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Wann startet die Falcon Heavy zum ersten Mal?

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Falcon Heavy

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Schneefüchsin

  • Gast
Re: Falcon Heavy
« Antwort #975 am: 12. Februar 2017, 22:12:52 »
Vorweg, hoffe es ist hier richtig.

Ich habe gerade ein kleines Problem mit der FH, bzw. ihren Leistungswerten, wie sie von SpaceX geliefert werden.
Mars 13,6t und Pluto 2,9t
http://www.spacex.com/falcon-heavy

Da ich gerade für die Red Dragon Mission rumrechne und interessante Werte schon hatte, wollte ich es mit einem Trip zum Pluto abgleichen und bekam in meinen Rechnungen heraus, das eine Reise zum Pluto nicht geht, laut Datenblatt der FH aber durchaus.
Auf der Suche, nach dem Fehler wurden die Probleme aber nur noch schlimmer.

Grundannahme ist, das man, egal, ob zum Mars oder zum Pluto, der Flug bis zur Trennung der Unterstufe zur Oberstufe gleich ist und beide danach einfach weiter Beschleunigen, ohne einen Erdorbit vorher einzunehmen.

Der günstigste Hohmannübergang zum Pluto bedarf einer Geschwindigkeit von 11,5km/s relativ zur Erde nach Verlassen der Erdgravitation. Dies wiederum entspricht 15,9km/s in 200km über dem Erdboden.
Ein Hohmannübergang zum Mars bedarf einer Geschwindigkeit von 2,2km/s bis 3,6km/s relativ zur Erde nach Verlassen der Erdgravitation. Dies entspricht 11,3km/s bis 11,6km/s in 200km über dem Erdboden.
Der auf dem ersten Blick seltsamem Zusammenhang zwischen den Geschwindigkeiten fern der Erde und nahe ihr liegt am Obertheffekt.

Da beide Missionen vor Zündung der Oberstufe nahezu gleich schnell sein sollten müsste man mit der Differenz der Geschwindigkeiten, einer vorher festgelegten Treibstoffmenge und dem Nutzlastgewicht recht gut die Masse der Oberstufe errechnen können. Der Gravitationsverlust dürfte vernachlässigbar sein, da er für beide Missionen auch wieder sehr ähnlich sein dürfte.

Bei einem Isp=348s und einer Treibstoffmenge von 100t komme ich aber auf nur etwas gut 840kg für die Oberstufe, was ich nicht glauben kann.
Mit 150t Treibstoff komme ich auf ca. 1010kg für die Oberstufe.
Mit 200t Treibstoff komme ich auf ca. 1160kg für die Oberstufe.

Selbst der energieaufwändigste Hohmannübergang zum Mars schlägt bei diesem Abgleich nur wenige zig kg zusätzlich raus.

Kleine Referenz: Auf NSF geht man von 5,3t aus, aber über andere Wege errechnet.
http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=41906.0

Hat jamend eine Idee, woran es liegen kann? Mir fallen nur Swing-by Manöver ein.

Grüße aus dem Schnee
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Offline tnt

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #976 am: 12. Februar 2017, 22:52:12 »
Also von KSP weiß ich dass man da mit ein paar Tricks schon noch was rausholen kann.  Von daher ist ein reiner Hohmann Transfer nur was für faule ;-)
Stichwort: Oberth-Manöver und natürlich Swing-By
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Schneefüchsin

  • Gast
Re: Falcon Heavy
« Antwort #977 am: 12. Februar 2017, 22:59:17 »
Das Oberth-Manover ist dass, was ich mit Obertheffekt meinte, wenn man im Schwerefeld der Erde beschleunigt. Außer man nimmt noch Treibstoff zu anderen Planetenvorbeiflügen mit (dies wären auch Oberth-Manöver), dies kann eine FH Oberstufe zur Zeit aber allem Anschein nach nicht.

Swing-by ist für mich in so einer Leistungsangabe eigentlich fauler Zauber, aber darauf läuft es wohl am Ende hinaus.

Grüße aus dem Schnee
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Offline Klakow

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #978 am: 13. Februar 2017, 00:39:10 »
Am wirkungsvollsten wäre ein Swing-by beim Jupiter und dabei noch zusätzlich eine Beschleunigung dicht beim nächsten Punkt.
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D.H.

  • Gast
Re: Falcon Heavy
« Antwort #979 am: 13. Februar 2017, 14:57:55 »
Könnte es nicht auch sein, dass sie für solche Missionen wie Red Dragon, den schon vorhandenen Dragon Antrieb quasi als dritte Stufe "missbrauchen"? Müssten halt mehr Treibstoff z.B. im Trunk mitnehmen, oder Nutzlast opfern (reine Spekulation von mir).
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Offline Gerry

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #980 am: 13. Februar 2017, 16:09:17 »
Zitat von: D.H. am 13. Februar 2017, 14:57:55
Könnte es nicht auch sein, dass sie für solche Missionen wie Red Dragon, den schon vorhandenen Dragon Antrieb quasi als dritte Stufe "missbrauchen"? Müssten halt mehr Treibstoff z.B. im Trunk mitnehmen, oder Nutzlast opfern (reine Spekulation von mir).

Ne, der Treibstoff in der Dragon wird für die Landung gebraucht, und der ist schon sehr knapp bemessen.

@Schneefüchsin

Die Angabe zum Pluto wird einen Swing-By am Jupiter standartmäßig beinhalten. Ein reiner Hohmann-Transfer zum Pluto ist mehr als praxisfern da die Reisedauer jenseits von gut und böse wäre, die beträgt dann nämlich 80 Jahre.
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Raumcon-Realist
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Offline Sensei

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #981 am: 13. Februar 2017, 22:17:42 »
Sicher dass es ein Transfer ZUM Pluto ist und kein Flyby?
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Offline blackman

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #982 am: 13. Februar 2017, 23:26:39 »
Natürlich ist es ein Fly-By. Genauso wie die 13,6t zum Mars nur Nutzlast in das Schwerefeld ist. Kein Orbit und auch keine Landung ist da dabei.
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Offline blackman

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #983 am: 13. Februar 2017, 23:29:28 »
Nicht zu vergessen! Und das alles ohne Wiederverwendung. Also wirklich sich die Zahl so hoch gerechnet wies nur geht ;) Trotzalledem beindruckend.
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lngo

  • Gast
Re: Falcon Heavy
« Antwort #984 am: 13. Februar 2017, 23:31:27 »
Zählt die Dragonkapsel zur Nutzlast? Weil dann macht's ja Sinn, SpaceX schießt mit der Oberstufe das genannte Gewicht in das Schwerefeld, die Reddragon (aka Nutzlast) slammt durch die Atmosphäre und landet.
« Letzte Änderung: 14. Februar 2017, 01:04:17 von lngo »
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Offline Klakow

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #985 am: 14. Februar 2017, 00:47:34 »
Die13, 6t sind natürlich bin zum Einritt in die Atmosphäre und Landung, vermutlich ist da auch noch der Trunk und die Solarpanels teil der Nutzlast.
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Schneefüchsin

  • Gast
Re: Falcon Heavy
« Antwort #986 am: 14. Februar 2017, 01:20:02 »
Dragon ist Nutzlast, da es bei den Leistungsangaben nur um die Falcon 9 bzw Falcon Heavy geht.

Ich wollte noch ein Swing-by beim Jupiter berechnen, allerdings habe ich ein fieses Problem dabei.

Annahmen aus vorher erwähnter NSF-Diskusion.
Isp=348s
Treibstoff=111t
Oberstufe=5,3t

aus SpaceX Homepage:
Nutzlast zum Pluto=2,9t.

--> ich bekomme die 2,9t Nutzlast nicht mal bis zum Jupiter (direcktstart).

Ich muss das morgen alles nochmal neu nachrechnen, irgendwo ist da der Wurm drinn.

Grüße aus dem Schnee
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Offline Gerry

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #987 am: 14. Februar 2017, 12:27:10 »
Mit der Excelsheet von Bernd Leitenberger zur Ziolkokski-Gleichung komm ich auf reichlich 3,2t direkt zum Jupiter wenn man zugrunde legt dass die Heavy sehr geringe Aufstiegverluste hat. Und die Oberstufe ist meinen Daten nach etwas leichter als bei dir, nämlich nur genau 5t. Wo hast du die 5,3t her?
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Raumcon-Realist

tobi

  • Gast
Re: Falcon Heavy
« Antwort #988 am: 14. Februar 2017, 13:52:38 »
Ich habe die FH Performance schonmal nachgerechnet. Die 2,9 Tonnen zum Pluto stimmen meiner Meinung nach nur mit Jupiterflyby. Zum Jupiter passt es aber.
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Schneefüchsin

  • Gast
Re: Falcon Heavy
« Antwort #989 am: 14. Februar 2017, 21:24:14 »
@ Gerry:
Wie zuvor von hier: http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=41906.0
daher nehme ich 5,3t für die Oberstufe selbst und 111t Treibstoff.
Mit Hilfe von Isp=348s bekam ich für 13,8t Nutzlast (Marskapazität) 6,58km/s und für dV=2,9t Nutzlast (Plutokapazität) dV= 9,14km/s  allein von der Oberstufe.

Mein Gedanke hierbei ist, das die Rakete bis zur Trennung gleich fliegt (was nicht ganz stimmt, ich weiß), weswegen ich nur noch die Zeit nach der Stufentrennung betrachten muss.

Zum Mars braucht man per Hohmann mindestens 2,18km/s relativ zur Erde. Im Gravitationsfeld der Erde in Höhe von 200km entspricht dies: 11,22km/s.
Da die Oberstufe mit der leichteren Nutzlast 2,56km/s mehr dV hat währen wir bei 200km bei etwa 13,78km/s, was außerhalb des Schwerefeldes der Erde 8,29km/s relativ zur Erde sind.

Optimalerweise im Perigäum startet währen die Bahnwerte wie folgt:
Geschwindigkeit im Perigäum: 38,58km/s
Perigäum                147,09 mio km
Große Halbachse = 419,63 mio km
Apergäum =           692,17 mio km

Jupiters Perigäum liegt bei  740.52 mio km
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/jupiterfact.html

Nach dieser Betrachtung fehlen aber noch knapp 50 Millionen km. Interessant hier zu ist, das L1 von Sonne und Jupiter etwas über 50 Millionen km Richtung Sonne vom Jupiter aus liegen. Durch das überfliegen dieser Schwelle würde die Sonde es dann auch bis zum Jupiter schaffen und sogar noch zusätzlich einen kleine Kick bekommen. Was aber wohl kaum für den Weiterflug bis zum Pluto reichen dürfte.

Ein Manko meiner Betrachtung ist, das ich von einem gleichen Flug der Unterstufe ausgehe, hier liegt allerdings ein leichter unterschied doch noch vor und bedeutet noch etwas mehr dV für die Sonde.

Grüße aus dem Schnee
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Offline RonB

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #990 am: 15. Februar 2017, 14:15:53 »
Ich denke mal, bis ein Flug zum Pluto ansteht haben sich die Werte der FH soviel verändert, dass ihr das alles nochmal neu berechnen müsst ;).
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Es recht zu machen Jedermann ist eine Kunst die keiner kann.
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Offline Klakow

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #991 am: 15. Februar 2017, 15:43:36 »
Bis das soweit ist haben sie eine dritte Stufe voll betankt mit LCH4/LOX und einem Raptor das mehr als 50t mit dem Umweg über den Jupiter zum Pluto bringt und dort abbremsen kann und vielleicht noch einen Lander absetzen kann.
Man sollte eines nicht vergessen, die Lange Missionszeit kostet auch viel Geld, da ist es dann besser gleich alles per BFR+ITS ins All zu bringen um dem ganzen soviel Geschwindigkeit mitzugeben damit das ein paar Jahre weniger dauert.
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Schneefüchsin

  • Gast
Re: Falcon Heavy
« Antwort #992 am: 15. Februar 2017, 23:59:54 »
Eine Dritte Stufe oder ITS sind hier allerdings keine Option.

Sie behaupten auf ihrer Seite, das die FH dazu fähig ist, so wie sie aktuell geplannt ist.
Ich sehe zwar noch Möglichkeitene etwas mehr Performance rauszuhohlen über verschiedene Manöver. Ob es aber mit den Ausgangswerten, die ich habe reicht, Zweifel ich stark an.

Grüße aus dem Schnee
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Offline MR

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #993 am: 16. Februar 2017, 00:17:54 »
Zitat von: Klakow am 15. Februar 2017, 15:43:36
Bis das soweit ist haben sie eine dritte Stufe voll betankt mit LCH4/LOX und einem Raptor das mehr als 50t mit dem Umweg über den Jupiter zum Pluto bringt und dort abbremsen kann und vielleicht noch einen Lander absetzen kann.
Man sollte eines nicht vergessen, die Lange Missionszeit kostet auch viel Geld, da ist es dann besser gleich alles per BFR+ITS ins All zu bringen um dem ganzen soviel Geschwindigkeit mitzugeben damit das ein paar Jahre weniger dauert.

50 t zu Pluto mit der FH? Unmöglich! Selbst mit einer hochenergetischen Oberstufe a la ACES bekommst du keine 50 t zum Jupiter und dann weiter zu Pluto. Das schafft selbst SLS mit einer weiteren Oberstufe nicht.

Darüber hinaus: Je stärker du eine Sonde beschleunigst, um so mehr muss sie bei Pluto abbremsen. Da Pluto nur sehr wenig Masse und eine sehr dünne Atmosphäre hat, muss man zum Abbremsen in einen Plutoorbit sehr stark abbremsen, viel mehr als bei einem der Gasplaneten. Mit chemischen Antrieben ist das fast unmöglich. Für Ionentriebwerke fehlt eine leistungsstarke Energiequelle, die teuren RTGs mit ihren nicht mal 300 Watt reichen da nicht. Eine atmosphärische Abbremsung kommt ebenfalls nicht in Frage, dafür ist die Atmosphäre von Pluto zu dünn. Ich wünsche mir ja auch einen Pluto-Orbiter, aber das ist beim aktuellen Stand der Technik fast unmöglich. Daran kann auch SpaceX nichts ändern.
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Offline Klakow

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #994 am: 16. Februar 2017, 00:52:12 »
Ein Problem gibt es da sicher, man braucht auf jeden Fall Nuklearenergie, ansonsten friert zumindest auch LOX ein.
Die 50t müssen bis zum Jupiter, der Rest macht dann der Swing-By. Das dies möglich ist denke ich schon, sonst würde die ITS-Animation auf Europa keinen Sinn machen.

Ich dachte bei den 50t auch nicht an eine ITS, sondern an eine Oberstufe die fast nur aus zwei Tanks besteht, mit einer sehr leichten Nutzlast (1-2t).
Aber gut, man braucht dann vermutlich eine zweistufige Oberstufe, eine um mittels 1xRaptor das Ding aus GTO zum Jupiter auf den weg zu bringen, und eine kleiner um beim Pluto wieder abzubremsen.
Damit das klappt braucht man natürlich eine ganz leichte Konstruktion, damit man sehr viel deltaV hat um abzubremsen.
Oder eine Oberstufe mit einem Kernreaktor wie ihn die NASA bauen will mit 10kW oder mehr um dann mit einem Ionentriebwerk abzubremsen.
Das könnte auch ruhig ein Jahr oder länger brauchen um abzubremsen, schließlich kommt eine Sonde ja nicht gerade langsam vom Jupiter daher.

Die 50t ist auch nur mal ein Wert aus dem Bauch heraus, ich hab das nicht gerechnet ob das dann reichen könnte eine Nutzlast von 1-2t abzubremsen.

Ob es wirklich Sinn machen würde eine Sonde mit einer FH zum Pluto zu schicken, vermutlich ja, aber mehr als ein Vorbeiflug wird's damit leider auch nicht.
Aber da gibts sicher bessere Ziele, z.B. einen Rover zum Titan oder einer der anderen Eismonde.
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Offline MR

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #995 am: 16. Februar 2017, 13:54:52 »
Egal unter welchen Umständen, aber selbst mit einer zusätzlichen LH2/LOX-Oberstufe bekommst du mit einer FH keine 50 t zum Jupiter. Mit einer Methan-Oberstufe schon gar nicht. Zwar hat Methan einen höheren spezifischen Impuls als Kerosin (max 300 m/s mehr) aber immer noch deutlich weniger als Wasserstoff (rund 700 m/s weniger). Wie soll das also gehen, wenn eine FH nur 45 t in eine 200 km Umlaufbahn schafft? Selbst zum Mars bekommst du nur 10 t, mit einer weiteren LH2/LOX-Oberstufe vielleicht 20 t. Allerdings hat SpaceX keine solche LH2/LOX-Stufe. Selbst mit solche einer zusätzlichen Stufe bekommt du max 15 - 18 t zum Jupiter, und auch dann nur per Venus- und Erd-Swing-by.

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Offline Klakow

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #996 am: 16. Februar 2017, 20:12:31 »
Ich habe gesagt das bis es dazu kommen könnte das ne neue Mission zum Pluto geschickt würde, das eher auf Basis der BFR+ITS passieren wprde und genau da gehen dann auch mehr als 50t.
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Offline Sensei

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #997 am: 17. Februar 2017, 07:39:23 »
Nur sehe ich erstens den sinn einer 50t Sonde am Pluto nicht wirklich.

Und zum anderen hat dass dann nicht mehr wirklich viel mit FH oder der näheren Zukunft zu tun.
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Offline Klakow

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #998 am: 17. Februar 2017, 13:23:40 »
Es ging mir darum das man eine Sonde am Pluto abbremsen könnte, das geht aber aufgrund der hohen Geschwindigkeit nur dann wenn man in der Lage ist ein sehr großes deltaV beim Pluto zu erreichen und dazu reichen selbst vier Tonnen eben nicht aus.
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Offline RonB

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #999 am: 17. Februar 2017, 13:57:18 »
In einem Artikel stand schon mal, dass es für die F9 und die FH unterschiedliche Grundplatten für das TEL geben soll. Bei einer Aufnahme der F9 mit CRS-10 ist mit aufgefallen, dass dieses TEL nur eine Satz Halteklammern und somit sicherlich auch nur eine Bodenöffnung hat. Daraus kann man die Schlußfolgerung ziehen, dass für die FH eine andere Grundplatte verwendet wird die Halteklammern und Bodenöffnungen für alle drei Träger hat. Warscheinlich sind diese Bodenplatten austauschbar oder es gibt zwei TEL's.

http://www.spacex.com/
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