Falcon 9 v1.1 Jungfernflug mit CASSIOPE

Mit dem Ansatz Kostensenkung durch Wiederverwendung sind leider schon viele ziemlich auf die Nase gefallen.

Die hatten aber nicht Elon Musk.

Aber inzwischen sind wir ja viel weiter propagiert wird ja 1000-fache Wiederverwendung um die Startkosten auf 1/1000 zu senken.

Das ist nur eine Zielvorstellung. Was sie im Moment erreichen können und wollen, ist was ganz anderes. Man muß das unterscheiden.

Mit den genutzten RP1 Triebwerken ist möglicherweise nur 5-10 mal Nutzung ohne Grundüberholung realistisch. Mindestens 5x die Flugdauer hat man ja wohl schon getestet.

Mit Methan-Triebwerken wird man da einen großen Schritt Richtung mehr Flüge machen können. So wie die Situation im Augenblick ist, muß man aber noch an ganz andere Kostenfaktoren ran, wenn es viel billiger werden soll. Nutzlastintegration darf einfach nicht Wochen bis Monate dauern. Auch die Pad-Kosten spielen eine viel zu große Rolle.

Aber zurück zur ersten Falcon 9 1.1. Für die geplanten Tests muß die Stufe auch eine eigene Avionik haben, einschließlich der dazugehörigen Software. Wie wir aus dem Link zu einem Interview mit dem Avionik-Software Entwicklungschef bei SpaceX wissen, kommt der Mann von der Spieleentwicklung. Der kann sowas.

Wenn ich es mir recht überlege, muß man nur noch die Landebeine einbauen, dann hat man alle Komponenten für Falcon 9R an Bord. Man muß dann "nur noch" die benötigte Treibstoffmenge reservieren, das Flugprofil festlegen und los gehts mit der Wiederverwendbarkeit. Der Knackpunkt ist der Wiedereintritt in die Atmosphäre.

Hab ich was übersehen?

Auf dem Jungfernflug wird die erste Stufe nach Brennschluss mit Kaltgasdüsen umdrehen, mit den Haupttriebwerken abbremsen (um in die Atmospäre langsamer einzutreten) und eine Landung auf dem Meer versuchen(!!!!!!!!). Dabei wird sie natürlich versinken, aber das dient als Test für spätere Landlandungen. Das heißt offenbar Wiedereintritt mit Düsen zuerst.

Das wäre super. Als jugendlicher las ich Mark Brandis - eine deutsche SciFi-Reihe -, dort landeten die Raumschiffe auch mit dem Triebwerk zuerst - natürlich war das eher mit einer Super-Dragon zu vergleichen, statt mit der ersten Raketenstufe -. Es ist einfach wunderbar in einer Zeit zu leben, wo diese Konzepte, die mich als jugendlicher schon so faszinierten, auch wirklich Realität werden. Für mich macht SpaceX wirklich Träume war und schon dafür wünsche ich den Teams viel Erfolg.

Bin wirklich sehr gespannt...

@Führerschein

Also wenn sie allein schon 5 mal ohne Grundüberholung schaffen ist es eine Errungenschafft. Endlich bewegt man sich in die richtige Richtung. Schritt für Schritt wie es sich für eine nachhaltige Entwicklung nun mal gehört.

@KlausLange

Als jugendlicher las ich Mark Brandis

Es kennt noch jemand Mark Brandis!!! Held meiner Jugend. Mann ist das lange her.
Sorry für das OT, aber das musste jetzt einfach sein.

Elon Musk ist sicher kein Mark Brandis, aber er verbindet Visionen mit knallhartem (und bisher erfolgreichem) Business.

Für diesen ambitionerten Start- und Rückkehrversuch drücke ich alle Daumen.

Wenn ich es mir recht überlege, muß man nur noch die Landebeine einbauen, dann hat man alle Komponenten für Falcon 9R an Bord. Man muß dann "nur noch" die benötigte Treibstoffmenge reservieren, das Flugprofil festlegen und los gehts mit der Wiederverwendbarkeit. Der Knackpunkt ist der Wiedereintritt in die Atmosphäre.

Hab ich was übersehen?

Knackpunkt ist noch der Landeplatz. Die erste Stufe wird abbremsen und zu Boden sinken können, aber nicht zurückfliegen können Richtung Startplatz. Man braucht also eine Landegelegenheit in Flugrichtung. Vom Cape weg ist das schlecht, da ist ja nur noch der Ozean Richtung Osten. Man braucht also einen Startplatz weiter westlich, z.B. in Texas um dann in Florida landen zu können.

Knackpunkt ist noch der Landeplatz. Die erste Stufe wird abbremsen und zu Boden sinken können, aber nicht zurückfliegen können Richtung Startplatz. Man braucht also eine Landegelegenheit in Flugrichtung. Vom Cape weg ist das schlecht, da ist ja nur noch der Ozean Richtung Osten. Man braucht also einen Startplatz weiter westlich, z.B. in Texas um dann in Florida landen zu können.

Das erklärte Ziel ist der Rückflug zum Landeplatz und die Falcon 9 Erststufe kann das durchaus. Es kostet allerdings einiges an Treibstoff und reduziert die Nutzlast. Ich persönlich ziehe die Landung downrange auch vor, entweder auf einer Plattform im Meer oder von Texas aus in Florida. Florida setzt aber voraus, daß man da eine Landegenehmigung kriegt. Außerdem muß dann das Wetter an zwei Standorten mitspielen.

Ich schätze mal, dass eine Platform+ Rücktransportinfrastruktur der Stufe einen gar nicht so viel billiger kommen als die Nutzlast etwas zu reduzieren. Das wäre zumindest die einzig sinnige Erklärung, die mir einfällt warum man das nicht macht.

Weiß jemand, in welcher Höhe die Erststufe bei Brennschluss ist, welche Geschwindigkeit sie hat und wie weit sie vom Startplatz entfernt ist?

Wenn man es nicht ganz schafft über dem Wasser abzubremsen spricht doch eigentlich nichts dagegen, das das Triebwerk auch unter Wasser weiterläuft oder?
Wäre aber vermutlich das erste Unterwasser-Flüssigtriebwerk. Von U-Booten starten ja glaube ich nur Feststoffraketen.

Zitat von: Fabi485 am 08. März 2013, 15:49:28

Mit dem Ansatz Kostensenkung durch Wiederverwendung sind leider schon viele ziemlich auf die Nase gefallen.

Die hatten aber nicht Elon Musk.

Nun, da ist sicher was dran. Er ist ein Ausnahmetalent. Andere Unternehmer wie Jeff Bezos, die im Internet Geld ohne Ende machen, schaffen es nicht so "leicht". Blue Origin arbeitet ja auch an Wiederverwendbarkeit und mehr als ein paar Hoppser (wie Grasshopper) und ein transsonischer Flug, der leider instabil geworden und schlussendlich gescheitert ist, hat man ja im Prinzip nach 13 Jahren nicht vorzuweisen (Blue Orgin gibts länger als SpaceX...).

...

Wäre es so wie du sagst dann hätten ja in den letzten Jahrzehnten alle ihre Nutzlasten mit dem Space Shuttle gestartet, das war bis auf den Außentank vollständig wiederverwendbar.

Mit dem Ansatz Kostensenkung durch Wiederverwendung sind leider schon viele ziemlich auf die Nase gefallen.
Aber inzwischen sind wir ja viel weiter propagiert wird ja 1000-fache Wiederverwendung um die Startkosten auf 1/1000 zu senken.

Da waren die Planer des STS doch wahre Pessimisten :-)

Der Vergleich hinkt stark. Während das STS mit den damals modernsten Technologien ausgestattet wurde - das SSME ist z.B. so komplex, dass es in der Anschaffung ungefähr soviel wie eine ganze Delta II kostet - setzt man bei SpaceX auf Einfachheit.
Gerade bei den Wartungkosten könnte sich das auszahlen.

Wer wirklich auf die Nase fallen könnte sind meiner Meinung nach die etablierten Anbieter, weil sie sich so lange über SpaceX kaputtlachen bis sie auf einmal mit veralteter Hardware und ohne Aufträge dastehen.

Hallo trallala,
einem Triebwerk, das unter Wasser läuft, aber eigentlich in der Luft oder im Vakuum funktionieren soll, zerreisst es die Düse.
Auch die Raketen von U-Booten werden erst mit Druckluft oder -Gas aus dem Wasser ge"schossen", dann erst gezündet...

Gruß, HausD

Wow, die Jungs von SpaceX habens echt voll drauf!!


Dann ginge das mit Grasshopper ja deutlich schneller als gedacht!! Um Jahre!

Selbst wenn die Stufe zerberstet, und nur die Wendung klappt wäre das ja schon ein Erfolg. Wenn dann auch noch die Triebwerke über dem Wasser nochmal zünmden, das wäre dann auch klasse!

Wenn man sie dann gar wiederverwenden könnte, dann hätte man es ja geschafft... Allerdings werden die heißen Düsen im kalten Wasser thermische Risse bekommen...

Wenn man sie dann gar wiederverwenden könnte, dann hätte man es ja geschafft... Allerdings werden die heißen Düsen im kalten Wasser thermische Risse bekommen...

Es soll ja nur ein Schritt von vielen getestet werden. Die Stufe soll unbeschädigt in die dichte Atmosphäre zurückkommen. Eine zweite Zündung und sanftes Auftreffen auf die Wasseroberfläche wäre höchstens ein Bonus und Beweis, daß die Stufe den Wiedereintritt unbeschädigt überstanden hat. Um die Landung zu testen, hat man Grasshopper. Wasserung zur Wiederverwendung ist nicht vorgesehen. Dafür sollen die Stufen an Land landen, bzw. vielleicht auf einer Plattform, jedenfalls trocken.

Interssant und wichtig ist, daß Falcon 1.1 schon beim ersten Start die meisten Komponenten für die Wiederverwendung trägt. Es fehlt nur noch das Landegestell. Aber sicher werden die gewonnenen Daten noch zu Modifikationen der Hardware führen.

Zitat von: runner02 am 08. März 2013, 23:28:43

Wenn man sie dann gar wiederverwenden könnte, dann hätte man es ja geschafft... Allerdings werden die heißen Düsen im kalten Wasser thermische Risse bekommen...

Interssant und wichtig ist, daß Falcon 1.1 schon beim ersten Start die meisten Komponenten für die Wiederverwendung trägt. Es fehlt nur noch das Landegestell. Aber sicher werden die gewonnenen Daten noch zu Modifikationen der Hardware führen.

Ja genau. Falls der Tank beim Rückfall wieder durch die aerodynamischen Belastungen zerbersten sollte weiss man ja auch worans hängen würde bzw. wo man ansetzen müsste: solidere Tankstrukturen.

Zitat von: Führerschein am 08. März 2013, 23:51:52

Interssant und wichtig ist, daß Falcon 1.1 schon beim ersten Start die meisten Komponenten für die Wiederverwendung trägt. Es fehlt nur noch das Landegestell. Aber sicher werden die gewonnenen Daten noch zu Modifikationen der Hardware führen.

Ja genau. Falls der Tank beim Rückfall wieder durch die aerodynamischen Belastungen zerbersten sollte weiss man ja auch worans hängen würde bzw. wo man ansetzen müsste: solidere Tankstrukturen.

Die Tankstruktur müßte das mechanisch aushalten. Beim Start wird sie mit der Oberstufe und Nutzlast viel stärker belastet. Gegen thermische Überlastung soll ja eine Bremszündung eingesetzt werden, damit die Stufe nicht zu schnell runterkommt. Ich dachte eher an die cold gas thruster. Haben die genug Leistung/Laufdauer, um nicht nur die Drehung durchzuführen, sondern auch danach noch die Lage zu stabilisieren bis zur Landung? Das wird einerseits gebraucht, um einen vorgesehenen Landepunkt genau anzusteuern und andererseits, damit die Triebwerke möglichst genau gegen die Flugrichtung zeigen. Eine taumelnde Stufe zerbricht bestimmt. Ich hatte gedacht, man würde Dracos verwenden. Cold gas thruster sind natürlich billiger und brauchen keinen hypergolen Treibstoff. Damit ist das Handling am Pad günstiger.

Sobald die Stufe mit dem schweren Triebwerksblock voran in die dichtere Atmosphäre kommt, hilft ihr die Aerodynamik selbst bei der passiven Stabilisierung. Sie hat dann von allein die Tendenz die schwere Spitze (also die Triebwerke) in Flugrichtung zu halten. Je dichter die Atmosphäre dann wird, desto weniger aktive Steuerung ist notwendig. Wenn dann kurz über der Oberfläche zum Schwebeflug gezündet wird, geht diese passive Stabilität zwar verloren, aber dann kontrolliert der Hauptantrieb die Lage.

Sobald die Stufe mit dem schweren Triebwerksblock voran in die dichtere Atmosphäre kommt, hilft ihr die Aerodynamik selbst bei der passiven Stabilisierung. Sie hat dann von allein die Tendenz die schwere Spitze (also die Triebwerke) in Flugrichtung zu halten. Je dichter die Atmosphäre dann wird, desto weniger aktive Steuerung ist notwendig. Wenn dann kurz über der Oberfläche zum Schwebeflug gezündet wird, geht diese passive Stabilität zwar verloren, aber dann kontrolliert der Hauptantrieb die Lage.

Schon richtig, für die ersten Tests kann das genügen. Für tatsächliche Wiederverwendung und genaues anfliegen eines Landeplatzes reicht es aber nicht. Dafür muß man die Lage ganz präzise steuern für einen aerodynamischen Zielanflug. Also braucht man Thrusterkapazität für die gesamte Flugdauer. So macht es Dragon mit den Draco Thrustern, Erst die Fallschirmphase begrenzt die Genauigkeit. Die Landephase kann höchstens noch ein paar hundert Meter Fehler ausgleichen. Wenn die Stufe das mit cold gas thrustern schafft, wäre es natürlich ein großer Vorteil gegenüber Dracos.

Große Abweichungen kann man mit "ein bisschen RCS" nicht ausgleichen. Einmal hat es wenig Leistung (Impuls). Das geht aber auch prinzipiell nicht, da die Raketenstufe grundlegend einen Anstellwinkel 0° zur Luft braucht, sonst zerbricht sie. Selbst vollgetankte Raketen steigen mit =° Anstellwinken durch die Atmosphäre. Nur am Anfang, wenn sie langsam sind, machen sie ein kurzes Rollmanver, um den "gravity-turn" einzuleiten. "Querfliegen" während des Rücksturzes ist quasi nicht möglich, sondern man muss der ballistischen Kurve folgen, einem umgekehrten "gravity-turn" des Starts. Manövrieren wäre dann wirklich erst über der Oberfläche möglich, wenn man nur noch langsam sinkt, oder gar nicht mehr sinkt.

Große Abweichungen kann man mit "ein bisschen RCS" nicht ausgleichen. Einmal hat es wenig Leistung (Impuls). Das geht aber auch prinzipiell nicht, da die Raketenstufe grundlegend einen Anstellwinkel 0° zur Luft braucht, sonst zerbricht sie. Selbst vollgetankte Raketen steigen mit =° Anstellwinken durch die Atmosphäre. Nur am Anfang, wenn sie langsam sind, machen sie ein kurzes Rollmanver, um den "gravity-turn" einzuleiten. "Querfliegen" während des Rücksturzes ist quasi nicht möglich, sondern man muss der ballistischen Kurve folgen, einem umgekehrten "gravity-turn" des Starts. Manövrieren wäre dann wirklich erst über der Oberfläche möglich, wenn man nur noch langsam sinkt, oder gar nicht mehr sinkt.

Das sehe ich wirklich ganz anders. Es geht um einige km und die kann man mit minimaler Anstellung korrigieren. Wahrscheinlich wesentlich weniger als die Abweichungen, die sich aus passiver Orientierung ergeben. Irgendwie muß man ja das Ziel ansteuern. Der Triebwerksschub kann das so genau nicht, der Landeschub auch nicht. Es muß also in der Freiflugphase gesteuert werden.

Die Bremsphase für die Landung dauert keine 10 Sekunden, da kann man nichts mehr korrigieren, höchstens noch ein Überschießen der Landestelle. Überschießen der Landestelle ist aber inakzeptabel bei einer Landlandung. Beim ansteuern einer Plattform im Meer ist das was anderes.

Dass man das Ziel treffen muss, sehe ich ja auch. Ich sage aber, dass eine "normale" Raketenstufe eben keine aerodynamischen Manöver mitmacht, nur in engen Grenzen und bei geringen Geschwindigkeiten. Anstellwinkel sind eine echte Gefahr für diese Strukturen, nicht umsonst steigen Raketen mit 0 Grad auf.

Aber, beim Aufstieg beschleunigen sie auch ständig. Im Rücksturz wird es wohl so sein, dass sich eine eher niedrige Sinkgschwindigkeit der leeren Stufe einstellt. Das senkt auch wieder die aerodynamischen Lasten und eröffnet vielleicht einen größeren aerodynamischen Manöverbereich (aus Sicht der Festigkeit und Steifigkeit der Strutkur).

Ich denke, sie bekommt noch kleine Flügel später, die man verstellen kann, um den Anstellwinkel leicht zu steuern.

Das erklärte Ziel ist der Rückflug zum Landeplatz und die Falcon 9 Erststufe kann das durchaus. Es kostet allerdings einiges an Treibstoff und reduziert die Nutzlast.

Mehr Sprit hat die Falcon 9 v1.1 durch die längeren Tanks ja schon bekommen. Die Rückkehr der Stufe hat man dabei sicher berücksichtigt.

Warscheinlich wird man dann zwei Angebote machen zb. wenn man auf 10% der maximalen Nutzlast Verzichtet sinkt der Preis um 25%. (Wiederverwendung) wenn nicht dann bleibt der Preis so (keine Wiederverwendung)

Die Wiederverwendung sollte aber mehr wert sein als 25% der Rakete.