DLR Raketenrecycling

Das DLR denkt weiter über Wiederverwendung nach und möchte ein Modell einer rückholbare Raketenstufe im Windkanal testen.

Das DLR hat Raketen? 

Für mich ist es das Fahrrad neu erfinden mit der Zusatzauflage : "Es darf verdammt nicht so aussehen, wie schon bewährte Fahrradmodelle. Nur dann gibts Geld. Weil, wir möchten gern den Nimbus des Innovativen erhalten".

Im Übrigen interessiert das Einfangen von Dronen überhaupt nicht, d.h. allenfalls die Militärs. Aber die sind eher dabei, Dinge als Verlust zu buchen.

Also RETRAIN.
Einfache Mathematik : Wenn ich ein schweres Objekt in der Luft (die keine Balken hat) einfangen will, muß ich ein zusätzliches (!) schweres (!) Objekt in der Luft haben. Und es betreiben, warten, stationieren.

Ich zitier mich mal selbst ---
1)
Wieviel Treibstoff muß der Flieger verballern, um den Einsatz sicher zu machen? D.h. um auch bei akzeptablen Wetterbedingungen noch reagieren können. Wie hoch sind die Standortkosten? Auch in Hinsicht Einsatzzeit zu toter Zeit. Oder warten bei Startabbruch und Verschiebung.
2)
Wieviel Gewicht bringt ein auffangunterstützender Mechanismus plus eine Strukturänderung an der Stufe dazu?
( Im Netz auffangen wird man ja wohl nicht erwägen. Abgesehen davon, daß ein Netz von der Größe den Flieger zum unberechenbaren Etwas macht. Und es müßte auch so stabil sein, daß es wiederum die Stufe beschädigen kann. )
3)
Wie riskant ist das Manöver bei mißglücktem Fangvorgang für den Flieger, insb. für die Piloten?
4)
Welchen prozentualen Anteil an Inklinationen von gesamten Starts wird man nutzen können? Auch in Bezug auf die zu überfliegenden Länder, die ja das fliegende Gebilde über sich dulden müssen.
5)
Lohnt sich die "Installation" und Unterhaltung (auch personell) eines solchen Komplexes in Bezug auf nutzbare Starts und Fänge?

Leider wird hier viel zu oft geschrieben, ohne zu verstehen, um was es überhaupt geht.

Es geht um RETRAIN. Und was muß man extra verstehen, um diese Fragen zu stellen ?
Erststufen der verschiedensten Art hat man ja nun genügend gesehen. Oder gibts schon erschöpfende Antworten auf die Fragen?

Abgesehen davon - in jedem Booster sind Triebwerke vorhanden. Die aber in der Einfangvariante tot mitgefangen und mitgeschleppt werden müssen.
Andererseits ist zusätzlicher "Lande"treibstoff im Booster plus ein paar Anpassungen zwecks Landung garantiert leichter als sämtliche extern nötigen Gerätschaften. In einen Booster muß man keinen Airbus einbauen.

Machen wir uns doch nix vor - SpaceX hat einfach mal die effektivste Variante gewählt. Alle Anderen Firmen - siehe mein erster Satz.
Das macht mich nicht zum Superfan von Elon. Schon garnicht nach der Scrupellosigkeit in Grünheide. Weil - ich finde es generell albern, von irgend jemand Fan zu sein.

Wenn man das ein Booster z.B. 16t Leermasse hätte (etwa das was ein F9 Booster hat), und nochmals 16t Treibstoff als Rest in den Tanks hat, so kann ein ein dV von ca. 0,693*2800m/s erreichen, das sind ca. 1940m/s.
Das wird vielleicht für die Landung auf einem Dhronship reichen.

Leider ist es mit der europäischen Raumfahrtindustrie, wie mit der Autoindustrie, es gibt immer noch massig Leute die denken dem Verbrenner gehört weiterhin die Zukunft.

Ob die Physik nun sagt das sei Quatsch, weil es nur die Hälfte an Wirkungsgrad hätte, ... egal ich will das nicht hören und es wage sich jemand meine schönen Illusionen zu zerstören.

Das was der DLR da macht ist einfach Müll, sie sehen doch wie es geht, anstatt dem nachzueifern und zu schauen wie man es mit unseren klugen Köpfen noch besser hinbekommt, werden wundervolle aber völlig nutzlose Studien finanziert.

Aber DANN würde die DLR ja nur einmal das selbe machen was schon CNES macht: einen verspäteten, wohl teureren 1zu1-Nachbau der Falcon 9.

Ich glaub nicht das es das in Europa noch ein zweites mal braucht.

Wenn dem so ist, wäre ich dafür das sie das Geld nehmen und DS4G zur serienreife entwickeln und dann noch ein extrem leichte Solarstromsystem fürs All.
Das wäre dann zusammen mit mit einem F9 Nachbau mal ne Massnahme. Ich bezweifle aber das sie es hinbekommen, da gibts einfach immer noch zu viele Mitspieler die alles tun um ja nicht von den Fleischtöpfen vertrieben zu werden.
Oder man könnte wirklich anfangen ein eigenes Methantriebwerk zu entwickeln, man müsste doch sehen das hier Potenzial drin steckt.
Oh'm Man, das ist so frustig mit anzuschauen wie man sich alle mühe gibt den Anschluss komplett zu verpassen. :'( :'( :'(

Aber DANN würde die DLR ja nur einmal das selbe machen was schon CNES macht: einen verspäteten, wohl teureren 1zu1-Nachbau der Falcon 9.

Ich glaub nicht das es das in Europa noch ein zweites mal braucht.

Die Entwicklung einer großen Trägerrakete von einer nationalen europäischen Raumfahrbehörde (sei es CNES oder das DLR) ist finanziell und von der möglichen Auftragslage weder finanzierbar noch sinnvoll. Was die nationalen Raumfahrtbehörden hier tun ist Grundlagenforschung und Vorbereitung der Technik für spätere Anwendungen. (Technology readiness-Einstufung steigern).
Meine Interpretation ist, dass hier auch die nationale Raumfahrtindustrie gepäppelt werden soll, sodass für einen A6-Nachfolger Frankreich nicht das einzige Land mit etwas Vorerfahrung beim Thema Wiederverwendung ist.

Guten Abend Zusammen!

Bitte achtet das Threadthema, "entführt" den Thread nicht in Richtung anderer Wiederverwender bzw. anderer Wiederverwendungskonzepte. Danke ( ... und Löschwarnung).

Gruß   Pirx

Zitat von: tomtom am 28. Januar 2020, 19:14:58

Das DLR denkt weiter über Wiederverwendung nach und möchte ein Modell einer rückholbare Raketenstufe im Windkanal testen.

Das DLR hat Raketen? 

Das DLR denkt weiter über Wiederverwendung nach und gibt auf seiner Webseite im Fokusthema "Wiederverwendbarer Raumtransport" einen Überblick seine Forschungsaktivitäten.

https://www.dlr.de/de/forschung-und-transfer/themen/wiederverwendbarer-raumtransport

Nach dem aktuellen DLR-Magazin-Artikel hab ich mich mal auf die Suche nach Ergebnissen zur FALcon-Studie gemacht für ein Air-capturing-Konzept, dass vom DLR patentiert wurde und bin fündig geworden.

Interessant, wenn auch immer noch sehr ambitioniert.

https://elib.dlr.de/197776/1/EUCASS2023-941.pdf

Nach dem aktuellen DLR-Magazin-Artikel hab ich mich mal auf die Suche nach Ergebnissen zur FALcon-Studie gemacht für ein Air-capturing-Konzept, dass vom DLR patentiert wurde und bin fündig geworden.
Interessant, wenn auch immer noch sehr ambitioniert.

Das letzte Bild im Artikel aus dem Magazin
(https://www.dlr.de/de/medien/publikationen/magazine/alle-magazine-webversion/dlrmagazin-176/von-der-erde-ins-all-und-wieder-zurueck)
zeigt, wie die sich das vorstellen: Die Raketenstufe wird erst in der Luft eingefangen und dann über einem Flugplatz wieder ausgeklinkt, wo sie dann selbständig landet.
"Ambitioniert" ist da gar kein Ausdruck, massiv überkompliziert ist das.
MMn hätte man das nicht patentieren müssen, das baut ganz sicher niemand nach.
Mit dem zusätzlichen (Treibstoff-)Aufwand für das Flugzeug (oder 2 oder 3, wenn das eine Rakete und zwei Booster sind!) landet eine Falcon 9 schneller, billiger und zielgenauer, und das seit Jahren.
Was spart diese Methode, wenn ja doch wieder ein Triebwerk erneut gezündet werden muss?
Im Ernst, das wurde erforscht, dann 2022 ohne echtes Ergebnis eingestampft, und dafür gab es Geld?

Nachtrag: Im Bild / der Bildunterschrift heißt es "Stufentrennung" bzw. "Raketenstufe". Nichts davon ist im Bild zu sehen: Da sind zwei Booster, und nur diese sind geflügelt und werden wiederverwendet. Die (einstufige?) Hauptrakete scheint ein Wegwerfartikel zu sein...

..

Nachtrag: Im Bild / der Bildunterschrift heißt es "Stufentrennung" bzw. "Raketenstufe". Nichts davon ist im Bild zu sehen: Da sind zwei Booster, und nur diese sind geflügelt und werden wiederverwendet. Die (einstufige?) Hauptrakete scheint ein Wegwerfartikel zu sein...

Im Bild



ist sehr wohl eine Stufentrennung darsgestellt. Warum wird hier anderes unwidersprochen behauptet? Oder meint Ihr, beim STS habe es nie ein staging gegeben?

ist sehr wohl eine Stufentrennung darsgestellt. Warum wird hier anderes unwidersprochen behauptet?

Für mich ist ein Boosterabwurf keine "Stufentrennung", das heißt ja Stufe, weil es stufenweise gezündet wird und nicht zeitgleich. Aber egal, kannst Du halten wie Du willst.
Warum außer Dir niemand wiedersprochen hat, weiß ich nicht. Könnte man aber auch höflicher fragen.
(Ebenso wie https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=20293.msg569156#msg569156, ich hoffe, Du hast dich nicht nur angemeldet, um diesen Stil zu pflegen)

(bitte hier keine Begriffs-Diskussion Booster, das hatten wir an anderer Stelle schonmal.)

Das Bild soll wohl die aktuelle Ariane Konfiguration abbilden und der Flyback-Booster ist auch schon eine ältere DLR-Idee.

Im Paper ist dieses Bild enthalten, weil man sich eine 80t Stufe vorstellt, die mit einem umgebauten Airbus 340-600 geschleppt werden soll.

Flugtechnisch finde ich die Schleppfunktion schon interessant. Zum Thema Air-Capturing ist in den letzten Jahren nicht viel passiert - vielleicht mit Ausnahme des Starship-Booster-Einfangens, aber da war die Einfangeinrichtung ja stationär.

RocketLab hatte es ja versucht, zumindest eine Art des Einfangens selbst ... und aufgegeben. Ich halte das Konzept auch für unnötig kompliziert. Ich sehe hier ein erhöhtes Risiko bei jeder Mission die Stufe zu verlieren, weil deutlich mehr Elemente zusammenspielen müssen gegenüber einer direkten Landung.

Wenn das Launchvehicle schon Flugzeugartig ist, könnte es doch so landen. Dann wäre dass das alte Sängersystem (?). So ist es für mich unverständlich.

Wenn das Launchvehicle schon Flugzeugartig ist, könnte es doch so landen. Dann wäre dass das alte Sängersystem (?). So ist es für mich unverständlich.

Es geht wohl genau darum, nicht den Treibstoff mitzuschleppen um aus eigener Kraft es wieder zurück an Land zu schaffen. Das Ding ist dann eher ein (von der Gleitzahl her) sehr schlechtes Segelflugzeug. Das Einfangen mit dem Flugzeug könnten sie sich allerdings sparen, wenn sie die Booster so gestalten, dass die auf einem Flugzeugträger landen können...   

Ich finde das System auch absolut nicht überzeugend. Abgesehen von all dem Aufwand und den Zwischenschritten bis zur Landung, was da alles schief gehen kann, glaube ich auch nicht, dass es billiger oder energiesparender ist. Dann lieber mehr Treisstoff mitnehmen für eigene Landefähigkeit.

Das Ding ist dann eher ein (von der Gleitzahl her) sehr schlechtes Segelflugzeug.

... was im Prinzip das ist, was Starship und Booster tun: Gleit-Fallen bis fast alle Energie abgebaut ist und dann auf den letzten Metern bremsen. Statt Flügelchen halt Gridfins und Flaps, was offenbar gerade bei Überschall besser funktioniert.

Hier ein paar Präsentation zu den Grundbetrachtungen des „In-Air-Capturing“ vom DLR:
https://elib.dlr.de/140285/1/DLR-in-air-capturing.pdf

https://elib.dlr.de/187073/1/EUCASS-2022_Control_Design_and_Analysis_of_a_Capturing_Device_Performing_IAC_of_a_RLV.pdf

https://elib.dlr.de/194602/1/FALCon-Deliverable-D24-Iss2.pdf

Bezüglich Patent, wird in den Präsentationen auf eine Patenanmeldung des DLR von 2001 mit Veröffentlichung 2003 Bezug genommen.
VERFAHREN ZUM BERGEN EINER STUFE EINES MEHRSTUFIGEN RAUMTRANSPORTSYSTEMS
https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action=pdf&docid=DE000010147144C1&xxxfull=1

In der Beschreibung wird insbesondere auf die Vorteile dieses Verfahrens bei vom Startplatz weit entfernten Landebereichen hingewiesen.
Der Hauptanspruch ist aber sehr allgemein.
Interessant ist der abhängige Anspruch 2

„2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verbinden dadurch erfolgt, dass von dem Flugzeug (16) ein mit einem Pilotseil (18) verbundenes Geschoss (17) an einen Verankerungspunkt der Stufe (11) geschossen wird und mit dem Pilotseil (18) ein Schleppseil (19) aus der Stufe herausgezogen wird, das an dem Flugzeug (16) befestigt wird.“

dksk

„2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verbinden dadurch erfolgt, dass von dem Flugzeug (16) ein mit einem Pilotseil (18) verbundenes Geschoss (17) an einen Verankerungspunkt der Stufe (11) geschossen wird und mit dem Pilotseil (18) ein Schleppseil (19) aus der Stufe herausgezogen wird, das an dem Flugzeug (16) befestigt wird.“

dksk

?? Warum einfach machen, wenn's kompliziert auch geht! Man hat also genau einen Versuch, den Booster zu fangen...
Wenn so etwas die europäische Raumfahrt retten soll, dann sollten sie besser eine Leiter zum Mond bauen.

Um sich nicht dem Vorwurf auszusetzen, einfach was bereits vorhandenes nachzubauen, klammert man sich an eine weitgehend verrückte Idee. Innovation sieht anders aus.
Nur weil das mit den verrückten Ideen bei EM/SX jetzt schon 2 mal geklappt hat, sagt das noch lange nicht, daß jede ungewöhnliche Idee sinnvoll ist. (siehe z.B. "Spin Launch")

Da die Trägerstufe ein nicht ganz leichtes Fahrwerk für die horizontale Landung benötigt und laut Patent das eigentliche Schleppseil plus Abwickelmechanismus/Rolle mitführen muss, erscheint mir die Gewichtsersparnis gegenüber etwas größeren Tragflächen für eigenständigen Segelflug wie beim Dream Chaser minimal. Ich bin mir sicher, dass das DLR das gewissenhaft durchgerechnet hat, aber der einzige Vorteil, den ich erkennen kann, ist, dass man bei der Wahl des Landeflughafens flexibler ist.

Andererseits, der Space Shuttle hat es vor 40 Jahren geschafft, aus dem Orbit ganz alleine in einem antriebslosen Gleitflug auf einer wenige Meter breiten Landebahn zu landen. Bei entsprechender Planung müsste das die DLR-Trägerstufe doch eigentlich auch können, vor allem, weil sie nur suborbital fliegt.

Vielleicht will das DLR jede Ähnlichkeit mit dem Shuttle vermeiden, weil "viel zu teuer", "bekommen wir niemals genehmigt". Übersehen aber eventuell dass das Shuttle hauptsächlich wegen dem Hitzeschutz (entfällt hier oder zumindest viel einfacher), dem Lebenserhaltungssystem (entfällt) und der Antriebstechnik (hier ebenfalls einfacher) so teuer war.
Aber selbst dann wäre es wohl immer noch zu kompliziert. Bei SX haben die das sicher auch durchgedacht, aber sich dann dagegen entschieden. Eine Landung des Boosters mit Tragflächen wäre wohl schon hinzubekommen, aber wie kommt der wieder zum Startplatz? Für die Masse des Fahrwerks und der Flügel muss man sowieso ja auch mehr Treibstoff mitnehmen.

Das DLR hat wohl vor, in Kourou zu starten und auf den Azoren oder den Kanarischen Inseln zu landen. Das ist zwar eine beträchtliche Strecke, die die Trägerstufe vom Flugzeug geschleppt und dann wieder per Schiff nach Kourou zurückgebracht werden muss, aber wenn beim Einfangen etwas schief geht, fällt die Raketenstufe harmlos ins Meer. Bei der chinesischen Variante des Systems baut die Trägerstufe ihre Geschwindigkeit im Spiralflug ab und landet auf einem 250 km vom Startplatz entfernten Regionalflughafen:


Bild: Singtao

Die einfachere Lösung für das DLR wäre es, die Spiralbremsung zu übernehmen, in Kourou zu starten und auf dem 60 km entfernten Flughafen Cayenne zu landen. Mit den Raumtransportsystemen ist es wie mit dem Fahrrad: es gibt Einräder und Dreiräder, Hochräder und Liegeräder, aber die allermeisten Fahrräder sehen im Prinzip immer noch so aus wie das ursprüngliche Modell von 1817. Der Space Shuttle hatte seine Mängel (kein Rettungssystem etc.), aber die Aerodynamik war gut durchdacht. Von daher werden alle erfolgreichen Raumgleiter mehr oder weniger wie ein Space Shuttle aussehen. Wer zwanghaft versucht, den Eindruck eines Kopisten zu vermeiden, wird mit großer Wahrscheinlichkeit scheitern.

Ja, aber den Flyback Booster gab es beim DLR schon 1999.

Zwischendurch gab es noch Adeline, die Idee nur die Triebwerkssektion zurückzufliegen.