Wiederverwendbarkeit der zweiten Stufe

Wie gesagt, es geht, aber die Wirtschaftlichkeit ist bestenfalls fraglich.

Man muß sich mal die verschiedenen Kombinationen anschauen, die es in Zukunft geben könnte:
- F9:
a) RTLS ohne 2.Stufen-Landung
b) Seelandung ohne 2.Stufen-Landung
c) Seelandung mit 2.Stufen-Landung
d) Expendable (vielleicht unrealistisch ab FH Verfügbarkeit)

- FH:
a) 3xRTLS ohne 2.Stufen-Landung
b) 2xRTLS + 1x Seelandung ohne 2.Stufen-Landung
c) 2xRTLS + 1x Seelandung mit 2.Stufen-Landung

Je nach Nutzlast und je nachdem, wie schnell in Zukunft die 1.Stufen Cores wiederverwendet werden können (24h), könnte ich mir bei bestimmten Kombinationen schon vorstellen, daß die Wiederverwendung der 2.Stufe wirtschaftlich sein kann.

Bei der FH fehlt mindestens noch (d) oder besser (h) oder sogar (i) {a bis i}
Wenn man z.B. wirklich mal eine neue Mission zum Pluto schicken will, könnte es sein das selbst ein Verlust eines Center-Cores eine Option wäre
und Seelandung von allen drei Boostern sowieso.

Wäre es nicht möglich das die zweite Stufe nur einen deorbit Burn macht und dann mit Fallschirmen landet? Das würde sich warscheinlich nur bei GTO missionen lohnen, aber da würde es Sinn machen oder?

Bei LEO dürfte das vom Antrieb zum abbremsen nicht schwer sein, aber je nach Bahn könnte das ganz schön lange dauern bis ein geeigneter Bahnpunkt erreicht ist damit man das Ding nicht gerade vom Mount Everrest runterholen muss.
Die Bahn zu verändern um weniger Zeit zu benötigen wird ziemlich sicher auch nicht gehen, man könnte auch sagen das ist der Gegenpart zum Startfenster, eben ein Landefenster.
Bin mal gespannt was wir da alles an Möglichkeiten sehen werden.

Bei LEO Orbits einfach 2-4 Orbits warten und die Oberstufe vor der Küste Kaliforniens herunterholen. Das ist die einfachste Lösung meiner Meinung nach. Bei der Dragon COTS 1 Mission wurde genau das mit Dragon gemacht.

Das kann nicht in jedem Fall zutreffen, die Umlaufzeit für LEO ist etwa 90min, für eine Polare Bahn wären das 24*60min/90min=16 Umläufe.

Interessant wäre es zu wissen, wie sich SpaceX den Hitzeschild vorstellt. Ein ablativer Hitzeschild dürfte keine gute Idee sein. Bei einem wiederverwendbaren Hitzeschild ist dann die Frage der Wartungskosten. Wir wissen, das beim Space Shuttle ein guter Teil der Wartungsarbeiten auf den Hitzeschild entfiel. Sollte der Hitzeschild von SpaceX genau so aufwendig gewartet werden, dann ist man ganz schnell an einem Punkt, wo die Wiederverwendung unwirtschaftlich ist.

Ich glaube auch nicht an Behauptungen wie "1. Stufe binnen 24 h erneut zum Start bereit"! Man wird jede Stufe nach der Landung gründlich inspizieren. Es geht gar nicht anders. Denn einen Fehlstart einer wiederverwendeten Stufe kann sich SpaceX keinesfalls leisten. Was nützt die ganze Wiederverwendung, wenn alle Kunden auf neuen Raketen bestehen?

Interessant wäre es zu wissen, wie sich SpaceX den Hitzeschild vorstellt. Ein ablativer Hitzeschild dürfte keine gute Idee sein. Bei einem wiederverwendbaren Hitzeschild ist dann die Frage der Wartungskosten. Wir wissen, das beim Space Shuttle ein guter Teil der Wartungsarbeiten auf den Hitzeschild entfiel. Sollte der Hitzeschild von SpaceX genau so aufwendig gewartet werden, dann ist man ganz schnell an einem Punkt, wo die Wiederverwendung unwirtschaftlich ist.

Da bin ich mir sicher, dass es nur ein einziges Material gibt das sie verwenden werden, PICA-X. Das ist zwar ein ablatives Material, soll aber bis zu 100 Wiedereintritte standhalten, bevor es erneuert werden muss.

Ich glaube auch nicht an Behauptungen wie "1. Stufe binnen 24 h erneut zum Start bereit"! Man wird jede Stufe nach der Landung gründlich inspizieren. Es geht gar nicht anders. Denn einen Fehlstart einer wiederverwendeten Stufe kann sich SpaceX keinesfalls leisten. Was nützt die ganze Wiederverwendung, wenn alle Kunden auf neuen Raketen bestehen?

Das ist keine Behauptung, sondern ein Ziel, ein Meilensteil. Wann dieses Ziel erreicht werden soll, hat EM nicht gesagt.

Warum sollte es nicht anders gehen als nach jeder Landung zu inspizieren? Ein A-380 wird auch nicht nach jedem Flug komplett inspiziert. Warum nicht? Weil die Technik ausgereift genug ist das man mit überwältigender Wahrscheinlichkeit sagen kann, dass bis zur nächsten Routine-Inspektion nicht dramatisches passieren wird (sofern alle Pre-Launch Checks erfolgreich sind). Genau da will man hin. Wie lange das aber noch dauert? Hm, mal sehen...

Mane

[...]
Zum Abbau von Geschwindigkeit gibt es 2 Möglichkeiten. Atmosphärische Bremsung oder Triebwerksbremsung.
Dank dem Fehlen von Nutzlast ist die Stufe recht leicht, aber dennoch ist die Frage, wie viel noch da ist.
Dann natürlich die Atmosphärische Bremsung. Bis zu einem gewissen Grad können die Triebwerke das aushalten, sie die Erste Stufe, mit der sie diese Grenze immer weiter austesten. Hacken hierbei ist, das die Oberstufe eine größere Düse hat, hier könnte es Zusatzdefekte geben, die Ärger machen könnten.
[...]

Dann geht die Düse halt kaputt. Die MVac kann zum Landen ja eh nicht eingesetzt werden, da zum ersten die Trockenmasse der Oberstufe mit 4t (TWR ~ 24) viel zu gering ist und zweitens eine Vakuumdüse bei Luftdruck auf ~Meereshöhe (+ zusätzlicher Staudruck) garantiert kaputt geht. Zum späteren Testen muss ja eh wieder die Vakuumglocke ab (vermutlich geschraubt), daher würde einer theoretischen Wiederverwendung eine zerstörte Vakuumdüsenglocke nicht im Wege steht.

Aber da die Falcon 9 Oberstufe ja eh nicht wiederverwendet werden soll, sondern nur zum Trainieren des Oberstufenwiedereintritt verwendet wird, nehme ich an dass der seitliche Wiedereintritt getestet wird und dann höchstens noch am Fallschirm landet. Den das kennt SpaceX noch nicht, manövrieren in der Atmosphäre und landen unter Feuer dagegen schon.

Guter Link:
https://www.reddit.com/r/spacex/comments/4fnu2l/what_it_takes_to_make_falcon_9_upper_stage/
https://images.raumfahrer.net/up077712.png

Nachdem uns SpaceX mal wieder mit mehreren Planänderungen "geplagt" hat, ist wohl klar das es keine neue Oberstufe für die F9 geben wird, aber vielleicht nutzt man später mal eine FH um einen Prototypen einer BFR/BFS Oberstufe zu testen.
Ist schon klar das dies voll getankt nicht geht, aber vielleicht zumindest mit soviel Treibstoff um damit eine erste Landung durchzuführen.

Nachdem uns SpaceX mal wieder mit mehreren Planänderungen "geplagt" hat, ist wohl klar das es keine neue Oberstufe für die F9 geben wird, aber vielleicht nutzt man später mal eine FH um einen Prototypen einer BFR/BFS Oberstufe zu testen.
Ist schon klar das dies voll getankt nicht geht, aber vielleicht zumindest mit soviel Treibstoff um damit eine erste Landung durchzuführen.

Glaube ich nicht, wäre viel zu aufwändig, allein nur einen Adapter dafür zu konstruieren, wenn das überhaupt technisch möglich ist. Man wird suborbitale Tests ohne erste Stufe irgendwo in der Wüste machen.

Das vermute ich ja auch nur ist das mir sechs Triebwerken nicht ganz so leicht und mit Vakuumtriebwerken geht das wohl garnicht.

Zitat von: tomtom am 21. September 2022, 20:41:35

Zur Ergänzung der Sammlung hier noch das Konzept, wie sich das SpaceX 2017 vorstellte:...

Ach das ist die "Bombe", die kopfüber durch die Atmosphäre stürzen sollte.  (im Gegensatz dazu halte ich Susie für einen auftriebsgestützten Rückkehrkörper) - Ob dort https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=15418.msg403895#msg403895 jemand berichten kann, warum es bis dato zu keiner Falcon-9-Oberstufenwiederverwednungs-Umsetzung kommen ist? Was sind die Gründe? Antworten gerne im verlinkten Diskussionsstrang.

Gruß   Pirx

Auf besonderen Wunsch will ich diese Frage von Pirx aus dem Susie-Thread beantworten:

Die Wiederverwendbare Oberstufe für F9 wurde nicht umgesetzt, weil:
- auch SpaceX keine endlosen Entwicklungskapazitäten hat. Und gerade zu dieser Zeit sich um viele Projekte kümmern musste.
- "Gesetz des sinkenden Grenzertrags". Die 1. Stufe wiederzuverwenden bringt erst einmal viel mehr, als die Wiederverwendung auf die 2. Stufe auszudehnen.
- wegen Starlink musste man die Startraten oben halten. Deswegen gab es nicht mehr viele Änderungen am F9 Design (wie Methanoberstufe etc)
- man konzentrierte sich zum Ende mehr auf das Starship. Lieber gleich am 'heiligen Gral' arbeiten, als noch seine Kapazitäten noch für das Rumdoktern an der F9 aufzuwenden.

- Technische Hindernisse? ...
- (man könnte auch Punkte von Oben zusammenfassen zu) lohnt sich nicht?

Soviel dazu von mir. Kann gerne ergänzt/diskutiert werden. Wir wollen Pirx doch eine möglichst gute Antwort auf seine Frage liefern 

Danke! 

Im NSF-Forum wird dieses Thema gerade auch heiß diskutiert, analysiert und duchgerechnet.
Meinung ist dort, daß sich die Entwicklung einer wiederverwendbaren 2.Stufe finanziell  nicht lohnt und F9 allgemein gegen Starship keine Zukunft haben wird.