{"id":9953,"date":"2014-05-15T00:38:42","date_gmt":"2014-05-14T22:38:42","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=9953"},"modified":"2014-05-14T16:44:19","modified_gmt":"2014-05-14T14:44:19","slug":"bitte-das-glas-nicht-ganz-so-voll","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2014\/05\/15\/bitte-das-glas-nicht-ganz-so-voll\/","title":{"rendered":"Bitte das Glas nicht ganz so voll…"},"content":{"rendered":"

Heute will ich mich wieder einem theoretischen Thema widmen, einer weiteren Methode eine Rakete der Nutzlast anzupassen. Das Problem ist bekannt: Nutzlasten sind unterschiedlich groß und wenn sie nur einen Teil der möglichen Maximalnutzlast der Rakete benötigt wird der Start unnötig teuer. Bei Arianespace ist das ein Problem, da es zunehmend schwieriger wird mit der Ariane 5 Doppelstarts durchzuführen. Für die US-Regierung ist es ein Problem, weil im Arsenal einige Lücken klaffen, so gibt es keinen Träger zwischen 1,7 und 5,5 t LEO Nutzlast. Nun gibt es einige Möglichkeiten eine Rakete diesen Anforderungen anzupassen. Das bekannteste ist es Booster anzumontieren. Es gibt zahlreiche Beispiele dafür: Die Delta, die Atlas II Serie, Ariane 4. Eine zweite, heute unübliche Möglichkeit ist es die Oberstufe auszutauschen. Meist ist es so, dass man hier nicht viel Geld sparen kann. Doch in der Vergangenheit war dies sehr populär, z.B. Die Atlas<\/a> mit verschiedenen festen Oberstufen, Agena und Centaur<\/a>. Eine dritte Möglichkeit will ich heute vorstellen und untersuchen. Sie wurde nur einmal eingesetzt und zwar bei der Ariane 4, doch auch hier nicht in Reinform. In abgewandelter Form gibt es das Konzept auch bei der Atlas III und V. Bevor sie weiterlesen, überlegen sie mal was es sein könnte … Ich spreche vom Propellant off-loading und dem gleichzeitigen Weglassen von Triebwerken. Das Prinzip ist relativ einfach: wenn ich eine Rakete mit sehr vielen Triebwerken habe und ich benötige nicht die ganze Nutzlast, dann kann ich einige Triebwerke ausbauen und dafür den Treibstoffvorrat reduzieren. Das geht natürlich nur, wenn es genügend Triebwerke gibt, bei einem oder zwei Triebwerken geht es kaum. Zudem muss auch die Geometrie stimmen. Bei drei Triebwerken in einer Reihe kann man leicht eines oder zwei weglassen, bei 5, angeordnet in Würfelform eines, zwei, drei, vier.  Bei vieren ist es dagegen so, dass der Schub dann nicht mehr Punktsymmetrisch zum Schwerpunkt verlläuft. Der Vorteil: Die Triebwerke sind das teuerste an der Rakete. Die Einsparung ist daher signifikant. Denkbar ist auch der Einsatz bei einer Oberstufe, doch haben die meist nur ein Triebwerk und hier würde das Weglassen von Treibstoff die Nutzlast stärker absinken lassen als bei der ersten Stufe. Denn mit weniger Triebwerken muss die Rakete leichter werden. Bisher gab es nur zwei Umsetzungen, beide nicht in Reinform. Bei der Ariane 4 <\/a>hat man die Erststufe gegenüber der Ariane 1-3<\/a> um 50% verlängert. Ohne Booster kann dann die Rakete gar nicht mehr abheben. Bei den Versionen mut keinen Boostern oder nur zwei musste man daher Treibstoff weglassen. Bei einer Ariane 40 war sie daher nur mit 165 anstatt 226 t Treibstoff betankt. Bei der Atlas V <\/a>gibt es die Single Engine und Double engine Centaur. Hier ist aber die Single engine Standard und die Double engine braucht man nur bei sehr schweren Nutzlasten die ind en LEO gehen, da die bei der größten Atlas Version fast so viel wie die Stufe selbst wiegen können. Einen Einsatz der DEC-Version gab es noch nicht, das könnte sich mit den Crewtransporten ändern. Heute am einfachsten einzusetzen wäre es bei der Falcon 9<\/a>, die ich als Basis für eine Simulation nehmen werde. Das ganze muss spekulativ sein, aber es geht nur um ein Beispiel. Als Basis nehme ich die von mir geschätzten Werte der Rakete. Dazu kommen folgende annahmen:<\/p>\n