Wiederverwendbarkeit und Landefähigkeit der Falcon-Familie

@der_robert:
Hat wohl noch niemand gemerkt, deine ersten beiden Posts hier auf Raumfahrer.net,
von meiner Seite ein herzliches willkommen und viel Freude bei den Trekkies und/oder andern Space_ver-rückten!

Da hast du natürlich recht. Und auch ich war mir beim Verfassen dessen bewusst. Deswegen verstehe ich nicht das hier nach Quellen gefragt wird wenn jemand behauptet Es wird einen Nachfolger für die Falcon 9 geben

Es ging nicht darum ob es irgendwann mal einen F9 Nachfolger gibt. Es ging darum, ob es eine wiederverwendbare Oberstufe für die F9 geben wird und habe ich Klakow`s Quelle hinterfragt, ganz einfach.

Aber das alles ist eben (noch!) nicht genug für wirtschaftliche Wiederverwendung, insbesondere nicht für eine Kostenreduktion um eine Größenordnung.

Man sollte unterscheiden zwischen:
1.) Kostenreduktion überhaupt
2.) Kostenreduktion um eine oder sogar zwei Größenordnungen (also Faktor 10 oder 100)

Daß 2.) mit der aktuellen bzw. überhaupt irgendeiner Falcon9 1.x unmöglich sein wird, steht außer Frage.
Ich denke aber schon daß man mit dem aktuellen Falcon9 1.x Konzept bereits eine deutliche Kostenreduktion hinbekommt. Auch 30-50% verringerte Kosten sind schon "wirtschaftlich", von daher ist in dieser Beziehung der Vergleich mit einem reinen Experimentier-Vehikel meiner Meinung nach nicht korrekt.

Nebenbemerkung:

Im Rahmen von Commercial Cargo/Crew haben die Anbieter auch Zugriff auf die technischen Unterlagen (und Patente?) der NASA. In einer Präsentation gab es Grafiken wie der Anteil der Anfragen von Dokumenten zu verschiedenen vergangenen Programmen ist. An die genaue Verteilung kann ich mich nicht mehr erinnern aber: Sämtliche Anbieter haben reichlich Dokumente zu Apollo und dem Shuttle angefragt. SpaceX wird also im Bilde sein inwiefern diese Programme gute/schlechte Ideen hatten und speziell wo es beim Shuttle im Detail bezüglich der Wiederverwendung haperte. Abgesehen von offensichtlich konzeptionellen Sachen...

Auch 30-50% verringerte Kosten sind schon "wirtschaftlich", von daher ist in dieser Beziehung der Vergleich mit einem reinen Experimentier-Vehikel meiner Meinung nach nicht korrekt.

Also, muss das jetzt doch nochmal klarstellen. Mein Begriff "Experimentierfeld" war möglicherweise etwas unglücklich gewählt, obwohl ich ja eigentlich im gleichen Kontext gesagt habe, dass die F9 am Markt etabliert ist. Dass die F9 ein "Experimentier-Vehikel" ist habe ich nicht gesagt und habe ich auch nicht sagen wollen. Die F9 ist voll am Markt und damit ein voll etablierter Träger. Soweit so gut, ein großer Erfolg, bereits ohne Wiederverwendung. Was die (wirtschaftliche) Wiederverwendung betrifft befinden wir uns aber noch im Experimentier-Stadium. Das sieht übrigens sogar SpaceX selbst so, haben sie doch die Landungs-Versuche bis zuletzt immer als "experimental landing" bezeichnet (siehe z.B. Webcast vom Orbcomm-Start unten in der Timeline. Das ist also nach wie vor ein Experimentierfeld mit hoffentlich noch steiler Lernkurve. Das alles gesagt und klargestellt glaube ich nicht, dass die F9 dieses Expermentierfeld irgendwann dahingehend verlassen kann, dass schon mit ihr die Reduktion der Startkosten um eine Größenordnung realisiert werden kann. Das wird erst durch die mit der F9 gemachten und gelernten Erfahrungen möglich sein, die dann ins Design des nächsten Trägers einfließen können. Ausgang offen...

Hier http://www.defensenews.com/story/defense/air-space/space/2016/01/06/spacexs-reusable-rocket-holy-grail-space-flight/78319782/
gibt es einen Analyse der Bedeutung der ersten Landung des "Boosters" der F9, wie ich finde eine hervorragende Analyse wie ich finde.
Da gibts einen sehr interessanten Satz:

But it will be years before ULA develops a domestic alternative to the RD-180. Congress has allocated funds for the Air Force to develop a US-made rocket engine, but it is unclear how this money will be spent

Thja, da frage ich mich ob sie ULA für eine Triebwerksentwicklung bezahlen und wenn ja, bekommt dann SpaceX nachträglich die Merlin Entwicklung bezahlt, oder dann gleich das Raptor-Triebwerk.
(da muss ich was gestehen, manchmal macht es richtig Freude so zynische Fragen zu stellen,  :'()

...
Thja, da frage ich mich ob sie ULA für eine Triebwerksentwicklung bezahlen ....

Wessen Triebwerksentwicklung? Die ULA macht so was doch sowieso nicht, oder hab´ ich was verpasst?

Gruß   Pirx

Zitat von: Klakow am 08. Januar 2016, 23:35:24

...
Thja, da frage ich mich ob sie ULA für eine Triebwerksentwicklung bezahlen ....

Wessen Triebwerksentwicklung? Die ULA macht so was doch sowieso nicht, oder hab´ ich was verpasst?

Sie kooperieren diesbezüglich mit Blue Origin.

This other transaction agreement requires shared cost investment with SpaceX for the development of a prototype of the Raptor engine for the upper stage of the Falcon 9 and Falcon Heavy launch vehicles.

http://www.defense.gov/News/Contracts/Contract-View/Article/642983

Die Raptor-Oberstufe ist damit also offiziell bestätigt. Wird sie wiederverwendbar sein? Wird der Oberstufendurchmesser auf den Durchmesser der Nutzlastverkleidung angehoben?

Es bleibt spannend.

Wow, damit steht dann schon das naechste Upgrade an. 

Wurde nicht mal von Musk erwaehnt, dass man keine groesseren Upgrades mehr plant? Oder bezog sich das nur auf die Zeit vor dem Falcon Heavy Erstflug?

Wurde nicht mal von Musk erwaehnt, dass man keine groesseren Upgrades mehr plant? Oder bezog sich das nur auf die Zeit vor dem Falcon Heavy Erstflug?

Offenbar gab es eine Kursänderung. Wäre nicht das erste Mal. Das "cross feed" bei der FH wurde ja auch erstmal zurückgestellt.

Dann hoffen wir mal das Die FH mal bald fliegt und nicht wieder zurückgestellt wird wegen einem Update. 

Dann hoffen wir mal das Die FH mal bald fliegt und nicht wieder zurückgestellt wird wegen einem Update. 

Vielleicht braucht man die Heavy mit einem solchen Update gar nicht mehr...

Zitat von: blackman am 14. Januar 2016, 14:26:48

Dann hoffen wir mal das Die FH mal bald fliegt und nicht wieder zurückgestellt wird wegen einem Update. 

Vielleicht braucht man die Heavy mit einem solchen Update gar nicht mehr...

Tut mir leid aber das stimmt hinten und vorne nicht, die FH profitiert auch von Updates und hat viel mehr Nutzlast wodurch die Wiederverwendung effizienter wird.
Wenn man sich vorstellt was die NASA für den Preis einer SLS mit der FH in den Orbit bekommen könnte....

Ich denke die FH kommt auf jeden Fall. Zuviel wurde bereits investiert. Außerdem heißt es in der DoD Ankündigung ja auch, dass die Raptor Oberstufe für F9 und FH. FH ist notwendig für DOD.

Bei NSF hat bereits einer durchgerechnet, dass eine Methanoberstufe mit 150 Tonnen Masse (also etwas schwerer & größerer Durchmesser als aktuell) und Isp=370 mit RTLS & Bergung Oberstufe über 10 Tonnen in den LEO schießen kann. Dabei hat er eine Erhöhung der Trockenmasse von 75% gegenüber der Wegwerfversion der Oberstufe angenommen [Wie genau die Oberstufe geborgen wird, ist noch TBD]. Das heißt also theoretisch könnte Erststufe, Oberstufe und Dragon bei einer ISS-Mission geborgen und wiederverwendet werden. Also das was man für günstigen unbemannten & bemannten Transport zu ISS braucht.

Ich halte eine neue Oberstufe mit Methan in 2020 für realistisch. SpaceX hat 4 Jahre nach der Ankündigung in 2011 gebraucht um die Bergung der Erststufe zu realisieren, jetzt also nochmal 4 Jahre.

Ich denke die Aufwendungen die nötig waren die Booster/Hauptstufe fit für v1.2 zu machen waren vielleicht in ähnlicher Größenordnung.
und damit wurde die F9 und AUCH die FH auf eine ganz neue Ebene angehoben. Man vergleiche das mal mit der Ariane 5G mit 5ES, nur hat da der Sprung sicher viel mehr Kohle gekostet und hat 18 Jahre benötigt.
Mich würde es keine Zentimeter wundern wenn die Oberstufe schon zwei Jahre nach dem Erstflug der FH kommt und SpaceX wird das nutzen um damit Frühzeitig Vorbereitungsmissionen zum Mars zu senden oder auch um damit z.B. eine Tankstation für die zukünftige BFR/MCT ins All zu bringen.
Eine weitere Verzögerung wird es dadurch vermutlich nicht geben, diese Oberstufe (v2.0) wird vermutlich sowohl für die F9 wie für die FH verfügbar sein.
Das hat ja wenig bis nichts mit den Boostern/Hauptstufe zu tun, solange SpaceX nicht auf die Idee kommt das es keinen Fehler ist eine so gute Technik kurzerhand auch in die Erststufen einzubauen. Letztendlich ist damit auch zu rechnen wenn vor allem die F9 immer mehr zu dem wird was für Boeing die B737 und für Airbus der A320 ist, die Brot und Buttermaschine.
Das erwarte ich aber nicht vor 2020, dazu ist der Nutzlastgewinn zu klein.

So könnte die Falcon 9/Heavy mit neuer Methanoberstufe aussehen. Durchmesser der Oberstufe wie das Fairing, da größeres Tankvolumen benötigt wird. Zum Vergleich die aktuellen Modelle der F9/Heavy. Ich gehe jede Wette ein, dass die neue Oberstufe wiederverwendbar wird, ansonsten wäre der Anreiz für eine solche Oberstufe für SpaceX nur gering.


(Mockup aus NSF)

Nach der letzten, fast geklapptenpunktgenauen Landung auf dem Drohnenschiff sollte klar sein,  dass die horizontale Genauigkeit kein Problem sein sollte.

Etwas Sorge bereitet mir noch der Wellengang und das stampfen der Plattform. Vlt bekommt Spx auch das unter Kontrolle, aber ich bin trotzdem der Meinung das ein weniger Wetteranfälliges Schiff auch langfristig deutlich besser (und nicht viel teurerer) ist.

Das zuauberwort dürfte hier der 'halbtaucher' sein.

Aus Wikipedia :

Halbtaucher mit Auftriebskörper weit unter der Wasseroberfläche liegen auf Grund ihrer Konstruktion auch bei starkem Wellengang ruhig im Wasser und führen, verglichen mit normalen Schiffen, kleinere Schlingerbewegungen aus. Diese Eigenschaften werden dadurch erreicht, dass der größte Teil des Auftriebskörpers sehr weit unter der Wasseroberfläche liegt und mit einer Konstruktion von kleinem Querschnitt mit dem Überwasserschiff verbunden ist. Oft wird ein katamaranartiger Aufbau mit zwei zylindrischen Auftriebskörpern gewählt. Weil die an der Wasseroberfläche vorhandenen Wellenbewegungen bereits in geringer Tiefe stark abnehmen, ist dadurch der Auftriebskörper einer ruhigeren See ausgesetzt, als wenn er wie bei einem klassischen Schiff nahe an der Wasseroberfläche liegt. Die Stabilität des schwimmenden Objektes wird dadurch von den Oberflächenströmungen und dem Wellengang weniger stark beeinflusst als bei einem klassischen Unterwasserschiff.

Dieses Halbtaucher-Prinzip kommt sowohl bei ortsfesten Gebilden wie Arbeitsplattformen und Bohrinseln als auch bei Schiffen zum Einsatz. Ebenso sind Tiefsee-Arbeitsschiffe, welche für die Errichtung von Offshorebauwerken eingesetzt werden, oft als Halbtaucher ausgeführt.[6]

Halbtaucher sind definitiv das richtige, aber ich vermute SpaceX wollte mit dieser Investition warten bis sie die üblichen Probleme der Landung beheben konnten.
Dann dürfte es recht schnell über 90% bis 99.9% Zuverlässigkeit gehen.

Die Diskussion ist nicht neu:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=10338.msg225544#msg225544

Hätte im Moment aber den Vorteil dass ausgediente Ölplattformen günstig zu kaufen sein sollten 

Die derzeitigen autonomen Schiffe sind sicher nicht geeignet um darauf später die Erststufe einer BFR landen zu lassen, aber für F9/FH kann man erst mal zeigen das es geht, sobald alle technischen Unzulänglichkeiten abgestellt sind.
Ein Problem wird eine BFR sicher nicht haben, das Ding wird ganz langsam aufsetzen können.

Was man schon sehen muss ist das die Hauptstufe fast immer viel weiter weg runter kommen wird, das ist ja eher die 1,5'te Stufe einer Rakete.
Selbst die Booster erreichen vermutlich selbst bei Rückflug zum Land immer noch beachtliche Geschwindigkeiten, das können durchaus mehr als 7000km/h sein.
Die Hauptstufe selber wird vermutlich über 11000km/h (ca. 3km/s) schnell sein, da muss ein Schiff vermutlich weit über 1000km weit vom Startplatz weg.

Wegen Ersatz für das ASDS:
Man könnte auf einen ausgedienten Flugzeugträger zurückgreifen. Auf dem Flugdeck hätte man genug Platz, um die Stufe auf dem vorderen Teil zu landen und im hinteren Teil könnte man problemlos einen Hangar einrichten, der die Stufe sowie das Equipment um selbige in die Horizontale zu bringen beherbergt. Und dazwischen hätte man wahrscheinlich trotzdem noch an die hundert Meter Sicherheitsabstand. Außerdem vertragen Flugzeugträger Raketenbeschuss angeblich besser als Zivilschiffe 

Wegen Ersatz für das ASDS:
Man könnte auf einen ausgedienten Flugzeugträger zurückgreifen. Auf dem Flugdeck hätte man genug Platz, um die Stufe auf dem vorderen Teil zu landen und im hinteren Teil könnte man problemlos einen Hangar einrichten, der die Stufe sowie das Equipment um selbige in die Horizontale zu bringen beherbergt. Und dazwischen hätte man wahrscheinlich trotzdem noch an die hundert Meter Sicherheitsabstand. Außerdem vertragen Flugzeugträger Raketenbeschuss angeblich besser als Zivilschiffe 

Schonmal an die Kosten gedacht. SpaceX ist schon mit 61,2 Mio billig und möchte es noch sehr viel weiter werden. Das widerspricht sich mit dem von dir

Wegen Ersatz für das ASDS:
Man könnte auf einen ausgedienten Flugzeugträger zurückgreifen. Auf dem Flugdeck hätte man genug Platz, um die Stufe auf dem vorderen Teil zu landen und im hinteren Teil könnte man problemlos einen Hangar einrichten, der die Stufe sowie das Equipment um selbige in die Horizontale zu bringen beherbergt. Und dazwischen hätte man wahrscheinlich trotzdem noch an die hundert Meter Sicherheitsabstand. Außerdem vertragen Flugzeugträger Raketenbeschuss angeblich besser als Zivilschiffe 

Als solches find ich das eine sau geile Idee (entschuldigt die Ausdrucksweise). Das Problem ist nur das, was Blackman schreibt. Alleine die Kosten um das Schiff auf Position und wieder zurück zu bekommen dürften deutlich mehr sein als die Kosteneinsparung durch die Wiederverwendung. So ein Flugzeugträger ist ja nicht gerade ein Spritsparer und auch nicht dafür gemacht, mit nur zwei oder drei Besatzungsmitgliedern betrieben zu werden.

Aber trotzdem: Ich wäre nicht drauf gekommen und find die Idee als solches echt super.

Mane

Bisher gibt es nach wie vor keine Indizien, die gegen die Verwendung der aktuellen ASDSs für die Falcon 9 Erststufen sprechen. Die Landung gestern hat gezeigt, daß das ASDS völlig ausreichend zu sein scheint.