p>Ich k&ouml;nnte dazu viel sagen, doch will ich mich auf die Falcon Heavy konzentrieren. Sie soll 45 t Nutzlast f&uuml;r eine LEO Bahn aufweisen, 53 t mit &#8222;Cross-Feeding&#8220;, das im Prinzip aus den beiden &auml;u&szlig;eren Boostern eine erste Stufe macht und die Zentralstufe zur zweiten, w&auml;hrend es ohne Crossfeeding nur eine Stufe ist. &Uuml;ber die Nutzlast in h&ouml;here Bahnen macht die <a href=\"http:\/\/www.spacex.com\/falcon_heavy.php\"> Seite von SpaceX<\/a> keine angaben.<\/p>\n<p>Wie immer bei SpaceX gibt es etwas R&auml;tselraten, warum die Rakete entwickelt wurde. Also sie orientiert sich ja nicht nach einem vorhandenen bedarf. Vor der letzten Design&auml;nderung war es ja noch die &#8222;Falcon 9 Heavy&#8220; f&uuml;r die es auch die Nutzlastangaben f&uuml;r andere Orbits gab und diese Rakete wurde entwickelt, weil SpaceX bei ihrer ersten Bewerbung f&uuml;r die EELV Kontrakte die ablehnende R&uuml;ckmeldung bekam, dass daf&uuml;r Starts von Vandenberg aus n&ouml;tig sind und die Falcon 9 zu klein ist, also eine zu geringe Nutzlast aufweist.<\/p>\n<p>Das SpaceX diesen Markt anvisiert, hat sie auf ihrer Seite zeitgleich zu der Vorstellung der Falcon Heavy klar gemacht und inzwischen wird ja auch ein Launchpad f&uuml;r die Falcon 9\/Heavy dort umgebaut. Nur h&auml;tte daf&uuml;r schon die alte Version mit 32 t LEO-Nutzlast \/ 15 t GTO Nutzlast (SpaceX Angaben) ausgereicht, denn die bisher gr&ouml;&szlig;te US-Tr&auml;gerrakete die Delta 4 Heavy hat nur 21 t LEO und 10 t GTO Nutzlast und die viel h&auml;ufiger eingesetzten Versionen der Atlas V liegen nochmals niedriger.<\/p>\n<p>Das die Falcon Heavy f&uuml;r alle Nutzlasten die es sowohl von der Regierung wie auch auf dem freien Markt gibt zu gro&szlig; ist, ist unstrittig. Sie hat bisher auch nach SpaceX Launchmanifest noch keinen Auftrag. Nach neueres Berichten wird sich dies in den n&auml;chsten Jahren auch nicht &auml;ndern. NRO und DoD haben sich wieder f&uuml;r ULA entschieden und die NASA m&ouml;chte einige Delta 2 kaufen. Man k&ouml;nnte nun spekulieren, dass die Firma vielleicht hofft, die NASA wird sie als Schwerlasttr&auml;ger w&auml;hlen. Doch die entwickelt zumindest zur Zeit daf&uuml;r die SLS (das kann in ein paar Jahren wieder anders aussehen, wie wir bei den Turbulenzen um Constellation ja schon wissen). Selbst wenn, dann gibt es immer noch keinen Einsatzzweck, was auch ein Kritikpunkt an der SLS ist &#8211; es gibt kein Programm das eine solche Tr&auml;gerrakete erfordert.<\/p>\n<p>Also dachte ich mir: Wof&uuml;r kann man die Falcon Heavy brauchen? Und da habe ich mich an eine Meldung vor einigen Jahren erinnert. Da bot jemand an, Touristen f&uuml;r 100 Millionen Dollar auf eine Vorbeiflugbahn um den Mond zu schicken. Sie w&auml;ren in einer Sojus auf die Reise gegangen und eine Proton h&auml;tte sie auf den Weg gebracht. Die Nutzlast der Proton f&uuml;r die Fluchtgeschwindigkeit betr&auml;gt etwa 7-8 t, das reicht zwar f&uuml;r das Sojusraumschiff aus, aber nicht um in eine Mondumlaufbahn einzuschwenken. Inzwischen hat das Unternehmen Space Adventures auch einen <a href=\"http:\/\/www.space.com\/11502-space-tourism-moon-mission-space-adventures.html\">Kunden<\/a>.<\/p>\n<p>Die Falcon Heavy ist nun doppelt so leistungsf&auml;hig. Reicht das aus um in eine Mondumlaufbahn zu erreichen? Zeit dem nachzugehen. Zuerst mal die Nutzlast der Falcon heavy. Elon Musk gab in der Vorstellung der Rakete eine Nutzlast f&uuml;r Marsmissionen (auf R&uuml;ckfrage eines Journalisten) mit 13 t an. Zum Mond braucht man etwas weniger Geschwindigkeit (11 zu 11,5 km\/s). Ber&uuml;cksichtigt man eine recht geringe Masse der Oberstufen von 2 t (bei mehr wird der Gewinn noch gr&ouml;&szlig;er), so entspricht dies 15,5 t zum Mond.<\/p>\n<p>Die Dragon wiegt trocken nach diesem <a href=\"http:\/\/www.nal-jsc.org\/Presentation_NASA%20Alumni%20League_JSC__Bowersox_%20Final_012511%20(2).pdf\">Dokument<\/a> 4,9 t. Dazu kommt nat&uuml;rlich noch Treibstoff (f&uuml;r Erdorbitmissionen bis zu 1,25 t, doch wird f&uuml;r die Mondmission nur Treibstoff f&uuml;r kleine Kurskorrekturen ben&ouml;tigt), die Besatzung und ihre Versorgung. Da SpaceX vor wenigen Tagen erneut betont hat dass in ihre 10 m\u00b3 gro&szlig;e Kapsel sieben Astronauten reinpassen und sie auch f&uuml;r bemannte Fl&uuml;ge qualifiziert ist, bin ich auf die Idee gekommen, doch mal die Dragon auf eine Mondumlaufbahn zu schicken.<\/p>\n<p>So k&ouml;nnte es ablaufen: Die Falcon Heavy bringt die Dragon auf den Mondkurs. Es gibt wenn man nach etwa 4 Tagen am Mond ankommt zwei M&ouml;glichkeiten:<\/p>\n<ul>\n<li>die Oberstufe ist gut isoliert und wird zum Einbremsen in die Mondumlaufbahn genutzt und um diese zu verlassen<\/li>\n<li>Es wird ein integriertes Antriebssystem der Dragon genutzt. Die Triebwerke daf&uuml;r werden ja f&uuml;r das Rettungssystem schon entwickelt, was ben&ouml;tigt wird, ist mehr Treibstoff.<\/li>\n<li>Oder wie bei Space Adventures einfach nur einen Umflug (ist nat&uuml;rlich nicht so spektakul&auml;r)<\/li>\n<\/ul>\n<p>Zu beiden M&ouml;glichkeiten: Nat&uuml;rlich ist es aufwendig LOX l&auml;ngere Zeit k&uuml;hl zu halten, doch es ist nicht unm&ouml;glich und war schon bei Apollo Stand der Technik. Und wenn die Stufe geborgen werden soll, braucht sie ja eh einen Thermalschutz, also unm&ouml;glich ist dies nicht. Das Merlin Triebwerk ist schubstark genug um die Dragon in eine Umlaufbahn und wieder aus dieser heraus zu bringen.<\/p>\n<p>Das zweite ist das integrierte Rettungssystem, dass SpaceX gerade f&uuml;r 75 Millionen Dollar im Auftrag der NASA entwickelt. Dort sollen handels&uuml;bliche Triebwerke die mit lagerf&auml;higen Treibstoffen arbeiten verwendet werden. Wenn es die Kapsel aus der Explosionszone bringen kann, dann ist es auch schubstark genug f&uuml;r Bahnman&ouml;ver. Was angepasst werden muss ist noch der Treibstoffvorrat.<\/p>\n<p>Je nachdem wie man zum Mond gelangt, braucht man rund 900 bis 1000 m\/s Korrekturverm&ouml;gen um in eine Umlaufbahn einzuschwenken oder dieser zu verlassen. Bei diesen Werten lag zumindest Apollo. Wenn keine kreisf&ouml;rmige Umlaufbahn gew&uuml;nscht wird (ist auch nicht zwingend n&ouml;tig), so kann man das noch etwas reduzieren auf rund 800 m\/s. Doch nehmen wir mal den h&ouml;chsten Wert 2000 m\/s f&uuml;r Einschwenken und Verlassen, dann bleiben bei der ersten L&ouml;sung und dem spezifischen Impuls des Merlin Vacuums noch 9,4 t von 17,5 t Anfangsmasse &uuml;brig. Davon entfallen dann 2 t auf die leere Stufe was noch 7,4 t f&uuml;r die Dragon &uuml;brig l&auml;sst &#8211; rund 2.200 kg mehr als sie trocken wiegt. Das wird also knapp, denn die Astronauten, aber auch Innenausr&uuml;stung und Treibstoff wiegen ja auch noch was. Weiterhin sind 2 t relativ wenig f&uuml;r die Oberstufe, Wenn sie gr&ouml;&szlig;er als die derzeitige ist so k&ouml;nnen es leicht 3-4 t sein, und dann bleibt fast nichts mehr &uuml;brig. Wenn man nur 800 m\/s braucht so sind es noch 10.7 t, was dann ausreichen m&uuml;sste auch bei einer schwereren Oberstufe. Wobei das neue Merlin Vakuum auch einen etwas h&ouml;heren spezifischen Impuls haben soll, was den treibstoffverbrauch auch etwas reduzieren wird.<\/p>\n<p>Die zweite L&ouml;sung ist noch schwerer absch&auml;tzbar, da der spezifische Impuls des Antriebssystems unbekannt ist. Nimmt man 3150 m\/s, einen typischen Wert f&uuml;r die Ausstr&ouml;mgeschwindigkeit bei lagerf&auml;higen Treibstoffen entspricht und ein Voll\/Leermasseverh&auml;ltnis von 8 an, ebenfalls ein typisches Verh&auml;ltnis f&uuml;r Satellitenantriebe, so kommt man auf eine Trockenmasse von 8,2 t bei 2000 m\/s Geschwindigkeitsver&auml;nderung und 9,3 t bei 1600 m\/s. Rechnet man die Treibstofftanks und Triebwerke weg, l&auml;sst das dann noch 7,3 t f&uuml;r 2.000 m\/s und 8,5 t f&uuml;r 1.600 m\/s f&uuml;r Kapsel, Ausr&uuml;stung etc. &uuml;brig. Das ist dann ein Polster von mindestens 2 t f&uuml;r Ausr&uuml;stung, Treibstoff und Versorgung\/Besatzung. Es sollte also m&ouml;glich sein.<\/p>\n<p>Vor allem ist es preiswert: <a href=\"http:\/\/www.spacex.com\/press.php?page=20111020\">SpaceX rechnet vor<\/a>, dass ein Sitz in den Erdorbit nur 20 Millionen Dollar kostet. Das sind bei sieben Astronauten und einem Start auf der Falcon 9 140 Millionen Dollar pro bemannter Start. An Mehrkosten k&auml;me nun nur noch die Preisdifferenz zwischen Falcon 9 und Heavy dazu, dass sind nach SpaceX Angaben zwischen 36 und 780 Millionen Dollar, je nachdem ob ich von den Preisspannen den h&ouml;chsten Preis der Falcon 9 von dem niedrigsten der Falcon heavy abziehe oder umgekehrt. Weiterhin wird bei Touristen mindestens ein Besatzungsmitglied wohl ein ausgebildeter Astronaut sein (oder die Besatzung macht alles selber oder die Kapsel wird von der Erde aus gesteuert), es werden also nur sechs bezahlte Sitze sein. Doch nehmen wir selbst diesen Fall an &#8211; 210 Millionen Dollar Startkosten, 6 Touristen, dann sind das nur 35 Millionen Dollar pro Person (dreimal billiger als bei den Russen und nicht nur ein Vorbeiflug, sondern ein Aufenthalt in der Mondumlaufbahn!) und nur etwas teurer als das letzte Touristenticket zur ISS (25 Millionen Dollar). Wenn die Preisspanne in der Mitte liegt (45 Millionen Dollar Differenz und sieben Touristen fliegen), dann n&auml;hert sich der Trippreis sogar\u00a0 dem zur ISS an (26,4 Millionen Dollar). Problematisch wird es nur sein die Zeitpl&auml;ne von sieben Touristen zu koordinieren.<\/p>\n<p>Und da die Dragon auf dem Mars landen kann, k&ouml;nnte sie auch auf dem Mond landen. Dazu ben&ouml;tigt SpaceX noch etwas mehr Treibstoff, aber mit einigen Fl&uuml;gen mehr und Treibstoffdepots in der Erd- oder Mondumlaufbahn w&auml;re auch das m&ouml;glich. Warum die Firma wo doch Elon Musk mal selbst zum Mars wollte nicht Fl&uuml;ge zum Mond anbietet ist mir ein echtes R&auml;tsel.<\/p>\n<p>aber die Interessenten sollten sich beeilen, denn SpaceX wird schnell teuer. Als die Falcon 9 2005 angek&uuml;ndigt wurde sollte sie 27-36 Millionen Dollar kosten. Nun sind es schon 54-60 Millionen Dollar. Die Falcon 1 ist von 2002 bis heute von 4,9 auf 11 Millionen Dollar geklettert und die Falcon Heavy von 78 auf 120 Millionen Dollar. Wenn das so weiter geht ist SapceX in etwa 5 Jahre genauso teuer wie Arianespace &#8230;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Ihr wisst ja ich bin SpaceX Kritiker, doch ich mache mir auch Gedanken, zum Beispiel welchen Sinn die ganzen Entwicklungen haben. Ich wei&szlig;, das klingt bei SpaceX schon verr&uuml;ckt, aber ich gehe davon aus, dass diese Firma wirklich Gewinne machen muss. Das bedeutet dass ihre Produkte sich nach der Nachfrage richten m&uuml;ssen. 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