{"id":7944,"date":"2013-05-26T00:40:18","date_gmt":"2013-05-25T22:40:18","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=7944"},"modified":"2013-05-26T08:59:37","modified_gmt":"2013-05-26T06:59:37","slug":"suborbitaler-start-vom-flugzeug-aus","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2013\/05\/26\/suborbitaler-start-vom-flugzeug-aus\/","title":{"rendered":"Suborbitaler Start vom Flugzeug aus"},"content":{"rendered":"

Da man mich gefragt hat<\/a>, wie man wohl mit Behälter eine Person auf eine suborbitale Bahn bringen könnte hier eine Antwort. Ich habe aber keine existierende Rakete angenommen, sondern eine neue konstruiert.<\/p>\n

nochmal das Szenario: eine Mig 31 trägt eine Kapsel unter dem Rumpf auf >12 km Höhe und wirft diese bei Mach 2 im 45 Grad Steigflug ab. Diese enthält eine Rakete und eine kleine Raumkapsel in einer aerodynamischen Verkleidung. In der Kapsel sind die Passagiere in Raumanzügen mit einer Sauerstoffversorgung über Sauerstoffflaschen – wegen der geringen Flugzeit braucht man kein Lebenserhaltungssystem. Die Kapsel soll 600 kg wiegen, davon 100 kg für den Passagier (das klingt wenig für eine Raumkapsel, doch sie muss ja nicht luftdicht sein, keinerlei Technik beinhalten, sondern es reicht eine gute gepolsterte Kapsel mit Fallschirmsystem und einer Aluminiumhülle. Nimmt man 200 kg für Fallschirme und Ausrüstung und 2 cm Aluminium als Wandstärke so sind das 5,5 m\u00b2 oder eine Kapsel von 1,32 m Durchmesser – das reicht für eine Person die sitzt gut aus. Mercury war unbequemer.<\/p>\n

Zur Rakete. Als erstes kann man Massen festlegen. Es kommt nicht so sehr auf jedes Gramm an, ich habe eine Startmasse von 1900 kg und eine Brennschlussmasse von 380 kg (5:1 angesetzt, das ist deutlich über Boostern für Raketen die bei 8:1 bis 12:1 liegen). Der Schub sollte hoch sein um möglichst geringe Gravitationsverluste zu haben, aber die Spitzenbeschleunigung sollte erträglich sein. Wenn die Startbeschleunigung 2 g beträgt, so ist die Bennschlussbeschleunigung bei 5 g – ein erträgliches Maß, die Sojus liegt in derselben Größenordnung. Die Brennzeit ist dann 82 s.<\/p>\n

Basierend auf den Daten des Antares Boosters folgt so eine Abbrandfläche von anfangs 0,681 m\u00b2. Bei einer Brenngeschwindigkeit von 4,56 mm\/s wäre das eine Rakete von 95 cm Durchmesser und 2,17 m Länge. Aus 4 mm Stahl (Castor I: 2,80 mm) wiegt das Gehäuse dann leider schon 207 kg. Dazu kommt noch die Düse. Wenn der Düsenmündungsdurchmesser so groß ist wie die Rakete und der Brennkammerdruck 64 bar beträgt, dann benötigt man einen Düsenenghals von 79 cm\u00b2 Fläche und die Düse hätte 7058 cm\u00b2 Fläche, das ist ein Expansionsverhältnis von 89. Wahrscheinlich reicht um Gewicht zu sparen auch etwas weniger 25 bis 30 würden schon ausreichen. Die Düse wird weitere 100 kg wiegen. Das lässt noch 60 kg für ein Fallschirmsystem um die Stufe zu bergen und erneut zu befallen. CFK-Werkstoffe wären denkbar, ich habe Stahl wegen der Kosten und der Robustheit genommen.<\/p>\n

Beim Aufstieg kommt es drauf an wie dieser erfolgt. Nimmt man einen Aufstieg mit 45 Grad an, wie dies z.b. durch Flügel als Stabilisierung möglich wäre, so ergeben sich folgende Daten:<\/p>\n