ansehen<\/em> muss.<\/p>\nDoch kommen wir mal langsam zum Thema meines heutigen Blogs, das ich vielleicht mal bei dem Saturn V Artikel später einpflegen werden: Die Pläne für größere Saturn V Raketen.<\/p>\n
Wernher von Braun plante weiter als die Mondlandung. Dieser sollte eine Raumstation folgen, größer als Skylab für 12 Astronauten, später sogar mehr. Danach eine permanente Mondbasis und später eine Expedition zum Mars. Wir wissen \u2013 das alles fand nicht statt. Dafür wären aber größere Raketen nötig gewesen. der logischste Schritt lag darin die Saturn V zu nehmen, und zu sehen, was man an ihr noch verbessern konnte.<\/p>\n
Für Marsmissionen dachte man z.B. daran die S-IVB Oberstufe durch eine nuklear angetriebene Oberstufe zu ersetzen. Ein Kernreaktor erhitzt Wasserstoff und dieser tritt mit hoher Geschwindigkeit aus. Entsprechende Forschungen gab es seit Ende der 50 er Jahre. Bis Mitte der 70 er Jahre hoffte man eine flugfähige Version zu haben. Eine geplante Stufe wäre 10.55 m breit, 43.69 m lang, also wirklich riesig. Von 178.3 t Startgewicht wären nur 128.6 t nutzbarer Wasserstoff. Bei einer Ausströmgeschwindigkeit von 8200 m\/s. Mit der Nutzlast wäre die Stufe dann 336 t schwer gewesen und hätte 157.7 t Nutzlast zum Mars befördert. Eine gleich große chemische Stufe würde etwa 119 t zum Mars transportieren. So groß wäre der Gewinn also nicht. Das liegt vor allem daran, das Nuklearreaktoren sehr schwer sind und man viel größere Tanks für den Wasserstoff braucht \u2013 6\/7 der Treibstoffmasse bei den heutigen chemischen Stufen entfällt auf den Sauerstoff mit einer viel größeren Dichte. (Beim Space Shuttle macht der Sauerstofftank 1\/4 des Volumens aus, in ihm sind aber 6\/7 der Treibstoffmasse).<\/p>\n
Doch auch diese nukleare Oberstufe muss erst mal in einen Erdorbit befördert werden und sie ist erheblich schwerer als die maximale Nutzlast einer Saturn V für einen erdnahen Orbit von etwa 130 t. Es gab eine Reihe von Ideen für eine Leistungssteigerung \u2013 Einige weniger sinnvolle wie z.B. den Austausch des Sauerstoff durch Fluor. Das bringt nur einige Prozent mehr Performance, ergibt aber zahlreiche Probleme durch den nun toxischen Treibstoff.<\/p>\n
Eine zweiter Weg war die Evolution der Triebwerke und Stufen. Die NASA wird für die Ares Raketen z.B. das J-2X einsetzen, eine etwas modernisierte Variante des J-2S einsetzen. Das originale J-2 wurde recht früh entwickelt, schließlich musste es ja für die S-IVB Oberstufe einsatzbereit sein, welche die kleinere Saturn IB antreibt. Es ist daher eine relativ konventionelle Konstruktion mit dem Nebenstromverfahren. Demgegenüber ist das kleinere RL-10 schon moderner, mit dem Expander-Cycle Verfahren und einem höheren spezifischen Impuls. Das J-2S war eine Weiterentwicklung des J-2 mit dem Expander-Cycle Verfahren, höherem Schub, besserem spezifischen Impuls, aber den guten Eigenschaften des J-2 wie der sehr hohen Zuverlässigkeit wie sie bei bemannten Einsätzen notwendig ist. Der Austausch hätte die Nutzlast für Erdorbits auf 151 t angehoben.<\/p>\n
Eine logische Weiterentwicklung der Saturn V wäre der Anbau von Feststoffboostern gewesen. Von Braun war ein Gegner dieser Technologie und wandte sich vehement gegen den Einsatz beim Space Shuttle. Doch haben Feststoffbooster einen Vorteil: Sie sind preiswert und sie haben einen sehr hohen Schub. Eine paar der Titan 3 Booster kostete z.B. nur 6.29 Millionen USD bei 70 % der Startmasse der Rakete. Die ganze Trägerrakete dagegen war 5 mal teurer. Durch den hohen Schub sinken zudem die Gravitationsverluste: Eine Rakete muss ja nicht nur die Nutzlast horizontal beschleunigen, sondern auch in mindestens 200 km Höhe bringen. Dazu beschleunigt sie vertikal gegen die Erdbeschleunigung. Das dumme nur: Dabei hebt sie auch den Treibstoff mit an. Diese zusätzliche Arbeit ist verloren und man nennt dies Gravitationsverluste. Je schneller die Rakete Geschwindigkeit aufnimmt desto geringer sind sie. Die Saturn V beschleunigte recht langsam und ihre Gravitationsverluste sind daher recht hoch. Feststoffbooster senken diese und erhöhen so die Nutzlast.<\/p>\n
In den 60 er Jahren fanden Tests des größten jemals gebauten Feststoffmotors statt. Der Aerojet AJ-260 hatte einen Durchmesser von 6.60 m, eine Länge von 24.5 m. Der Schub betrug 16000 kN bei 124 Sekunden Brennzeit. Der Treibstoffblock wog 760.000 t. ein solcher Booster ist also 4 mal größer als die damals eingesetzten Titan 3 Booster des Typs UA-1205. Mit vier dieser Booster hätte eine Saturn V 363 t in den Orbit bringen können \u2013 auch weil man die Stufen verlängern konnte.<\/p>\n
Das war die größte Lösung, doch gab es durchaus Ideen für kleinere Versionen. Mit 4 der Titan 3 Boostern UA-1205 und leicht verlängerten Stufen kam man auf 150 t Nutzlast, mit den 7 Segment Versionen UA-1207, die damals schon für die Titan 3M gedacht (und später für die Titan 4 benutzt wurden) auf 170 t. Der Vorteil ist, dass man praktisch mehr Nutzlast bei einem nur wenig gestiegenen Startkosten erhält, denn die Booster sind relativ preiswert. 4 Booster erhören die Startkosten nur um etwa 5 %.<\/p>\n
Wernher von Braun favorisierte Booster mit jeweils zwei F-1 Triebwerken, wie sie auch in der ersten Stufe eingesetzt wurden. Das F-1 Triebwerk \u2013 bis heute das am längsten und intensivsten getestete Triebwerk \u2013 passte natürlich besser zu seiner Vorstellung des Sicherheitskonzeptes eines bemannten Trägers. Ich denke aber er hätte sich damit anfreunden können, wenn man die schweren Module und Treibstofftanks für eine Marsexpidition unbemannt mit den preiswerten Versionen mit Feststoffboostern gestartet hätte.<\/p>\n
Heute nimmt die NASA Sicherheitsaspekte wieder ernster und gibt Wernher von Braun posthum recht, bei seinen Bedenken die er am Space Shuttle hatte. Kurioses Detail der Raumfahrtgeschichte: Das Space Shuttle Triebwerk SSME wird nicht die neuen Ares Raketen antreiben, aber das 40 Jahre alte, von Braun entwickelte J-2 Triebwerk. Wenn das nicht so viel über die Probleme aussagt in der die NASA sich heute befindet wäre es ja fast schon komisch\u2026.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Erst mal eine Nachlese zu den Kommentaren in den letzten Tagen. Gestern flog Rosetta an der Erde vorbei und ich habe es doch glatt verpennt. Sorry, aber ich habe derzeit wenig Zeit und arbeite gerade auch an der Verbesserung der Feriendorf Website. Immerhin ist Cassinis Aufsatz nun wieder aktuell und Rosettas nun auch. Wo ich […]<\/p>\n","protected":false},"author":169,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[2530,313],"class_list":["post-62","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-raumfahrt","tag-aj-260","tag-saturn-v","entry"],"a3_pvc":{"activated":false,"total_views":492,"today_views":0},"jetpack_featured_media_url":"","jetpack-related-posts":[{"id":18393,"url":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2025\/09\/18\/die-falcon-9-eine-nachlese\/","url_meta":{"origin":62,"position":0},"title":"Die Falcon 9 – eine Nachlese (1)","author":"Bernd Leitenberger","date":"18. 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