Wiederverwendbarkeit und Landefähigkeit der Falcon-Familie

Hier ist das Video mit den Infrarotaufnahmen...

https://www.youtube.com/watch?v=_UFjK_CFKgA

Und hier gibts den dazu gehörenden Artikel von der Nasa...
http://www.nasa.gov/press/2014/october/new-commercial-rocket-descent-data-may-help-nasa-with-future-mars-landings/#.VEFZwSKsUrU

Gruß

Das sind in der Tat sehr schöne Aufnahmen. Unglaublich, wie hell die Falcon beim Brennvorgang ist.

Yup, beeindruckende Aufnahmen...

Das sind in der Tat sehr schöne Aufnahmen. Unglaublich, wie hell die Falcon beim Brennvorgang ist.

Ncht vergessen, es sind Thermal-Infrarotaufnahmen. Also müßte man eigentlich sagen: Unglaublich, wie heiß die Falcon beim Brennvorgang ist.

Gruß
roger50

Sehe ich es richtig, dass die erste Stufe nach der Stufentrennung bei diesem Flugprofil (Landung im Meer/Barge) noch 3 mal zündet ? 

#Stufentrennung...

Nr.1 Zündung zur Ausrichtung der Flugbahn
Nr.2 Zündung zum Wiedereintrit
Nr.3 Zündung zur Landung

Gruß

Wenn laut Internetquellen bei einer Falcon 9v1.1 die Trennung der ersten Stufe bei ca. 90km Höhe geschieht, wird sie durch die Flugbahn somit noch bis 140km katapultiert (+50km also, schön hier mal eine konkrete Zahl zu lesen).
 
Trotzdem wirft das Video natürlich mehr Fragen als Antworten auf. Ich bin z.B. etwas verwirrt wegen des danach (!) folgenden "Boost Back-Burns". Ich dachte der wäre bisher nie erfolgt. Laut Video geschah dies zur Kontrolle der Downrange, also wohl nur, damit die Stufe nicht zu weit davonfliegt. Warum macht man das dann nicht vor dem Scheitelpunkt? Damit wäre man doch näher am späteren Missionsverlauf dran und man könnte sehen wie sich das Flugprofil ändert, auch wenn man bei den ersten Tests die Flugrichtung noch nicht umkehren möchte. Hätte gerne gewusst wie weit der Burn die Geschwindigkeit hier bereits abgebaut hatte.
 
Auf einer Höhe von 70km bis auf 40km erfolgte laut Video der Reentry-Burn.....machte man das, um die Abgase sozusagen als Hitzeschild gegen die überschallschnelle Luft zu verwenden, quasi indem man durch die anströmende Luft hindurchsticht?
Nur mal angenommen der hier erfolgte Boost Back Burn hat die Geschwindigkeit nur minimal abgebaut:
Laut Flugverlaufsschema (Post #1513) soll bei einer Falcon 9R später der Boost-Back die Fluggeschwindigkeit ja nicht nur abbauen, sondern die Flugrichtung umdrehen (zurück zum Pad). Die Geschwindigkeit beim Wiedereintritt dürfte dann eine ganz andere (geringere) sein. Braucht man dann noch den Reentry-Burn?

Heute hat Musk bekannt gegeben, dass die F9 Erststufe beim CRS-5 Start auf einer Seeplattform landen soll. Eine entsprechende Plattform wird derzeit für SpaceX von Conrad Shipyards in Morgana City, Lousiana gebaut.
http://www.conradindustries.com/

Die Plattform hat 50x90 Meter.
http://www.spacenews.com/article/launch-report/42305next-falcon-9-launch-could-see-first-stage-platform-landing

Das SpaceX eine eigene Plattform in Auftrag gibt, deutet daraufhin, dass es viele Plattformlandungen geben wird und dass das der Normalfall werden könnte. Die Plattform soll ihre Position mittels eigenem Antrieb halten, nicht mit Anker.

N'abend,

in dem Spacenews-Artikel steht übrigens auch, daß Musk davon ausgeht, daß die Falcon-9 Oberstufe nicht wiederverwendbar sein wird, sondern daß das erst beim Nachfolgesystem (MCT) passieren soll. Auch das eine wichtige Info.

Gruß
roger50

Das wundert mich nicht, mit dem Nachfolgesystem gehts sich um Raketen mit Raptor Triebwerken. Die derzeitige F9 als Zweistufenlösung mit RP-1/LOX hat einfach nicht genug ISP.
Wenn es nicht um LEO Bahnen geht, bleibt dabei dann nur wenig Nutzlast übrig. Das die F9 überhaupt fast 5t in bestimmte GTO Bahnen bringt, zeigt mir das sich nicht nur ein, für RP-1/LOX, gutes Triebwerk haben, sondern das Verhältnis Abflugmasse zur Leermasse schon ziemlich gut ist. Ich muss das mal genauer berechnen, aber sicher verliert eine Rakete mit der zukünftigen Raptor viel weniger Nutzlastanteil bei der Wiederverwendung.

N'abend,

in dem Spacenews-Artikel steht übrigens auch, daß Musk davon ausgeht, daß die Falcon-9 Oberstufe nicht wiederverwendbar sein wird, sondern daß das erst beim Nachfolgesystem (MCT) passieren soll. Auch das eine wichtige Info.

Gruß
roger50

Naja, eventuell gibt es ja erst was anderes als MCT, im Artikel ist zumindest nicht die Rede von MCT. Für normale Satelliten braucht man doch nicht so einen riesen Brummer oder ? Vielleicht geht es beim nächsten Modell ja erstmal nur darum die volle Wiederverwendbarkeit raus zu holen, also dann nicht gleich die BFR sondern was mittelschweres.
Gruß
Patrick

PS: Hoffe ich war jetzt nicht schon zu weit Off Topic, wenn doch bitte verschieben.

Elon Musk war ganz eindeutig in dem Punkt. Das nächste ist der große Träger/MCT und das soll in 5-6 Jahren fliegen und von Anfang an vollständig wiederverwendbar sein.

@Führerschein
OK, weis ich bescheid ! 

Ich hab das schon hier geschrieben, bei RP-1/LOX neigt das RP-1 zu Ablagerungen in allen Leitungen, das beschränkt die Wiederverwendbarkeit. LCH4/LOX hat das Problem nicht und noch dazu einen höheren ISP.

Jeff Foust hat einen aktuellen Artikel zur Wiederverwendbarkeit hier:
http://www.thespacereview.com/article/2628/1

Darin liest man, dass SpaceX weiter einsamer Vorkämpfer ist, die anderen zitierten Leute (Orbital, ILS, Arianespace) sehen die Wiederverwendbarkeit mindestens 5 Jahre entfernt.

Der Beitrag ist gut und bestätigt das was ich schon geschrieben habe, Zitat: “I don’t expect the Falcon 9 to have a reusable upper stage,” Musk said. “With a kerosene-based system, the specific impulse isn’t really high enough to do that.”

Also wenn ich das im Video so richtig sehe, dann wäre die Stufe bei Landung auf dem Boden umgekippt. Das ist für eine Landung eine extreme Schräglage.
Auf dem Video konnte ich das nicht so genau erkennen, aber auf dem Standbild meine ich die ausgefahrenen Landungsbeine zu erkennen.

Also wenn ich das im Video so richtig sehe, dann wäre die Stufe bei Landung auf dem Boden umgekippt. Das ist für eine Landung eine extreme Schräglage.
Auf dem Video konnte ich das nicht so genau erkennen, aber auf dem Standbild meine ich die ausgefahrenen Landungsbeine zu erkennen.

Sie richtet sich im letzten Moment auf dem letzten Frame sichtbar auf. Man muß berücksichtigen, daß auch die Wasseroberfläche nicht waagerecht im Bild ist. Das gilt fürs Video, das Bild im Artikel ist allerdings aufgerichtet und da steht sie wirklich noch schief.

Daß die Beine draußen sind, sieht man auf dem onboard Video deutlich, obwohl es schlecht ist wegen Verschmutzung der Optik.

Wenn Musk sagt: "the potential is there to get to a two order of magnitude reduction in the cost of space transport", meint er dann eine Kostenreduktion um zwei Größenordnungen, also von heute 60 Mio US-Dollar auf weniger als eine?

Ich bin z.B. etwas verwirrt wegen des danach (!) folgenden "Boost Back-Burns". Ich dachte der wäre bisher nie erfolgt.

Man wollte zumindest zeigen, dass es geht und zu welchem Zeitpunkt es erfolgt. Die Dauer war natürlich nicht ausreichend.

Auf einer Höhe von 70km bis auf 40km erfolgte laut Video der Reentry-Burn.....machte man das, um die Abgase sozusagen als Hitzeschild gegen die überschallschnelle Luft zu verwenden, quasi indem man durch die anströmende Luft hindurchsticht?

Nein. Beim Fall durch den luftleeren Raum baut sich zu viel Geschwindigkeit auf. Um diese ohne Triebwerk abzubauen, müsste die Hülle einen Hitzeschutz besitzen. Daher bremst man mittels Triebwerk.

Laut Flugverlaufsschema (Post #1513) soll bei einer Falcon 9R später der Boost-Back die Fluggeschwindigkeit ja nicht nur abbauen, sondern die Flugrichtung umdrehen (zurück zum Pad). Die Geschwindigkeit beim Wiedereintritt dürfte dann eine ganz andere (geringere) sein. Braucht man dann noch den Reentry-Burn?

Ich denke ja. Die Horizontalgeschwindigkeit ist rückwärts zwar sicher geringer als beim Start, der wesentliche Teil der Geschwindigkeit kommt aber durch den freien Fall. Die Bremsphase könnte aber kürzer sein.

Wenn Musk sagt: "the potential is there to get to a two order of magnitude reduction in the cost of space transport", meint er dann eine Kostenreduktion um zwei Größenordnungen, also von heute 60 Mio US-Dollar auf weniger als eine?

Ich denke er meint eine Reduktion von Prä-SpaceX-Preisen (nicht das es viel Unterschied machen würde) also von ca. 100 Millionen auf 1 Million. Ungefähr Faktor 2 hat SpaceX ja schon geschafft (von 100 auf derzeit 60) und ich denke, wenn die Wiederverwendung der Erststufe funktioniert und die Startrate hoch ist (30+ Starts/Jahr) könnte vielleicht die Falcon auch schon für 30-40 Millionen angeboten werden, also Faktor 2,5-3 insgesamt. Für 100-fach niedrigere Preis muss natürlich auch die Startrate mindestens um Faktor 100 zunehmen, vermutlich eher Faktor 1000.

Problem: es fehlt derzeit noch der Superunternehmer, der für einen ständigen Nachschub an Nutzlasten sorgt. Es gibt zwar viele Startups derzeit aber die machen ja Cubesats, also nichts, was den Trägermarkt signifikant beflügeln würde. Es muss ein kommerzielles Interesse im All gefunden werden, dass auf gigantische regelmäßige Transportkapazitäten angewiesen ist. Eigentlich kann da nur Ressourcenabbau in Frage kommen von teuren Materialien wie Platin, Iridium etc... Und da gibts derzeit nur Planetary Ressources, die heute mit Orb-3 ihren ersten Cubesat fliegen.

in Frage kommen von teuren Materialien wie Platin, Iridium etc.

Na ja, das wurde zwar von P.R. bei deren Gründungspräsentation zwar gesagt, aber es war eher doch (vorerst) ein Werbegag. Aktuell ist ihr Hauptziel eher die Errichtung von Treibstoffdepots im Weltall. (Wozu es vor einiger Zeit von ihnen ein sehr gutes Video gab.)

Aber zurück zum Thema:

Vor dem Umstieg von Kerosin auf Methan und einer noch nicht definierten "Post-Falcon" Architektur wirds wohl seitens SpaceX nichts mit Wiederverwertung werden. Und das wird wohl mindestens 5 Jahre dauern, wobei lustigerweise ausgerechnet der Chef von Arianespace hier optimistischer ist als seine amerikanischen Kollegen.

Ohne jetzt nochmal offtopic werden zu wollen, aber glaubt ihr, das Musk ein ähnliches Konzept wie Buzz Aldrins Starbooster vorschwebt?

Ich denke ja. Die Horizontalgeschwindigkeit ist rückwärts zwar sicher geringer als beim Start, der wesentliche Teil der Geschwindigkeit kommt aber durch den freien Fall. Die Bremsphase könnte aber kürzer sein.

Das dürfte also interessant werden, ob dieser tatsächlich gebraucht werden wird. Ausschlaggebend müsste in der Tat sein, mit welcher Geschwindigkeit man (zurück)kommen wird.

Na ja, das wurde zwar von P.R. bei deren Gründungspräsentation zwar gesagt, aber es war eher doch (vorerst) ein Werbegag. Aktuell ist ihr Hauptziel eher die Errichtung von Treibstoffdepots im Weltall.

Nur gibt es da ja nicht nur Planetary Ressources, sondern auch ein Unternehmen wie Deep Space Industries (deren Promo-Video das hochtrabendste überhaupt ist) mit sehr klar definierten Zielen. Aber ok, zu weit OT. Bis dahin dürften sowieso noch viel Zeit und auch Kapitalkrisen vergehen.

Das es mit der Falcon keine Wiederverwendung geben wird ist durch die Aussagen von E.Musk nicht gedeckt, er hat nur gesagt nicht die zweite Stufe.
Soviel man weis kostet die Erststufe ca. 75% vom Gesamtträger. Es ist deshalb klar das bei -30% Nutzlast (1-Stufe reUse), es bei gleichbleibenden Kosten der Oberstufe sich die Transportkosten bei unentlicher Wiederverwendung bis auf 35,72% reduzieren lassen. Realistisch sind wohl eher der Faktor 2 bei einer F9R.
Bei der F9HR sieht es aber anders aus, da muss man wohl annehmen das es drei Möglichkeiten gibt:
a) Nur Booster reUse
b) auch Hauptstufe
c) komplett.
Für "a", sind das im Grenzfall dann wohl nur 50%, bei einem geschätzten Nutzlastverlust von 15%. Realistisch sind wohl eher 40% Kosteneinspaarung.
Für "b", sind das im Grenzfall dann wohl besser 20%, bei einem geschätzten Nutzlastverlust von 40%.
Für "c", wird das aber wohl nicht kommen, da man sich die dafür nötige Entwicklung für die Oberstufe sicher spaaren wird.

Ohne jetzt nochmal offtopic werden zu wollen, aber glaubt ihr, das Musk ein ähnliches Konzept wie Buzz Aldrins Starbooster vorschwebt?

Ganz sicher nicht. Keine Flügel.

Die Architektur ist schon gut definiert. 9 Raptor-Triebwerke für die erste Stufe, also mehr als der doppelte Schub der Saturn V. Das ergibt mindestens 150t in den LEO bei vollständiger Wiederverwendung beider Stufen. Wiederverwendung beider Stufen von Anfang an.

Obendrauf MCT in Crew- oder Frachtversion oder Tanker. Vereinzelt gibt es Leute die glauben, dazwischen ist für MCT noch eine zweite Stufe, aber dafür gibt es keine konkreten Hinweise.

MCT wird vor dem Weiterflug im LEO aufgetankt und für den Rückflug auf dem Mars wieder mit lokal hergestelltem Treibstoff.

So viel ist durch unzweideutige Aussagen abgedeckt.

Ich denke sie werden sogar bei normalen Passagiertransporten z.B zur ISS später den selben Träger der später bei MCT Verwendung finden wird einsetzen.
Zwar brauchen sie dann keine 150t Nutzlast, aber es hindert ja niemand daran damit nur 30t hochzubringen. Nicht um Treibstoff zu sparen, sondern weil das System obwohl es 9x Raptor hat, wegen der leichten Nutzlast selbst mit 5 Triebwerken bei vollem Schub abheben kann, was dann bedeutet das vier schon beim Start ausfallen dürfen.
Das würde sehr viel zusätzliche Sicherheit geben, was vor allem beim Personentransport ein großes Plus wäre.

Würde mich mal interessieren warum SpaceX da so alleine steht mit der Wiederverwendbarkeit. Ist das bei den anderen Firmen die eigene Trägheit was zu probieren, zu viel Risiko oder politischer Wille der alle davon abhält ?