Starship/Super Heavy (ehemals BFR/ITS/MCT)

Edit, was läuft da an der Westküste ab im Zelt?
Für mich sieht das aus wie ein Ballon.

öhhm, nicht mal im Ansatz.

Hier ist nur die Konstruktionsform für das BFS im Zelt zu sehen. Anhand des Bildes und des Typs des Hubwagens wurde gezeigt, dass entgegen von Hugos Überschlag die Form recht nah an einen 9m Außendurchmesser kommt.

Aber es ist schon interessant, auf was die Reddit-Community alles achtet.

Bürgermeister von Los Angeles gibt die Produktion von BFR/BFS im Hafen von LA bekannt:
https://twitter.com/MayorOfLA/status/985931907970908161

@Sensei, ich sehe wohl schon überall aufblasbare Sachen. 

So wird das Gelände dann aussehen was SpaceX angemietet hat.


https://twitter.com/nextspaceflight/status/985994126779858944

Details (PDF):
https://www.portoflosangeles.org/Board/2018/April%202018/4_19_18_Regular_Agenda_Item_3_Transmittal_1.pdf

Ich wühle mich gerade durch ältere RedditThreads und bin da auf eine vernünftig klingende Rechnung für GTO/GEO Leistungen für das BFS gestoßen:

https://www.reddit.com/r/SpaceXLounge/comments/74zfh4/wildass_speculation_thread_20_4_tldr_a_quick/
(Spreadsheet dazu im link. Alles hoch spekulativ; Hoffe, wir hatten die Daten hier noch nicht)

LEO: 150t / 192t Treibstoff
GTO: 20t (bzw 18), *1: 112t, *2: 150t,
GEO: erst ab 2 Tankflüge möglich, 2*: 8t; 3*: 42t; 4*: 79; 5*: 142t

Und in der Größenordnung von *14 für 150t an Nutzlast auf der Mondoberfläche

* = Anzahl der Trankflüge

--->
Orbits höherer Energie kosten schnell MASSIV Nutzlast. Mittel- bis Langfristig ist wohl wirklich ein Weltraumschlepper empfehlenswert. In der ersten Linie wäre auch egal ob er mit Methan, LH2/LOX oder Ionentriebwerk betrieben wird. Hauptsache man muss statt 80t/100t Trockenmasse nur ~6-10t Trockenmasse mit sich rum schleppen..

Zumal ein solcher ein Space Tug allein schon beim verschieben von Satelliten in den ihre Zielorbits ganz praktisch wäre.

LEO: 150t / 192t Treibstoff
GTO: 20t (bzw 18), *1: 112t, *2: 150t,
GEO: erst ab 2 Tankflüge möglich, 2*: 8t; 3*: 42t; 4*: 79; 5*: 142t

Und in der Größenordnung von *14 für 150t an Nutzlast auf der Mondoberfläche

* = Anzahl der Trankflüge

Sind die Nutzlastangaben Oneway?
z.B.die 20 Tonnen GTO, ist das mit Rückkehr der Oberstufe gerechnet.
Wo sollen dann die z.B.. 14 Betankungen  für den Mondflug erfolgen. Damit der Tanker wieder zur erde kann müsste es ja im LEO passieren, sollen also 14 Tankerinhalte in eine einzige Oberstufe passen?

Ich pack das mal hier hin. Die Frage kam bei mir auf als im BFR Thread Bilder der Triebwerksanordnung des BFS gezeigt wurden.

Wenn ich das richtig sehe sind die 4 äußeren Vakuum Triebwerke, während die inneren mit kurzer Düse SL Raptoren sind? Die Frage ist wofür braucht das BFS 4 Vakuum Raptoren? Man braucht im All ja keine hohe Schubkraft/Beschleunigung, da keine Gravitationsverluste. Ein Triebwerk - das dann halt länger brennt sollte doch locker reichen? Wofür schleppt man die restlichen Vac Triebwerke mit?

Zitat von: Sensei

LEO: 150t / 192t Treibstoff
GTO: 20t (bzw 18), *1: 112t, *2: 150t,
GEO: erst ab 2 Tankflüge möglich, 2*: 8t; 3*: 42t; 4*: 79; 5*: 142t

Und in der Größenordnung von *14 für 150t an Nutzlast auf der Mondoberfläche

* = Anzahl der Trankflüge

Sind die Nutzlastangaben Oneway?
z.B.die 20 Tonnen GTO, ist das mit Rückkehr der Oberstufe gerechnet.
Wo sollen dann die z.B.. 14 Betankungen  für den Mondflug erfolgen. Damit der Tanker wieder zur erde kann müsste es ja im LEO passieren, sollen also 14 Tankerinhalte in eine einzige Oberstufe passen?

Ich zitiere mal den entsprechenden Abschnitt. Ist aber anscheinend ein rein fiktives Rechenspiel, vorher hat er sich wohl verrechnet und nochmal korrigiert:

I get a full 150 tons the lunar surface after 8 14 tanker launches, with 2 refills in LEO, then a boost of 3.5 3 km/s, then 3 refills from tankers that themselves had been refilled once three times each in LEO. This would give an additional 2 km/s of delta v to the fully loaded ship, giving it enough delta v to land on the moon and return. There may be a more optimal way to do this or I may have gotten my numbers messed up, but this was the best I could do at the moment. tl;dr about 14 tankers.

Zusammenfassung:

• 2 Betankungen im LEO
• Bahnanhebung um 3 km/s
• 3 Betankungen von Tankern, die im LEO vor der Bahnanebung ihrerseits jeweils auch 3mal beankt wurden sind
• Das soll zusätzlich 2 km/s delta-V bringen, genug, um 150 t zur Mondoberfläche zu bringen und zurückzukehren

Absolut realistisches Missionsprofil 

Wofür schleppt man die restlichen Vac Triebwerke mit?

Nach der Trennung vom Booster ist man zwar schon im Vakuum (quasi) muss aber noch Orbitalgeschwindigkeit erreichen.
Für diese Phase braucht man ausreichend Schub, um die Periapsis weit genug anzuheben, damit man nicht wieder in die Athmosphäre eintritt.

Wo ist denn die Mondberechnung her? Sehe ich nicht in dem Link oder auf Basis des SpreadSheets selbst ausgerechnet?

So viele Betankungen sind ja dann eher unrealistisch, ist die Frage wo klein die Nutzlast zum Mond sein darf um das ganze Überschaubar zu bekommen.

Ob da überhaupt noch Nutzlast übrig bleibt?
Es gibt ja keine Kraftstofferzeugung auf dem Mond.
Wenn dann der Tanker neben dem Transporter auf dem Mond landet um diesen für den Rückflug zu betanken, kommt der Tanker anschließend vermutlich selbst nicht mehr zurück.

Zitat

Wofür schleppt man die restlichen Vac Triebwerke mit?

Nach der Trennung vom Booster ist man zwar schon im Vakuum (quasi) muss aber noch Orbitalgeschwindigkeit erreichen.
Für diese Phase braucht man ausreichend Schub, um die Periapsis weit genug anzuheben, damit man nicht wieder in die Athmosphäre eintritt.

Ok, für die Aufstiegs Phase direkt nach der Stufentrennung mag das beim Start von der Erde stimmen. Ich frage mich aber ob es da nicht effizienter ist mit den SL Triebwerken nachzuhelfen bis ein Vac alleine genug Schub liefert um den Rest bis Orbitalgeschwindigkeit zu schaffen. Man verliert etwas Treibstoff Effizienz, spart aber 3 Triebwerke ein die man sonst vermutlich nicht braucht. Beim Start vom Mars dürfte ein Vac Triebwerk ausreichen. Bei interplanetaren Operationen sowieso.

Ich vermute, dass sie die SL-Triebwerke in dieser Phase eh brauchen.
Zumindest als Backup beim bemannten Flug.

Und die drei kleinen reichen für eine Mars/Mond/Erde-Landung?
-
SL wird hier in der Hilfe mit "Schwarzes Loch" angezeigt. 

Und die drei kleinen reichen für eine Mars/Mond/Erde-Landung?
-
SL wird hier in der Hilfe mit "Schwarzes Loch" angezeigt. 

Wir wollen es mal hoffen! Vakuumtriebwerke funktionieren auf SL (Sea Level aka Bodenhöhe) nicht mehr gut. Bzw gar nicht glaube ich.

Nachtrag: Es könnte sein dass die Vakuumtriebwerke für den Start eines voll betankten BFS vom Mars benötigt werden? Der Druck in Bodenhöhe auf dem Mars dürfte niedrig genug sein um gefährliche Druckstöße in den Vac Düsen zu verhindern, das ist ja quasi fast schon Vakuum.

Alleine schon aus Gründen der Redundanz müssen es mindestens zwei Vac und zwei SL Treibwerke sein. Dann noch die schon gesagte Fähigkeit, nach der Boostertrennung von der Erde aus in den Orbit zu kommen und die Startfähigkeit vom Mars bei voller Betankung. Vor allem bei letzteres dürften alle vier Vac-Triebwerke benötigt werden. Immer mit dem Hintergrund, dass EM sagte, es gibt Redundanz in jeder Flugphase.

Ich würde gerne mal die Landebeine ins Gespräch bringen.
Wie stellt sich SpaceX das vor, bzw gibts hier schon Entwürfe für das BFS?
Besonders schwierig dürfte es auf dem Mars und Mond werden, da man es hier mit unbefestigtem Boden
zu tun hat. Und bei 40 Meter Höhe des BFS benötigt man schon eine stabile und breite Standfläche.

So sieht die von Elon Musk vorgestellte Mondmission aus. Das wären 11-13 Starts. SpaceX sieht das als völlig realistisch an.



Damit wären die vollen 150t als Nutzlast zum Mond möglich und Rückflug ziemlich leer.

Es gibt aber noch zwei mögliche Missionsprofile, die von Fans berechnet wurden aufgrund der vorliegenden Angaben.

Eine Mission die nur 5 Betankungsflüge im LEO benötigt, kann danach ca. 20t auf die Mondoberfläche bringen und wieder zurückfliegen.

Eine sehr interessante Alternative von jemand bei NSF, der im Bereich Raumfahrt und Flugprofile beruflich aktiv ist. Wieder auftanken mit 5 Tankflügen im LEO. Flug in den Mondorbit zu einem Treibstoffdepot. Dort einen Teil des Treibstoffes abgeben. Auf dem Mond landen und wieder starten. Wieder am Depot anlegen und den dort abgelieferten Treibstoff zurückholen und dann zur Erde zurückfliegen. So muß der Treibstoff für Rückflug und Landung auf der Erde nicht auf dem Mond gelandet und wieder gestartet werden, sondern bleibt im Mond-Orbit. So würde eine Nutzlast von wesentlich mehr als 20t, allerdings weniger als 150t möglich mit nur 5 Tankflügen.

Alleine schon aus Gründen der Redundanz müssen es mindestens zwei Vac und zwei SL Treibwerke sein. Dann noch die schon gesagte Fähigkeit, nach der Boostertrennung von der Erde aus in den Orbit zu kommen und die Startfähigkeit vom Mars bei voller Betankung. Vor allem bei letzteres dürften alle vier Vac-Triebwerke benötigt werden. Immer mit dem Hintergrund, dass EM sagte, es gibt Redundanz in jeder Flugphase.

Dem stimme ich nur teilweise zu. Vac Triebwerke müssen nicht unbedingt redundant sein. SL Triebwerke können die Funktion eines ausgefallen Vac übernehmen. Zwar weniger effizient, aber bei mehreren Triebwerken sollte es ausreichen die Rakete in eine stabile Lage zu bringen.

Umgekehrt sieht es schlechter aus. Bei Ausfall eine SL Triebwerks kann ein Vac nur einspringen solange der atmosphärische Gegendruck nicht zu groß ist. Sonst fliegt die Vac Düse um die Ohren. Zb. beim Betrieb in der Erdatmosphäre.  Wenn es in erster Linie um Redundanz ginge müsste man die Anzahl der Vac Triebwerke soweit wie möglich reduzieren. Die letzten Infos zeigen aber eher das Gegenteil (4 Vac / 2 SL)

Die Vakuumtriebwerke haben einen ISP von 375s und 1,9 MN Schub. Der Treibstoffverbrauch ist daher 516.5 kg/s (SL Version: 525kg/s), Formel:

Quelle: WP en

Das BFS hat 1100t Treibstoff. Bei einem Treibstoffverbrauch von durchschnittlich 500kg/s pro Treibwerk (leicht gedrosselt fuer Reserven) ergibt das:
nur 1 Triebwerk laeuft: 2200s oder 36min 40s, Spitzenbeschleunigung (65t Payload) 1.2g
nur 2 Triebwerke laufen: 1100s oder 18min 20s, Spitzenbeschleunigung (65t Payload) 2.5g
4 Triebwerke laufen: 550s oder 9min 10s, Spitzenbeschleunigung (65t Payload) 5.1g
alle 7 Triebwerke laufen: 314s oder 5min 14s

Ich würde gerne mal die Landebeine ins Gespräch bringen.
Wie stellt sich SpaceX das vor, bzw gibts hier schon Entwürfe für das BFS?
Besonders schwierig dürfte es auf dem Mars und Mond werden, da man es hier mit unbefestigtem Boden
zu tun hat. Und bei 40 Meter Höhe des BFS benötigt man schon eine stabile und breite Standfläche.

Darüber habe ich auch schon nachgedacht und ich bin mir sicher, bis zur Landung auf Mars oder Mond wird es einige Designänderungen geben, das  ist ja nichts neues bei der Firma. Bei den jüngsten Renderings sieht es ja nach gerade nach unten heraus fahrenden Beinen aus.



Ich denke sie bräuchten eine größere Spannweite, aber weil man sie nicht seitlich am Rumpf anbringen kann (Hitzeschild, Aerodynamik), müssen sie unten ausfahren. Es wäre doch bestimmt möglich, sie unten ausfahren und dann seitlich abknicken zu lassen und so eine größere Spannweite erreichen.

Darüber habe ich auch schon nachgedacht und ich bin mir sicher, bis zur Landung auf Mars oder Mond wird es einige Designänderungen geben, das  ist ja nichts neues bei der Firma. Bei den jüngsten Renderings sieht es ja nach gerade nach unten heraus fahrenden Beinen aus.
Ich denke sie bräuchten eine größere Spannweite, aber weil man sie nicht seitlich am Rumpf anbringen kann (Hitzeschild, Aerodynamik), müssen sie unten ausfahren. Es wäre doch bestimmt möglich, sie unten ausfahren und dann seitlich abknicken zu lassen und so eine größere Spannweite erreichen.

Ja, die Beine auf den Renderings funktionieren vielleicht auf einer betonierten Landefläche, aber sicherlich nicht auf dem Mond oder Mars.
Wenn da ein Bein leicht einsinkt kippt das Teil um.
Der Schwerpunkt dürfte bei der BFS auch ziemlich weit oben liegen bzw. oberhalb der Mitte, wenn sie voll beladen ist.
Wenn man bedenkt dass der meiste Treibstoff beim Aufsetzen verbraucht wird, dann ist in der Mitte nicht mehr viel Gewicht.
Dafür befindet sich aber sehr viel Gewicht oben, denn da ist ja die Nutzlast und die Druckkabine.
Unten sind dann die Triebwerke als "Gegengewicht".

Wenn da ein Bein leicht einsinkt kippt das Teil um.

Ich vermute, daß man da eine "aktive Beintechnik"  einsetzen wird. Ich meine damit, daß die "Ausfahrlänge" aktiv hydraulisch gesteuert und so dem Untergrund angepaßt wird. Das hat natürlich Grenzen, und eine mechanische Verbreiterung der Basis ist sicher eine weitere Option.

Zitat von: Sensei

LEO: 150t / 192t Treibstoff
GTO: 20t (bzw 18), *1: 112t, *2: 150t,
GEO: erst ab 2 Tankflüge möglich, 2*: 8t; 3*: 42t; 4*: 79; 5*: 142t

Und in der Größenordnung von *14 für 150t an Nutzlast auf der Mondoberfläche

* = Anzahl der Trankflüge

Sind die Nutzlastangaben Oneway?
z.B.die 20 Tonnen GTO, ist das mit Rückkehr der Oberstufe gerechnet.
Wo sollen dann die z.B.. 14 Betankungen  für den Mondflug erfolgen. Damit der Tanker wieder zur Erde kann müsste es ja im LEO passieren, sollen also 14 Tankerinhalte in eine einzige Oberstufe passen?

Nein, die 20t Treibstoff für die Landung sind schon mit dabei - was 105t Rückkehrmasse bedeutet.

In ein BFS passen etwa 1100t Treibstoff, ein Tanker bringt etwa 190t hoch. Es passen also 'NUR' ~5,7 Tankerladungen in einen leeren BFS

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Mein Kernpunkt war ja auch zu zeigen wie stark die Nutzlast in höheren Orbits sinkt oder umgedreht die Notwendigkeit von Tankerflügen steigt.
Die Raketengleichung kann manchmal schon ein 'Arsch sein'. Und überall 105t Raumschiff+Landetreibstoff mit sich rum schleppen birgt erhebliche Nachteile.
Mittelfristig muss man sich da wohl wirklich was anderes überlegen

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Nicht direkt vergleichbar, aber die Gegenüberstellung ist schon interessant

BFS: 12*150t = 1800t LEO-Äquivalente Nutzlast, 255t auf dem Mond, 85t zurück zur Erde

Apollo11: 120.2t im LEO, 5t auf dem Mond, 5,5t zurück zur Erde.