Wiederverwendbarkeit und Landefähigkeit der Falcon-Familie

Ist doch Irrsinn. Da gelingt so ein komplexer Flug mit Landung  , immerhin vor 17 Jahren, und dann geht die Maschine kaputt, weil eines der Landebeine nicht ganz ausfährt. Einfach nur tragisch  :'(. Danke fürs Zeigen der Videos, kannte ich noch nicht.

Ich freu mich auf jeden Fall, dass die Sache von Spaces soweit erstmal wirklich angegangen wird. War bestimmt nur ein Test, inwieweit das Triebwerk für diese Nutzung verwendet werden kann. Hauptsache Hopp.

Hi,
bin neu hier und hab jetzt nicht alle 20 Seiten durchgelesen.
Aber kann mir bitte mal jemand erklären, wo der Grashopper landen soll?

Nach meinem Verständniss neigt man eine Rakete bereits kurz nach dem Start, damit sie nicht auf den Startplatz zurück fällt. Und dann hält man die Neigung bei, um neben der Höhe auch zügig Geschwindigkeit aufzubauen (ist ja für viele Missionen das Wichtigste damit die Sats im Orbit bleiben). Aus Sicherheitsgründen wird dabei (außer bei den Russen) über das Meer geflogen.
Wenn also die erste Stufe ausgebrannt ist, ist sie doch weit, weit draußen über dem Meer. Wo soll sie dann landen??? 

Hi,
bin neu hier und hab jetzt nicht alle 20 Seiten durchgelesen.
Aber kann mir bitte mal jemand erklären, wo der Grashopper landen soll?

Am Erdboden eben ....

Nach meinem Verständniss neigt man eine Rakete bereits kurz nach dem Start, damit sie nicht auf den Startplatz zurück fällt. Und dann hält man die Neigung bei, um neben der Höhe auch zügig Geschwindigkeit aufzubauen (ist ja für viele Missionen das Wichtigste damit die Sats im Orbit bleiben). Aus Sicherheitsgründen wird dabei (außer bei den Russen) über das Meer geflogen.
Wenn also die erste Stufe ausgebrannt ist, ist sie doch weit, weit draußen über dem Meer. Wo soll sie dann landen???

Du hast schon recht, aber der Grashopper ist ein Technologiedemonstrator. Eine küftige, bei wirklichen Raumfahrtstarts eingesetzte Fly-Back-Stufe müsste tatsächlich genug Treibstoff und eine entsprechend taugliche Antriebstechnik mitbringen. Und wenn ich mir dann zu vermutende Anforderungen an die Range vergegenwärtige, wenn so eine halbvolle Kerosindose wieder zum Startplatz zurück soll, hm, hm ....

Gruß   Pirx

Und wenn ich mir dann zu vermutende Anforderungen an die Range vergegenwärtige, wenn so eine halbvolle Kerosindose wieder zum Startplatz zurück soll, hm, hm ....
Gruß   Pirx

Zurück ist doch eigentlich gar nicht möglich. Die Stufe hat dann schon so eine hohe Geschwindikeit (mit einer bestimmten Richtung) und immer noch eine ordentliche Masse, dass ein "Umkehren" doch schon energetisch ausscheidet.
Das ganz würde doch eigentlich nur bei einem nahezu senkrechten Start funktionieren ... aber wer will denn das?

Alternative: Vielleicht könnten sie ja die Sea Launch - Plattform zum landen nutzen 

Beim Projekt des BAIKAL-Boosters ( https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=3838.0 ) hatte man u.a. Fügel vorgesehen.

Gruß    Pirx

Zitat von: Pirx am 26. September 2012, 11:53:06

Und wenn ich mir dann zu vermutende Anforderungen an die Range vergegenwärtige, wenn so eine halbvolle Kerosindose wieder zum Startplatz zurück soll, hm, hm ....
Gruß   Pirx

Zurück ist doch eigentlich gar nicht möglich. Die Stufe hat dann schon so eine hohe Geschwindikeit (mit einer bestimmten Richtung) und immer noch eine ordentliche Masse, dass ein "Umkehren" doch schon energetisch ausscheidet.
Das ganz würde doch eigentlich nur bei einem nahezu senkrechten Start funktionieren ... aber wer will denn das?

Alternative: Vielleicht könnten sie ja die Sea Launch - Plattform zum landen nutzen 

Doch umkehren ginge schon, wenn noch so 1/3-1/4 im Tank ist, könnte das gehen.  Beim Umkehren muss die Oberstufe nicht mehr mitgeschleppt werden und es gibt keine aerodynamischen Verluste.

Blue Origin von Amazon Chef Jeff Bezos versucht ja quasi dasselbe, aber mit Landung auf der Seeplattform. Meiner Meinung nach könnte das die bessere Idee sein.

SpaceX plans to return rocket to launch site

Yup - nach der Trennung von der Oberstufe ein gesteuerter Loop, Heimflug, Wiedereintritt - wohl noch ein Loop und Landung und das Ganze mit der Oberstufe nochmal - punktgenau... ^^

Respekt.

oookay ... wenn das im Video geht, dann muß das ja auch funktionieren

Doch umkehren ginge schon, wenn noch so 1/3-1/4 im Tank ist, könnte das gehen.

Hat das schon mal jemand grob durchgerechnet, was das für die Nutzlast bedeutet? Mehrgewicht (erste Stufe viel größere Tanks) oder geringere Performance (da deutlich früher trennen) plus das Gewicht des Grasshoppers? Zusätzlich wird man die Merlin wohl nicht am Limit fahren können, da üblicher Weise max. Lebensdauer (für mehrere Einsätze) und max. Leistung nicht so recht zusammen gehen.

Okay ... ich hör schon wieder auf 
Es war mir nur entganegen, dass der Murks die Rakete tatsächlich wieder zum Start zurück fliegen lassen will 

... ach und wiederzündbar in Schwerelosigkeit müßte die 1. Stufe dann auch sein. Sehe ich das richtig? Das wäre dann doch echt mal was neues (im Sinne, das hat noch nicht mal einer geplant, geschweige denn gebaut), oder ?? 

oookay ... wenn das im Video geht, dann muß das ja auch funktionieren

Zitat von: tobi am 26. September 2012, 12:07:32

Doch umkehren ginge schon, wenn noch so 1/3-1/4 im Tank ist, könnte das gehen.

Hat das schon mal jemand grob durchgerechnet, was das für die Nutzlast bedeutet? Mehrgewicht (erste Stufe viel größere Tanks) oder geringere Performance (da deutlich früher trennen) plus das Gewicht des Grasshoppers? Zusätzlich wird man die Merlin wohl nicht am Limit fahren können, da üblicher Weise max. Lebensdauer (für mehrere Einsätze) und max. Leistung nicht so recht zusammen gehen.

Okay ... ich hör schon wieder auf 
Es war mir nur entganegen, dass der Murks die Rakete tatsächlich wieder zum Start zurück fliegen lassen will 

Ja, hat jemand, aber nicht mit der aktuellen Falcon v1.1
http://www.bernd-leitenberger.de/blog/2011/12/12/was-bleibt-ubrig-teil-1/

Öhm euch ist aber schon bewusst, dass SpaceX als Teil der Wahrung der Geschäftsgeheimnisse die Animationen von Projekten nicht realitätsgetreu darstellt, oder?

Hallo

... ach und wiederzündbar in Schwerelosigkeit müßte die 1. Stufe dann auch sein. Sehe ich das richtig? Das wäre dann doch echt mal was neues (im Sinne, das hat noch nicht mal einer geplant, geschweige denn gebaut), oder ?? 

Schwerelosigkeit kannst du ja vermeiden, u.a. einfach indem die erste Stufe gedrosselt weiterläuft. Man könnte auch zur Wiederzündung kleine/schwache Treibladungen zünden, die für ein paar Sekunden einen Schubs in die richtige Richtung geben.

Aus dem Blog von Bernd Leitenberger:
"Wie die weg vom Startplatz gerichtete Bewegung umgedreht werden kann, ohne viel Treibstoff zu verbrauchen und ohne aerodynamische Hilfe wie Flügel, ist mir ein Rätsel."

B. Leitenberger hat bei seiner Berechnung nur die Erhöhung der Leermassen + Treibstoff für den "Abstieg" betrachtet, aber noch nicht mal Menge an Treibstoff für auf Null abbremsen/und in Gegenrichtig beschleunigen.

Schwerelosigkeit kannst du ja vermeiden, u.a. einfach indem die erste Stufe gedrosselt weiterläuft.

Die Merlins (oder nur eines) einfach reduziert laufen zu lassen wird wohl nicht so einfach gehen, da die Rakete ja dann einen Bogen fliegen würde.
Und so wie ich das sehen, würde das eine ziemliche Belastung darstellen. Gemäß Flugprofil (Falcon 9 (2012-5-22) Launch Profile) ist sie beim MECO noch in der Atmosphäre ... und das bei > 1.7 km/s

T+2:30 alt.=53km, v=1.7km/s, range=51km
T+2:50 meco 1 (engines 1&9 shut down)
T+3:00 meco 2 (all 1st stage engines shut down)

Eigentlich geht nur: abbremsen (seeeeehr lange Brenndauer mit den Drakos?), drehen (auch mit den Drakos?) und dann wieder Gas geben ... mit den Merlins (wobei da vermutlich ein einziges der neun reicht).
Dann wieder bremsen und aufrichten (auch mit den Drakos?) und danach der Abstieg mit dem Grasshopper.

 

Wie oben schon gesagt: es gibt auch die Idee eine Landeplattform auf See anzusteuern. Noch eine Idee wäre (da man hier ja weit in die Zukunft denkt), dass SpaceX sich einen Startplatz in Texas sucht. Dann könnten sie entlang der Golfküste oder evtl. in Florida landen.

Noch eine Idee wäre (da man hier ja weit in die Zukunft denkt), dass SpaceX sich einen Startplatz in Texas sucht. Dann könnten sie entlang der Golfküste oder evtl. in Florida landen.

Die Idee klingt eigentlich am besten ... vielleicht kannst Du sie noch an SpaceX verkaufen

Ich denke die haben die schon selbst. Texas scheint sich ja als Startplatz zu bewerben.

Ich mag die Idee mit der Seeplattform am liebsten ... (thinking outside of the box)

Auf einer Seeplattform zu landen ist sicher schwieriger als von einer zu starten.

Hallo runner,

begründe es.

Auf einer Seeplattform zu landen ist sicher schwieriger als von einer zu starten.

Hallo runner,

begründe es.

Naja, man braucht schon eine ziemlich gute Treffsicherheit. Aber ich glaube, das geht. Am Anfang hat mir die Idee von einer Plattform zum landen wenig gefallen. Nur wird es wohl ziemlich schwierig, eine Genehmigung für Landlandung zu kriegen, bzw. eine geeignete Position in den USA, für die man eine Genehmigung kriegen könnte. Vielleicht in Yucatan, aber das ist mexikanisch.

Nur was macht man mit den Boostern einer Falcon Heavy? Zwei Plattformen oder zwei Booster auf einer Plattform?
Dabei wäre die Wiederverwendbarkeit bei den Heavy-Boostern doch am einfachsten. Mit Crossfeed sind die früh leer und die Geschwindigkeit ist niedrig. Bei Landung downrange bräuchte man praktisch nur eine Lagestabilisierung in der Freifallphase und die Landebeine. Treibstoff nur für die eigentliche Landung, keine Umkehr, keine Bremsung. Nur einmal wenden, damit die Stufe mit den Triebwerken voran in die dichte Atmosphäre eintritt.

Treffsicherheit zählt nicht. Die braucht man auch, wenn man an Land ein "landing-pad" ansteuert. Genauso gezielt und kontrolliert, wie eine Rakete aufsteigt, kann sie auch absteigen. Sie ist dabei nicht weniger unter Kontrolle.

Schwieriger wäre es schon, zwei Stufen gleichzeitig zu landen. Eine Herausforderung auf einer (evakuierten) Plattform wäre auch, die gelandeten Stufen zügig zu sichern.

Treffsicherheit zählt nicht. Die braucht man auch, wenn man an Land ein "landing-pad" ansteuert. Genauso gezielt und kontrolliert, wie eine Rakete aufsteigt, kann sie auch absteigen. Sie ist dabei nicht weniger unter Kontrolle.

Schwieriger wäre es schon, zwei Stufen gleichzeitig zu landen. Eine Herausforderung auf einer (evakuierten) Plattform wäre auch, die gelandeten Stufen zügig zu sichern.

kommt drauf an, ob man unbedingt auf einer Landeplattform landen muss. Vielleicht wirds auch möglich sein in Wüsten oder Ebenen zu landen?

Treffsicherheit zählt nicht. Die braucht man auch, wenn man an Land ein "landing-pad" ansteuert.

Nicht ganz. An Land genügen 50-100m. Auf einer Plattform müssen es schon 10-20m sein. Aber wie gesagt, ich bin auch der Meinung, es geht.

kommt drauf an, ob man unbedingt auf einer Landeplattform landen muss. Vielleicht wirds auch möglich sein in Wüsten oder Ebenen zu landen?

Aber das muß an der Küste liegen und möglichst dicht am Flugpfad. Sonst überfliegt man bewohnte Gebiete und das darf man offenbar nicht mal in einer Fugphase, wo fast nie etwas schief geht, Minuten nach dem Start. Es werden ja immer Flugpfade über Wasser angestrebt.

Aus dem Blog von Bernd Leitenberger:
"Wie die weg vom Startplatz gerichtete Bewegung umgedreht werden kann, ohne viel Treibstoff zu verbrauchen und ohne aerodynamische Hilfe wie Flügel, ist mir ein Rätsel."

B. Leitenberger hat bei seiner Berechnung nur die Erhöhung der Leermassen + Treibstoff für den "Abstieg" betrachtet, aber noch nicht mal Menge an Treibstoff für auf Null abbremsen/und in Gegenrichtig beschleunigen.

Zitat von: Schillrich am 26. September 2012, 13:43:30

Schwerelosigkeit kannst du ja vermeiden, u.a. einfach indem die erste Stufe gedrosselt weiterläuft.

Das Abbremsen erledigt die Atmosphäre, aber die nach vorne gerichtete Bewegung ist das Problem. Bei den Konzepten mit Flügeln (Baikal, LFBB) geht man davon aus, dass die Atmosphäre die Rakete abbremst und dann fliegt man mit einem Düsentriebwerk zurück, das im vergleich zu einem Raketentriebwerk viel weniger Sprit braucht. Ohne das müsste man aber eine ähnliche Geschwindigkeit in Gegenrichtung aufbauen. Nicht die gleiche, auch hier wird man aerodynamische Effekte wie Auftrieb/Abbremsung nutzen können, aber man braucht schon viel Treibstoff. Quantifizierbar ist das ohne eine genaue Simulation die wohl nur SpaceX anstellen kann nicht.

Hier mal einige Gedanken zur technischen Machbarkeit:

Also nach der Stufentrennung muss noch ausreichend Treibstoff für den Rückflug vorhanden sein. Dann muss die Stufe wenden, wofür man ein RCS (1) braucht. Um den Kurs zu ändern muss die erste Stufe über die komplette Avionik (2) verfügen wie auch die zweite Stufe, vermutlich sogar eine bessere mit GPS-Daten. Dann müssen ein paar der Haupttriebwerke wiederzünden um zurückzufliegen(3). Dann soll der Wiedereintritt wohl mit einem leichten Hitzeschild (4) an der Spitze der Stufe passieren. Der Oxidatortank ist oben, Schwerpunkt könnte also trotz schweren Triebwerken noch oben sein, aerodynamisch könnte es also stabil sein. Plausibel. Nach dem Wiedereintritt muss man wie eine moderne Bombe den Landeplatz akurat anfliegen, wofür man kleine verstellbare Flügel(5) braucht um leicht Auftrieb zu erzeugen und den Kurs zu verändern. Die brauchen natürlich auch Energie, also Batterien (6). Dann muss in vielleicht 2-3km Höhe die Stufe gedreht werden, damit die Triebwerke nach unten kommen. Und hier sehe ich noch die größte technische Herausforderung. Die einzige Idee, die mir auf die schnelle kommt, ist den Hitzschild abzuwerfen und an der Spitze einen kleinen Fallschirm (7) auszuwerfen. Dann würde sich die Stufe schlagartig wenden, allerdings gibts einen heftigen Schlag - strukturell nicht so gut. Allerdings muss die Stufe für den Wiedereintritt vermutlich sowieso strukturell verstärkt werden. Schlussendlich könnte man das mittlere Haupttriebwerk zünden und auf Beinen (8 ) landen.

Also mindestens 8 größere konstruktive Änderungen sind notwendig. Die Drehung der Stufe in der Atmosphäre ist meiner Meinung technologisch die größte Herausforderung.

Die Rückflugbooster haben technologisch andere Probleme. Die Airforce will ja jetzt Rückflugbooster bei der nächsten EELV Generation haben. Falls man wirklich den Mut hat, das anzugehen. Dann wird man sehen, welches Konzept sich beim Thema Wiederverwendbarkeit durchsetzen kann. Vielleicht wirds ja auch ganz was anderes, z.B. Skylon - meiner Meinung nach sehr vielversprechend.

Ich habe es nicht nachgerechnet, daher die Frage:

ist eine balistische Bahn, bei der der Wiedereintritt nach einer fast Umrundung unmöglich?

Mein Gedanke ist: anstelle von dem Abbremsen und der 180° Wende, kann man doch die 1.Stuffe kurz nach der Stuffentrennung und der Zündung der zweiten Stuffe so weit beschleunigen, dass diese auf einer balistischen Bahn aber eben nach einer Erdumrundung in die Atmosphäre eintritt. Von der Intuition her würde ich behaupten, dass dafür weniger Treibstoff verbraucht wird, als für 180° Wende, und man kann getrost auf das zweite Wenden der Erststuffe und jegliche aktive aerodynamische Steurung verzichten

Grüße