Warum hat die NASA das Prinzip Space-Shuttle aufgegeben?

Klar war der Shuttel von Anfang an mit EDO geplant, nur nicht für Flüge außerhalb der LEO-Bahn.
Und an den Shuttle ( alle ) würde ja ständig " gebastelt ". Sie wurden ja regelmäßig für längere Zeit aus den Flugplänen genommen um die Technik zu  Modernisieren.

Mfg Collins

EDO kam erst nach den Challenger-Unfall. Die Endeavour bekam die Einrichtung schon beim ihren Bau eingebaut. Die anderen Fähren bekamen sie in den 90er Jahren während ihrer Überholungen.
Bei den Überholungen hat die Politik "nachgeholfen". Politiker wollten damit Arbeitsplätze sichern.
Genauso hat die Politik das Shuttle-Programm eingestellt.

Ein BEO-Eintritt wäre wahrscheinlich aber überstehbar, wenn man aufteilt.
Erst eine Hochatmosphärenbremsung, bei der man die Atmosphäre aber wieder verläst. Man bremst dabei nur genug, um in einen Orbit zu kommen, während man diesen Orbit fliegt kann der Hitzeschild durch abstrahlung wieder abkühlen.
Nach dem Orbit kommt entweder ein weiteres Hochatmosphärenbremsen mit einem weiteren, niedrigeren Orbit, oder die richtige Landung.
Da das Shuttle keinen ablativen Hitzeshild verwendete wäre das Manöver möglich.

Vielleicht wäre das nicht möglich gewesen, einen ähnlichen Gedanken hatte ich mal letztes Jahr geäußert:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=13847.0 (siehe z.B. Antwort #5 von Daniel)
Wie Collins schon schrieb, bekommt man die Hitze nicht schnell genug aus dem Shuttle raus, weshalb man sich nach dem Beginnen des Eintritts nicht länger Zeit lassen kann. Kann natürlich auch sein, daß das jetzt nicht vergleichbar ist.

Ja, das nach Innen leiten ist ein Problem.

Lösung 1: Die Umlaufbahn braucht selbst bei niedrigem Apergäum min. 1 Stunde bis zum nächsten eintauchen, bei Hochelypitschen noch länger. In der Zeit kann ein Großteil tiefer in den Hitzeschild vorgedrungene Wärme wieder nach Außen abwandern.
--> Zu tief eingedrungene Wärme verteilt sich aber im Shuttle.

Lösung 2: Ähnlich wie in 1 wird während der Freiflugphase die Wärme abgestrahlt. Diesmal wird zusätzlich eine Wärmepumpe zu einem Radiator eingesetzt um das Innere des Shuttles kühl zu halten, oder die Wärme direckt an der Innenseite des Hitzeshildes abzugreifen. Deutlicher Umbau warscheinlich notwendig.

Lösung 1B/2B: Die Freiflugphase wird durch einen kurzen Schubimpuls am Apergäum erhöht, da man so erstmal eine Weile weiter kreist, bevor man durch einen neuen Shubimpuls für die Landung erneut abbremst. Hacken hierbei ist der Treibstoffbedarf, auch wenn er gering ist.

Ps.: Ich habe das gefühl wir weichen langsam deutlich vom Thema ab, sorry an die, die sich aufregen.

Grüße aus dem Schnee

Das ist eine lustige Laien-Diskussion, die trotzdem Spass macht
Das Shuttle benoetigte schon im normalen Betrieb die recht grossen Innenflaechen der Ladeluken als Radiatoren. Wahrscheinlich sind das ganz andere (kleinere) Groessenordnungen im Vergleich zu einem Athmosphaereneintritt. Das blöde am Vakuum ist halt die echt miese Waermeableitung.
Mit deiner Methode muesste das Shuttle wohl nach jedem Tauchgang erstmal wieder eine Weile die Klappen oeffnen.

Halte mal deine Hand über eine glühende Herdplatte, wird schnell heiß, sprich viel energie, die abgestrahlt wird.
So heiß muss es nicht werden, aber Doppelte Hitze in Kelvin heißt 4Fache Absprahlung.
Die Frage ist also nur, wie lange dauert das Öffnen, bzw Schließen und wie viel Energie brauchen die Wärmetauscher, fals sie für höhere Temperatur sorgen müssen.

Da würde es sich sogar lohnen noch Solarzellen irgendwie mitzuschleppen.
Ich sehe schon den Gewichtsarlam bald leuten

Grüße aus dem Schnee

Guten Morgen,

die Idee eines wellen-reitenden Wiedereintritts wurde u.a. von der NASA analysiert. Das Ergebnis: die (immer kürzer werdenden) Freiflugphasen über der Atmosphäre reichen nicht, um die Wärme wieder loszuwerden, u.a. hier nachzulesen:
http://www.nasa.gov/connect/ebooks/coming_home_detail.html

Das Problem ist ja gerade: es gibt eben nur noch die Strahlung und keine Konvektion hilft mehr. Daher kann man im All ja so schön die Hitzetod sterben

Weil die Wärmeentwicklung beim Wiedereintritt unterschiedlich war wurde der Hitzeschild aus unterschiedlichen Materialen ausgeführt.
Soviel ich weiss könnte man die Kacheln auf der Aussenseiten mit einen Schweissbrenner erhitzen auf der Innenseite mit der blossen Hand anfassen.
Die Wärmeentwicklung im Frachtraum wurde mit einen Kühlsystem entgegengewirkt. Dieses System war nur für eine bestimmte Zeit ausgelegt gewesen.
Bei euren komischen „wellen-reitenden Wiedereintritt“ müsst ihr beachten, ob der Shuttle die dabei auftretenden Belastungen mitgemacht hätte.
Die Frage ist, was wollt ihr mit den Shuttle da oben?

Weil die Wärmeentwicklung beim Wiedereintritt unterschiedlich war wurde der Hitzeschild aus unterschiedlichen Materialen ausgeführt.
Soviel ich weiss könnte man die Kacheln auf der Aussenseiten mit einen Schweissbrenner erhitzen auf der Innenseite mit der blossen Hand anfassen. ...

Im Videobeispiel wurde zwar kein Schweißbrenner eingesetzt, das Ganze ist aber trotzdem beeindruckend:


https://www.youtube.com/watch?v=Pp9Yax8UNoM

Gruß   Pirx

die Idee eines wellen-reitenden Wiedereintritts wurde u.a. von der NASA analysiert. Das Ergebnis: die (immer kürzer werdenden) Freiflugphasen über der Atmosphäre reichen nicht, um die Wärme wieder loszuwerden, u.a. hier nachzulesen:
http://www.nasa.gov/connect/ebooks/coming_home_detail.html

Das Problem ist ja gerade: es gibt eben nur noch die Strahlung und keine Konvektion hilft mehr. Daher kann man im All ja so schön die Hitzetod sterben

Danke, tolles Dokument.
Ich habe es mal etwas reingeesen bis zum Silverbird Bomber und etwas drüber erstmal. Ja, dieser springt über die Atmosphäre, wie ein flacher Stein über die Wasseroberfläche, um trotz suborbitalspeed um die halbe Welt zu kommen. Der Gedanke neben der Streckenverlängerung war dabei, das Teile der Geschwindigkeit bei jedem Abprallen an der Atmosphäre abgebaut wird und so die finale Belastung des Hitzeschildes. Allerdings waren die Abkühlzeiten von wenigen Minuten zwischen den Skips zu kurz und es hat sich in den Jahren nach dem Entwurf die Technologie in dem Punkt nicht genügend entwickelt. Wir reden hier von ca 1940 bis 1960 rum, vielleicht etwas weiter noch.

Mein Vorschlag war allerdings, dass wenn wir mit BEO-Geschwindigkeit zurückkommen kurz durch die Atmosphäre tauchen, zb in 70 bis 100km Höhe (wild geratener Wert) und dort nur genug abbremsen um beim wieder verlassen der Atmosphäre eine Umlaufbahn mit einem Apergäum von mehreren Hundert oder gar Tausend Km höhe zu haben. Hierraus würden sich eine bis mehrere Stunden Kühlzeit, anstatt Minuten, ergeben.

@Trillian: Berechtigte Frage, bisher ging es nur darum, wie valid die behaupt ist, das Shuttle wäre für BEO-Missionen Sinnvoll nutzbar. Wobei sich die Landefähigkeit als fraglich herrausstellt, denn wenn diese Wegfallen würde wäre das Space Shuttle nicht mehr das Space Shuttle.
Mein Vorschlag als mögliche Mission Forschungsplattform beim Mond für ne weile. Nur orbital. Sprich kleine einteilige Raumstation, die wieder zurückkommt.

Grüße aus dem Schnee

Der Hitzeschild war auf einer Aluminiumhaut aufgebracht worden. Diese Haut dürfte nicht heißer werden als 177° C.
Quelle: Harry O. Ruppe: „Die grenzenlose Dimension –Raumfahrt- Band 1“, 1980 Egon Verlag GmbH
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Der Hitzeschutzschild beim Space Shuttle hat mit Abstrahlung funktioniert, d.h. die aufgenommene Wärme wurde wieder abgestrahlt. Das Problem dabei ist, es muss Zeit vergehen damit die Kacheln die Wärme wieder abgeben können. Deshalb hat die Zeit vom Entry Interface (Eintritt in die Erdatmosphäre) bis zur Landung beim Shuttle auch so lange gedauert. Die S-Kurve, die der Shuttle noch in der Hochatmosphäre geflogen ist, dienten nicht den Abbau von Geschwindigkeit oder Höhe, sondern um die Hitze los zu werden.
Die andere Art des Hitzeschutzes funktioniert auf Abschmelzung, wie beim Apollo-Programm.
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Der Space Shuttle wurde konstruiert um Nutzlast von der Erde in eine niedrige Umlaufbahn und zurück zu bringen. In den Weltraum könnte er anfangs ca. 30 t, zurück 14 t bringen.
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Ich brauche beim schreiben etwas mehr Zeit, denn die Staubbelastung ist etwas hoch.

...u.a. hier nachzulesen:
http://www.nasa.gov/connect/ebooks/coming_home_detail.html

Sehr schönes Dokument, danke für das Posten. Da steht wohl auch einiges zum metallischen TPS des Venture Stars drin. Muss ich mir alles mal in Ruhe durchlesen.

Mein Vorschlag war allerdings, dass wenn wir mit BEO-Geschwindigkeit zurückkommen kurz durch die Atmosphäre tauchen, zb in 70 bis 100km Höhe (wild geratener Wert) und dort nur genug abbremsen um beim wieder verlassen der Atmosphäre eine Umlaufbahn mit einem Apergäum von mehreren Hundert oder gar Tausend Km höhe zu haben. Hierraus würden sich eine bis mehrere Stunden Kühlzeit, anstatt Minuten, ergeben.

Für so ein Manöver gibt es in der Raumfahrt doch einen schönen Begriff: Aerocapture bzw. Atmosphäreneinfang.
Und das wofür der Silbervogel konzipiert war, klingt eigentlich nach (x-fachem) Skip-reentry, oder? Verwunderlich, das der Begriff im NASA e-book nicht genannt wird....wohl aber das Wort skip.

Verschiedene Hitzeschilde sind bekannt und meine Idee geht nur mit einem abstrahlenden Hitzeshild, einen blativen würde man nur dicker machen.
Auch ein guter Hitzeschild läst etwas Hitze nach innen durchdringen, was sorge macht, und gut 100°C sind ausreichend um sorgen zu machen.

Alles was ich zu den S-Kurven auf die schnelle fand war zur Flugbahnkorektur. Hast du eine Quelle für die S-Kurven zur Kühlung?
--
Sicher, das 30t? ich fand nur knappe 25t.


Staub?

Sorry, viele Fragen.

Grüße aus dem Schnee

Nutzlast (max.): 29.484 kg beim Start
Startplatz: KSC; Bahnneigung: 28,5°; Bahnhöhe: 185 km.
Quelle: Harry O. Ruppe: „Die grenzenlose Dimension –Raumfahrt– Band 1“, 1980 Egon Verlag GmbH
Daten beziehen vor dem ersten Flug. Es handelt sich auch nur um einen Zahlenwert, z.B. Die Fähren waren unterschiedlich schwer gewesen. Dann gab es noch Konstruktionsänderungen, die die Nutzlastkapazität noch vor den ersten Start gesenkt haben.
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Collins hatte mit seiner Antwort #123 recht gehabt
„ … Der Hitzeschild wirkt passiv; er strahlt rund 90 % der Reibungswärme sofort wieder ab und isoliert gegen weitere 5 % durch Speicherung im Schildmaterial. Der Rest der Wärme sickert während und nach dem Flug allmählich durch die Aluminiumhaut der Shuttle. …“
Quelle: Jesco von Puttkamer: „Der erste Tag der neuen Welt“; Umschau-Verlag 1981
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Das mit den S-Kurven, in der NASA-Sprache Roll Reversal genannt, da muss ich selbst noch mal was nachschauen. Weil da gibt es in einen Buch von einen Astronauten einen Fehler, den andere Autoren übernommen haben.

Ohne direkten Bezug auf eure Diskussion hier nochmal ein Link zu Vorlesungen des MIT von 2005 über die Konstruktion des Shuttles:
https://www.youtube.com/playlist?list=PL35721A60B7B57386

Inhalte:
Lecture 01: The Origins of the Space Shuttle
Lecture 02: Space Shuttle History
Lecture 03: Orbiter Sub-System Design
Lecture 04: The Decision to Build the Shuttle
Lecture 05: Orbiter Structure + Thermal Protection System
Lecture 06: Propulsion - Space Shuttle Main Engines
Lecture 07: Aerodynamics - (From Sub - to Hypersonic and Back)
Lecture 08: Landing and Mechanical Systems
Lecture 09: OMS, RCS, Fuel Cells, Auxiliary Power Unit and Hydraulic Systems
Lecture 10: The DoD and the Space Shuttle (Military use)
Lecture 11: Use of Subsystems as a Function of Flight Phase
Lecture 12: Aerothermodynamics
Lecture 13: Environmental Control Systems
Lecture 14: Ground Operations - Launching the Shuttle
Lecture 15: Space Shuttle Accidents
Lecture 16: Guidance, Navigation and Control
Lecture 17: Mission Control 1
Lecture 18: Mission Control 2
Lecture 19: Design Process as it Relates to the Shuttle
Lecture 20: EVA and Robotics on the Shuttle
Lecture 21: Systems Engineering for Space Shuttle Payloads
Lecture 22: Test Flying the Space Shuttle

Vielleicht hilft es oder bereichert eure Diskussion.

Verdammt, die Prognose meiner nächstwöchigen Arbeitsleistung ist gerade dramatisch gesunken... 

Nein im Ernst, danke für den Link!!

Hey ihr,
Ich hab mich jetzt schon etwas länger mit einer Frage auseinander gesetzt und nun ist diese auch ein Teil meiner Abschuss Prüfung also wollte ich mal fragen ob jemand Anregungen o.ä. dazu hat.
Es geht hier um die Frage ob das Space Shuttle bzw das Space Shuttle Programm unbedingt scheitern musste. Also welche physikalischen / (technischen)Gründe gibt es dazu das es letztendlich nicht auf die Dauer geklappt?
Ich bin mir etwas unsicher ich habe mir schon ein paar Sachen in meinem Kopf aber vielleicht gibt es hier ja jemanden der mir hierbei helfen kann.

Grüße SG

Edit tomtom: Thema zusammengelegt mit vorhandenem Thread

Nach zwei Komplettverlusten der Manschaft wurde das SpaceShuttle halt als zu unsicher für den Weiterbetrieb befunden und nur noch die zwingen notwendigen Starts zur Fertigstellung der ISS durchgeführt. Challanger hat gezeigt, dass ein Startabbruchsystem fehlt und Columbia, das die Hitzeschutzkacheln nicht robust genug waren. Beides ließ sich nicht ändern, daher Endete das SpaceShuttle-Progamm. Teuer war es zwar auch, aber das ist ja eher ein politisches Problem und kein technisches. Die Bewertung des Startrisikos ist natürlich auch was politisches, aber ca. 1:60 für die Verlustwahrscheinlichkeit von 7 Personen ist schon hoch.
Ein wirklich hartes technisches Kriterium gab es aber nicht. Man hätte mit viel Risiko und viel Geld weiter fliegen können.

.....

Zitat

Es war Militärisch ausgelegt (wurde zum Glück nie im Einsatz gebraucht)

Imho gab es keine konkreten Planungen, das Shuttle unmittelbar als Waffenplattform einzusetzen. Dennoch war das Shuttle militärisch unterwegs - für Experimente und Militärsatelliten.
.....

Gruß   Pirx

Konkrete Planungen gab es nicht - wohl aber gab es die diffuse Planung eines Blue-Shuttle (STS im Dienst der Air-Force). Einsatzziele: Sowjetische Killersatelliten einsammeln und das SDI-Programm...

Ich hab mich jetzt schon etwas länger mit einer Frage auseinander gesetzt und nun ist diese auch ein Teil meiner Abschuss Prüfung also wollte ich mal fragen ob jemand Anregungen o.ä. dazu hat.
Es geht hier um die Frage ob das Space Shuttle bzw das Space Shuttle Programm unbedingt scheitern musste. Also welche physikalischen / (technischen)Gründe gibt es dazu das es letztendlich nicht auf die Dauer geklappt?
Ich bin mir etwas unsicher ich habe mir schon ein paar Sachen in meinem Kopf aber vielleicht gibt es hier ja jemanden der mir hierbei helfen kann.

Welche Punkte hast du dir denn selbst ueberlegt? Wenn wir die kennen koennen wir evtl. etwas genauer darauf eingehen und ein besseres Verstaendnis dafuer entwickeln in welche Richtung es gehen sollen.

Von den Leuten hier im Forum weiss ich, dass die User jok und Mane mit die meiste Expertise ueber das Space Shuttle Programm haben, falls sie hier nicht mitlesen kannst du sie vielleicht auch mal direk ueber das Forum anschreiben.

Von den Leuten hier im Forum weiss ich, dass die User jok und Mane mit die meiste Expertise ueber das Space Shuttle Programm haben, falls sie hier nicht mitlesen kannst du sie vielleicht auch mal direk ueber das Forum anschreiben.

Hallo,

ich glaube wer hier aus dem Forum am direktesten dran war an den Shuttle-Starts, war KSC. Ich habe seine Beiträge damals immer als absolut fundiert empfunden, vermutete auch, dass er sogar beruflich da irgendwie verbunden war. Gibt es KSC noch? Gepostet hat er hier leider schon lange nichts mehr.

Gruß
Excalibur

Kleine Korrektur: Mane heisst hier im Forum m.hecht. 

Das STS war ursprünglich als wesentlich kleinere Einheit geplant.

Um das DoD ins Boot zu holen, hat die NASA einer Designänderung zugestimmt, die das STS zu der (unsicheren) komplexen großen Maschine machte, wie wir sie erlebt haben.
Hintergrund war die Vision des DoD einer sehr interessanten militärischen Überraschungsmission (Baseline Reference Mission 3) gegen die Sowjets in einem Single-Orbit-Flug. Dafür war zusätzliche Querreichweite Bedingung. Dafür wurde das STS letztendlich ausgelegt.

Im Ergebnis wurde das STS für eine Mission entworfen, die, nicht zuletzt wegen politischer Risiken, nie stattfand.

Ironischerweise führten die Befürchtungen der sowjetischen Militärs hinsichtlich genau einer solchen Fähigkeit des STS zur Entwicklung der OK-1K (Erzeugnis 11F35).
 
Scott Manley stellt diese interessante Mission hier vor:

https://www.youtube.com/watch?v=_q2i0eu35aY .

Hey ihr,
Ich hab mich jetzt schon etwas länger mit einer Frage auseinander gesetzt und nun ist diese auch ein Teil meiner Abschuss Prüfung also wollte ich mal fragen ob jemand Anregungen o.ä. dazu hat.
Es geht hier um die Frage ob das Space Shuttle bzw das Space Shuttle Programm unbedingt scheitern musste. Also welche physikalischen / (technischen)Gründe gibt es dazu das es letztendlich nicht auf die Dauer geklappt?
...

Man könnte viele Gründe finden, warum das Space Transportation System gescheitert ist.

Man sagen das der Space Shuttle einfach schlecht geredet worden ist.

Als mit den Space Shuttle noch kommerzielle Satelliten gestartet worden sind, kam es vor das Satelliten nicht ihre geostationären Orbit erreicht haben --> Versagen der jeweiligen Oberstufen.
Starts müssten verschoben oder ganze Flüge gestrichen werden --> Probleme mit der Nutzlast oder deren Oberstufe
Dann gab es natürliche zahlreiche technische Probleme --> dies kam zum Teil durch schlecht ausgebildetes Personal zu Stande.

Aber diese Pannen wurden grundsätzlich den Space Shuttle zugeschrieben, aber eigentlich hatte er nichts damit zu tun gehabt.

Das Space Transportation System ist über einen Zeitraum von 30 Jahren eingesetzt worden. In dieser Zeit haben die US-Regierungen immer wieder die Industrie aufgefordert ein Nachfolgeprojekt auf den Weg zu bringen. Nur die Industrie hatte nichts zu Stande gebracht,  wahrscheinlich waren in der Zwischenzeit die Außerirdische mit deren Hilfe die Amerikaner auf dem Mond kamen ausgestorben  .

1985 oder 86 wollte die US-Regierung den Shuttle II haben, er sollte Mitte der 1990er Jahren einsatzbereit sein.
Mitte 1990er Jahre sollte es mit Single stage to orbit (SSTO) in den Orbit gehen.
Danach wollte man mit den Orbital Space Plan (OSP) den Space Shuttle ablösen.
Auch als US-Präsident Bush nach den Columbia-Unfall das endgültige Ende des Space Transportation System angekündigt hatte,  hat die Industrie auf die Rückkehr der Außerirdischen gewartet  .

Durch den Wegfall des Space Transportation System sollte die bemannte Raumfahrt privatisiert werden.