Raptor - SpaceXs Methantriebwerk

Ich denke Musk wird keine Mars-Ankündigung Ende des Jahres ohne ein "cooles Video" machen. Sehr wahrscheinlich wird er da was von Raptor zeigen, was sie bisher gemacht haben. Ob es für ein ersten Hotfiretest reicht? Vermutlich will er demonstrieren, dass es ihm Ernst ist und ein Raptortest wäre ein überzeugender Anfang.

Kann man da nicht ein paar Leute mit Kameradrohnen animieren öfter über das/die Testgelände drüber zu fliegen, wir brauchen Material

Schäm Dich 

Ich denke Musk wird keine Mars-Ankündigung Ende des Jahres ohne ein "cooles Video" machen. Sehr wahrscheinlich wird er da was von Raptor zeigen, was sie bisher gemacht haben. Ob es für ein ersten Hotfiretest reicht? Vermutlich will er demonstrieren, dass es ihm Ernst ist und ein Raptortest wäre ein überzeugender Anfang.

Ich warte unbescheidenerweise auf was ganz anderes. Daß Raptor in 3 bis spätestens 4 Jahren fertig ist, setze ich schon voraus. Ob die Erststufe dann 23 oder 28 Triebwerke hat, ist auch nicht so spannend.

Ich bin viel mehr auf das MCT-Konzept gespannt. Da entscheidet sich, ob die Mars-Idee funktioniert oder nicht.

Ja, ich weiß, ein 200t Schwerlastträger ist selbst schon was, aber eben nur die Voraussetzung für das wirklich interessante.

SpaceX hat gesagt mit der FH soll der Preis pro Kilogramm ins LEO auf ca. 2000$ sinken, mit der BFR vermutlich auf unter 1000$, alleine das wird einen riesigen Schub in der Nutzung des Alls auslösen. Schon deshalb wird es weiter gehen, weil es bezahlbar wird.
MCT ist das Ziel für Musk und ich freue mich das dies so ist, aber ich sehe das so als würde man vom Padelboot auf ein Dampfschiff wechseln, warum soll man mit etwas was so viel größer und schneller ist nur den Bodensee überqueren, wenn man damit auch nach New York fahren kann?

Um durchaus wichtige Erfahrungen zu sammeln und auch mit dem "unvollkommenen Zwischenprodukt" Geld zu machen und etwas voranzutreiben.
Rückschläge und Verzögerungen und Nichtverfügbarkeit erst "sehr spät" Könnten tödlich sein.

Für mich war es eine echt überraschende und positive Nachricht als SpaceX mitgeteilt hat dass das Raptor doch keine 7000kN sondern "nur" 2300kN haben wird. Nicht nur wegen der besten Leistung/kg, sondern weil sich daraus eine ganze Reihe weiterer Vorteile ergaben.
Ich denke SpaceX war schon viel früher bewusst das ein Methantriebwerk besser sein würde als RP-1/LOX, aber das war damals noch nicht finanzierbar.

Für mich war es eine echt überraschende und positive Nachricht als SpaceX mitgeteilt hat dass das Raptor doch keine 7000kN sondern "nur" 2300kN haben wird.

Das geht mir genauso. Auch wenn es über 20 Triebwerke für die Erststufe bedeutet. Warum nicht? Falcon Heavy hat auch 27 und an den Gedanken haben wir uns inzwischen gewöhnt.

Zwei Vorteile sind ganz wichtig. Erstens kann man mit dem Triebwerk landen, auch die Oberstufe. Zweitens kann man damit auch einen kleineren Träger bauen, wenn der benötigt wird. Dann muß man allerdings wieder die Landung der Oberstufe lösen. Das braucht dann doch ein kleineres Triebwerk.

Meinst du den dass das so schwierig wird ein Raptor runter zu skalieren?
Mit dem Simulationstool das sie dafür Entwickelt haben und ihren Erfahrungen ist das doch keine Neuentwicklung mehr?
Wenn ich mir das Space Shuttle (ohne Booster) von hinten betrachte haben sie ja auch nicht nur einen Triebwerkstype?
Noch dazu wird man Triebwerke zur Lagekorrektur zumindest in Erdnähe brauchen und die Frage was ist besser,
kleinere LCH4/LOX Triebwerke zu bauen, oder zusätzliche Tanks spendieren?

Meinst du den dass das so schwierig wird ein Raptor runter zu skalieren?

Was heißt schwierig? Es ist kein geringer Aufwand. Raptor ist extrem komplex. Ob sich das lohnt für eine geringe Anzahl?

Noch dazu wird man Triebwerke zur Lagekorrektur zumindest in Erdnähe brauchen und die Frage was ist besser, kleinere LCH4/LOX Triebwerke zu bauen, oder zusätzliche Tanks spendieren?

In die Richtung denke ich. Ein Raptor vac als Oberstufentriebwerk, auch wenn überdimensioniert. Ein druckgespeistes Methan Lagekontrollsystem für MCT müssen sie sowieso bauen. Das dann hochskaliert wie Draco > SuperDraco für die Landetriebwerke.

Die Frage ist immer noch wie groß der Aufwand wäre, eine komplette Neuentwicklung ist es ja wohl nicht. Das Hauptproblem sind ja wohl saubere Verbrennungsprozesse und das ist soweit ich weiß gerade was Resonanzen betrifft in großen Triebwerken eher schlimmer. Ich erinnere mich sowas über die Entwicklung vom Saturn V F1 gelesen zu haben.
Die Frage ist sicher brauchen sie es notwendig, wenn ja für was und wenn es z.B. nur als eine F9 V2.0 wäre bringt das genug.
Meine eigene Erfahrung sind sicher keine Raketen, aber wenn man etwas runter skaliert kann das manchmal recht einfach sein solange da kein Faktor 10 oder mehr drin steckt.
(Dumme Sache, leider ist mein Tachyonen Generator immer noch im Jahr 2385, sonst könnte ich schauen was sie am MCT verbauen werden haben sein.)

LCH4 und LOX sollen im hypotetischen "Raptor"Treibwerk verwendet werden.

Wobei der Siedepunkt von LCH4 wesetlich höher ist als der von LOX.

Eine einfache adaption von vorhadenen Kerosintriebwerken wird es nicht geben, da die Anforderungen an die Verwendeten Materialien anders aussehen.
Erst mal kähmen viele jahre Grundlagenvorschung dann verschiedene Versuchstriebwerke, dann herunterskalierte Triebwerke auf Methanbasis und wenn die ihre Einsatzberetschaft bewiesen ahben ein Raptor.


Eine Raptorbasierte Ersatzrakete in den nächsten Jahren für die Heavy kann es nicht geben, da es bis dahin kein Raptor geben wird.

Die Entwicklung von Raptor ist schon recht weit fortgeschritten. Immerhin werden Komponenten seit April 2014 in Stennis sehr intensiv getestet. Methan ist kein völlig unbekanntes Wesen. Die Temperaturen sind ähnlich wie LOX, also gut beherrschbar. Chemisch ist es wesentlich weniger problematisch als LOX.
Die Russen haben schon lange experimentelle Triebwerke mit Methan/LOX gebaut, auf der Basis von Kerosintriebwerken.

Ich wäre überrascht, wenn wir nicht nächstes Jahr Tests von Prototypen des kompletten Triebwerks in McGregor sehen würden.

Die Verbrennung findet bei höheren Temperaturen statt als bei Kerosin.

Kleine analogie:
Beim Umrüsten eines Motors von Benzin aus LPG müssen die Ventielsättel getauscht werden wegen der heißeren Verbrennung, trotzdem nimmt die prognosdizierte  Lebensdauer gegenüber Benzin ab.

Methan hat einen höheren Wasserstoffanteil als LPG die Verbrennungstemperatur liegt hier noch höher.

Wenn das mit Methan so trivial wäre wie behauptet, dann hätte es bereits von Braun eingesetzt. Von der A4 bis zum F1 war es ein lager weg und nun wird hier gehofft dass man auf anhieb ein F1 hinbekommt mit einem team welches nur ein Bruchteil der Ressourcen oder der genialität besitzt die die erste Generation der NASA hatte.

Ich würde mich ja freuen wenn was dabei raus kähme, aber die Wahrscheinlichkeit hierfür ist eher gering.

Wer sagt, es ist trivial? Aber die Materialtechnik ist heute viel weiter als damals. Vieles kann vorab im Computer simuliert werden. Komponenten werden mit 3D-Druck hergestellt. Sie können alle paar Wochen abgewandelte Prototypen testen und tun das auch. So viel ist bekannt aus SpaceX-Aussagen. In Stennis fahren sie mehrere Tests pro Woche, und das seit April 2014.

[...]
Methan hat einen höheren Wasserstoffanteil als LPG die Verbrennungstemperatur liegt hier noch höher.
[...]

Wasserstoff hat einen noch höheren Wasserstoffanteil und man kommt mit den damit betriebenen Triebwerken klar, alles eine Frage der Kühlung 
Und ja, ich schätze, von Braun und seine Zeitgenossen hatten wohl nicht den Zugang zu der nötigen Kühltechnik in Form von neuester Speziallegierungen oder High-End-Kühlkreisläufen etc.

Wer sagt, es ist trivial? Aber die Materialtechnik ist heute viel weiter als damals. Vieles kann vorab im Computer simuliert werden. Komponenten werden mit 3D-Druck hergestellt. Sie können alle paar Wochen abgewandelte Prototypen testen und tun das auch. So viel ist bekannt aus SpaceX-Aussagen. In Stennis fahren sie mehrere Tests pro Woche, und das seit April 2014.

Krass, ich wusste gar nicht, dass sie mit Raptor-Komponenten schon so häufig Tests fahren. Darüber könnten sie mal den ein oder anderen Pressebericht lancieren oder Bilder veröffentlichen. Aber ich schätze, nach dem Fehlschlag wird man sich erst mal eine Weile aus den Medien raushalten wollen

Ich glaube nicht, dass die schon so weit sind. Bevor man die Entwicklung von Raptor hochfahren kann, ist es erstmal vonnöten, die Technologie zu demonstrieren und zu beherrschen, schließlich hat SpaceX weder Erfahrung mit Full flow noch mit LCH4/LOX. Eine solche Technology Demonstration wird das, was bei E-2 derzeit gemacht wird, wohl auch sein. Die Tests von "echten" Raptor-Komponenten werden wohl erst später folgen.

Gruß
Martin

Sie testen Komponenten. Teile der Turbopumpen und der Injektoren. Einmal wurde aber auch schon von Tests in McGregor gesprochen, was bedeutet, daß sie mindestens einen kompletten Powerhead haben, wenn das stimmt.

Was soll an Methan denn so schwierig sein? Als schwierig sehe ich das Triebwerkskonzept an. Full Flow Staged Combustion ist wirklich Neuland.

Kurz: Was Führerschein sagt!

Lang: Methan(verbrennung) ist jetzt kein wunderwerk. Ja, es muss vieles verändert, neu designt oder auch völlig neu entworfen werden. Aber man hat eine Basis an Erfahrung mit Triebwerksdesign auf die man aufauen kann, hat moderne Rechnertechnik, Simulationsverfahren, besseres verständnis der chemischen, thermodynamischen und chaotischen zusammenhänge. Kann auf Rapid prototyping zurückgreifen.

Da ist das neue Turbopumpenkonzept mit dem Full Flow Staged Combustion als kritischer anzusehen.
Da wird auch mit einem Triebwerksprototyp noch einige Zeit getestet werden müssen. - Vor allem wenn man mit Hinblick auf die Wiederverwendbarkeit testet

Kurz: Was Führerschein sagt!

Lang: Methan(verbrennung) ist jetzt kein wunderwerk. Ja, es muss vieles verändert, neu designt oder auch völlig neu entworfen werden. Aber man hat eine Basis an Erfahrung mit Triebwerksdesign auf die man aufauen kann, hat moderne Rechnertechnik, Simulationsverfahren, besseres verständnis der chemischen, thermodynamischen und chaotischen zusammenhänge. Kann auf Rapid prototyping zurückgreifen.

Da ist das neue Turbopumpenkonzept mit dem Full Flow Staged Combustion als kritischer anzusehen.
Da wird auch mit einem Triebwerksprototyp noch einige Zeit getestet werden müssen. - Vor allem wenn man mit Hinblick auf die Wiederverwendbarkeit testet

Stimmt zwar alles, aber wenn die bekannten Prinzipien und Erkenntnisse aus Technologieversuchen im kleineren Maßstab auf Raptor-Größe gebracht werden, dann können neue Probleme auftauchen. Können, müssen nicht. Aber sicher ist man mit Methan weiter als mit einer völlig neuen exotischen Treibstoffkombination.

Und full-flow hat ja bisher noch keiner erfolgreich hinbekommen. Das russische RD-270 ist ja nur erfolglos getestet worden. Da ist eine Abwägung nötig zwischen zwei unterschiedlichen Gasgeneratoren und gemäßigtem Pumpendruck für full-flow ggü. nur ein Gasgenerator und exzessivem Pumpendruck für normalen Hauptstromkreislauf.

Die Verbrennung findet bei höheren Temperaturen statt als bei Kerosin.

Du irrst holleser, siehe hier:
http://www.bernd-leitenberger.de/raktreib3.shtml
Wie du siehst stimmt das so nicht, die Temperatur ist geringer als bei LH2/LOX und das beherrscht man offensichtlich.

Das Temperaturproblem ist schon lange gelöst, wie das gemacht wurde sieht man hier sehr genau (ab Minute 2):

https://www.youtube.com/watch?v=DKtVpvzUF1Y
Beim Start sieht man eine Art von schwarzen Vorhang vor dem Antriebsstrahl, bei Minute 2:20 ist dann zu sehen das dieser in kurzem Abstand verschwindet.
Dies ist die Isolierschicht von relativ kaltem Kerosin den die Innenwand schützt.

Wenn das mit Methan so trivial wäre wie behauptet, dann hätte es bereits von Braun eingesetzt. Von der A4 bis zum F1 war es ein langer Weg und nun wird hier gehofft dass man auf Anhieb ein F1 hin bekommt mit einem Team welches nur ein Bruchteil der Ressourcen oder der Genialität besitzt die die erste Generation der NASA hatte.

Ich denke es war ein Raumfahrer der gesagt hat: "ich stehe auf den Schultern von Giganten",
er hatte recht damit, SpaceX bedient sich auch der Erkenntnisse von diesen Leuten.

Nur sind seit dem noch weitere Giganten hinzugekommen, das ist mit ein Grund warum es leichter ist.

Die Frage warum damals kein LCH4/LOX Triebwerk verwendet wurde hat sicher andere Gründe.
Ein wesentlicher Grund ist, dass es für die Erststufe damals nicht viel Sinn gemacht hätte, weil man sowieso drei Stufen benötigte.
Man brauchte extrem viel Schub, das war am einfachsten als RP-1/LOX machbar weil man damit Erfahrung hatte.
Ein Kryogenes Treibwerk zu entwickeln war eh schon sehr teuer und absolutes Neuland, zwei hätte damals den Rahmen gesprengt.
Noch dazu macht das für die Zweitstufe keinen Sinn mehr, wenn man eh schon ein LH2/LOX Triebwerk benötigte für die dritte Stufe.

Bei gleichen Voraussetzungen würde es heute genauso aussehen, weil Raptor nur dann Sinn macht, wenn das Ding nicht bei jedem Start im Meer versenkt.
Dafür ist so ein Triebwerk dann immer noch zu teuer.
Man kann das gut an SLS sehen, die wollen das SSME wiederverwenden und das ist einfach saumäßig teuer. Die Delta nutzt ebenfalls so ein ähnliches Triebwerk, ebenfalls sehr teuer.

Raptor wird viel Geld gekostet haben bis man 100% damit zu Frieden sein wird,  aber ich stimme Führerschein zu, das dauert nicht mehr sehr lange.

Wer die full scale oxidatorreiche Vorbrennkammer auf einem Bild in Aktion sehen will
http://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/septemberlagniappe2.pdf

NASA-SpaceX testing partnership going strong
Lagniappe Magazine September 15, 2015

When SpaceX sought a partner to conduct testing for development of the company’s ambitious Raptor rocket engine, its focus naturally fell on the versatile high-pressure test stands at NASA’s Stennis Space Center.

In the spring of 2014, NASA and the company, which also had support from the Mississippi Development Authority and the Hancock County Port and Harbor Commission, officially launched a testing partnership with a ribbon-cutting at the E-2 Test Stand at Stennis. Stennis Director Rick Gilbrech characterized the collaboration as “opening new doors of commercial space exploration.”

As the summer of 2015 draws to a close, the ongoing testing agreement is paying off. SpaceX completed a successful round of main injector testing in late 2014. Earlier this summer, the company and the E-2 Test Stand team achieved another milestone, completing a full-power test of the oxygen preburner component for the new engine.

Additional preburner testing has continued throughout the summer.

“This is a very exciting and unique partnership,” explained NASA Project Manager Randy Holland, who manages the SpaceX test collaboration at Stennis. “Other test partnerships involve private companies that are funded from NASA, but this project is strictly private industry development for commercial use.”

The company is developing a Raptor staged combustion engine to eventually power unprecedented flights to Mars. As envisioned, the methane-fueled engine will be one of the highest-performing in the world, said Jeff Thornburg, senior director of propulsion engineering for SpaceX.

The article being tested is the first preburner component developed by SpaceX and the first full-scale component developed for the Raptor engine. Hitting the full-power mark in June was a major milestone.

“With a preburner, you’re always focused on reliable ignition and proper temperature distribution for the pump turbines,” Thornburg explained. “In this case, the test article and test facility performed very well. The two teams really have worked well together and are hitting their stride. This is just a great spot to do development testing.”

The preburner was installed on the E-2 stand in mid-April. By the end of August, SpaceX and the Stennis test team had conducted 76 hot fire tests on the component, totaling 399.36 seconds. “This is pure research and development testing,” said Stephen Rawls, who is NASA test conductor for the project. “You focus on firing the article at a steady state and collecting performance data.”

“There are not a whole lot of high-pressure test facilities around, and we wanted to find a site and team that were small and nimble,” Thornburg noted. “Also, the interplay between the test article and test facility is no trivial matter; it must be right to ensure collection of good data. Considering all factors, Stennis is really the best spot for us to be.”

Both Holland and Thornburg are optimistic about the partnership continuing with future testing projects.  SpaceX has made it no secret that it hopes to launch humans to Mars during the 2020s. If that goal is achieved, Stennis will have played a key role in enabling the flights.

Nur kurz zur Info (ist OT):

Ich denke es war ein Raumfahrer der gesagt hat: "ich stehe auf den Schultern von Giganten"

Nein, sicher nicht, zumindest nicht ursprünglich:

Isaac Newton: "Wenn ich weiter sehen konnte, so deshalb, weil ich auf den Schultern von Riesen stand." - Brief an Robert Hooke, 5. Februar 1675/76(jul./greg.).
Original engl.: "If I have seen further it is by standing on ye sholders of Giants."

Der Ausspruch ist ziemlich berühmt!
(ob er der Urheber ist oder nicht, ist unbedeutend, aber daß gerade er es so ausdrückt hat, ist bemerkenswert)

SpaceX hat einen Vertrag eingefahren, um ein Raptor Oberstufentriebwerk für F9/Heavy zu entwickeln. Für MCT kann das nur positiv sein.

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

Gut finde ich ja auch das hier....

"The work is expected to be completed no later than Dec. 31, 2018"

Ein echtes Datum ist ja immer was tolles 

hihihi, ich hatte das noch nicht gelesen, aber an anderer Stelle geschrieben, 2 Jahre nach dem ersten Start der FH