Cross feed: Anwendung und Nutzen in der Praxis

Hi Leute
Bei meinen Gedanken zur Falcon Heavy kam mir natürlich auch das cross feed in den Sinn was aber nach Aussagen hier im Forum von Space X zu meiner Verwunderung nicht angewendet werden soll.

Aber wurde diese Technik überhaupt schon mal eingesetzt bei Raketen? Ich meine richtig im großen wo Treibstoff vom Booster zu einer anderen Stufe gepumpt wird und nicht nur im kleinen z.B. zwischen Tanks einer Stufe.
Die Technik ist sicherlich aufwendig, da man recht große Leitungen braucht und auch wohl eigene Pumpen nur dafür. Und dann noch Ventile und Lösevorrichtungen zwischen den Stufen die absolut sicher funktionieren müssen. Andererseits könnte der Nutzlastgewinn deutlich sein gerade bei einer Konstruktion wie die Falcon Heavy mit sehr großen Boostern.
Gruß Helmut

Viele Booster verfeuern aber einen anderen Treibstoff als die Zentralstufe. Gibt es außer der Delta IV Heavy überhaupt eine Rakete, die mehrere Stufen gleichzeitig mit demselben Treibstoff betreibt? Gut, die Sojus mit ihren 4 Blöcken als erster Stufe plus einer zentralen zweiten Stufe wäre da zu nennen, aber bei der eher geringen Größe der Außenblöcke würde Cross-feeding wohl auch keinen Sinn machen.

Gibt es außer der Delta IV Heavy überhaupt eine Rakete, die mehrere Stufen gleichzeitig mit demselben Treibstoff betreibt?

Jup, die russische Angara 5. Bei der Atlas V war auch mal eine Variante mit drei Cores angedacht, dass Konzept ist aber nie umgesetzt worden.

Ich hatte Raketen gemeint, die ihre Testphase schon deutlich überwunden haben, aber egal. Der Punkt ist einfach der, dass das Konzept in der Vergangenheit nur sehr wenigen Raketentypen hätte zur Anwendung gelangen können, oder anders gesagt: Es gab nur wenige Gelegenheiten.

Und wie oben schon erwähnt, steckt so manche Tücke im Konzept, die erst einmal überwunden werden will.

So einen Art Crossfeed im Großen hatte ja das Space Shuttle mit seinem externen Tank. Da mußte man zumindest die Probleme mit den Zuleitungen und der Trennung lösen.

Teilweise, würde ich sagen. Der Außentank hat ja nur die drei SSME bedient und nicht selber den Treibstoff verbrannt. Das dürfte die Angelegenheit noch einmal ein wenig komplexer machen.

So einen Art Crossfeed im Großen hatte ja das Space Shuttle mit seinem externen Tank. Da mußte man zumindest die Probleme mit den Zuleitungen und der Trennung lösen.

Ah ja! Dann ist es wenigstens nichts völlig neues und erscheint damit zumindest auf jeden Fall zügig machbar wenn man es will.
Cross feed wäre dann eine interessanter Zwischenschritt von der Falcon heavy zu einer potenziellen, zukünftigen noch größeren Rakete.

Viele Booster verfeuern aber einen anderen Treibstoff als die Zentralstufe. Gibt es außer der Delta IV Heavy überhaupt eine Rakete, die mehrere Stufen gleichzeitig mit demselben Treibstoff betreibt?[...]

Wären noch diverse Versionen der Ariane 4 (ausgemustert) und Langer Marsch (aktuelle und auch geplante) zu nennen.

Bei der Delta 4 Heavy wurde mal überlegt, die Nutzlast mit Crossfeeding zu steigern. Man hat das allerdings nie umgesetzt. Schon jetzt gibt es nur alle paar Jahre mal eine Nutzlast, die eine Delta 4 Heavy benötigt, eine weitere Steigerung der Nutzlast über die bereits vorgenommenen Verbesserungen hinaus (Einsatz des RS-68A) war offensichtlich nicht notwendig.

Die starken Verzögerungen sowohl bei der Delta 4 Heavy als auch bei der Falcon Heavy zeigen aber offensichtlich, das das Konzept mit drei Erststufen doch alles andere als einfach zu beherrschen ist. Bei der Delta 4 Heavy hat man damals vor dem Erstflug noch Monatelang an der fertigen Rakete auf dem Pad gearbeitet, auch bei SpaceX gab es vielfache Verzögerungen, die Falcon Heavy ist gegenüber den anfänglichen Planungen mittlerweile Jahre zurück. Da jetzt noch Crossfeeding einzuführen, halte ich für ein ziemliches Risiko, das würde den Träger nochmals komplizierter machen. Der Nutzen dürfte zumindest aktuell auch fraglich sein, immerhin gibt es keine Nutzlast, die die Nutzmasse der aktuellen Version der Falcon Heavy auch nur im entferntesten ausreizen könnte...

Mal sehen würde sich der Markt entwickelt.

Immerhin gut zu wissen, dass es noch aufwuchspotential gibt

Wären noch diverse Versionen der Ariane 4 (ausgemustert) und Langer Marsch (aktuelle und auch geplante) zu nennen.

Bei der Ariane 4 (und ich vermute, ebenso bei den Langen Märschen) trifft aber dasselbe zu wie bei der Sojus. Die angehängten Stufen (alias Booster) sind viel zu klein, um den Aufwand des cross feedings zu rechtfertigen. Mini-Raketenstufen, die in Nullkommanix ihren Treibstoffvorrat verfeuern, taugen einfach nicht als Treibstoffdepot für eine Nachbarstufe.

Interessant bei der Ariane 4 ist, das man sich dort beim Arbeitsgass für die Turbine der ersten und zweiten Stufe (und der Flüssigbooster) etwas besonderes hatte einfallen lassen, das in gewisser Weise Croddfeeding ähnelte: Um die Temperatur des Gases zu senken, wird nicht eine der beiden Treibstoffkomponenten im Überschuss verbrannt. sondern es wird zunächst eine kleine Menge Treibstoff im korrekten Verhältnis verbrannt. Dann wird Wasser eingespritzt, um die Dampftemperatur zu senken. Die hohen Kosten für die Treibstoffe dürften ebenfalls zu dieser ungewöhnlichen Lösung beigetragen haben. Der Tank für das Wasser befand sich in der Hauptstufe und versorgte auch die bis zu 4 Flüssigkeistsbooster mit. Hat zwar eigentlich nichts mit Cross Feeding zu tun, ist aber eine ähnliche Lösung, die bei allen Starts der Ariane 4 mit Flüssigkeitsboostern zuverlässig funktioniert hat.