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

Ich weiß auch nicht Leute, aber ich denke "richtige" Raumfahrt werden wir erst erleben wenn
man die Schwerkraft aufheben bzw. beeinflussen kann.

Es wird gerade ein Raumschiff gebaut um fremde Planeten zu besiedeln. Wenn das keine "richtige" Raumfahrt ist was dann?
Für die Erde wird es niemals die Variante geben die du dir vorstellst. Das gute dabei ist aber, das das Problem wirklich nur auf der Erde eines ist. Im Grunde kann man mit dem Starship allein ein Großteil des  Sonnensystems bereisen, so lang man die Verbrauchsmaterialen auftreiben kann (Tankfüllung, Sauerstoff etc).

Hauptsächlich auf der Erde hat man halt das große Schwerkraft Problem für das man die Super Heavy braucht.

So ich bin auch mal wieder da und leider nicht ganz auf dem laufenden. Ich dachte die wollen das SS aktiv kühlen. Dann sollte die SS Struktur doch in einem handhabbaren Rahmen bleiben. EM sagte doch mal was, dass die Aktivkühlung so funktionieren soll, dass die Struktur nur unwesentlich erwärmt wird. Dann gäbe es ja auch nicht das Ausdehnungsproblem (zumindest nicht so sehr)

Die aktive Kühlung soll jetzt nur an besonders noralgischen Punkten erfolgen und nicht über die voll Luv-Fläche.

Das dürfte gerade für die Wiedereintrittsseite schwierig werden, hier muss man mit Temperaturen jenseits 1300K rechnen, da bleibt es sicher nicht bei 15cm, eher einen halben Meter oder mehr.

1300k über die ganze Schiffslänge? Mal sehen ob es wirklich so kommt.

So ich bin auch mal wieder da und leider nicht ganz auf dem laufenden. Ich dachte die wollen das SS aktiv kühlen. Dann sollte die SS Struktur doch in einem handhabbaren Rahmen bleiben. EM sagte doch mal was, dass die Aktivkühlung so funktionieren soll, dass die Struktur nur unwesentlich erwärmt wird. Dann gäbe es ja auch nicht das Ausdehnungsproblem (zumindest nicht so sehr)

Aktiv kühlen, mit Methan, ja. Aber nur im unbedigt nötigen Maß. Es werden ja ausschließlich hitzefeste Materialien verbaut. Kein Kleber, der zu heiß werden kann, wie bei herkömmlichen Hitzeschutzmaterialien. Die Edelstahl Hitzeschutzfliesen werden angeschweißt. Methankühlung nur an den am stärksten erhitzten Stellen. Die Tankhaut kann relativ heiß werden. Es ist ja kein Treibstoff mehr drin. Landungstreibstoff ist in internen separaten Tanks. Sehr heiß wird nur die Außenhaut der Hitzeschutzkacheln. Die können sich ausdehnen, es gibt ja Fugen zwischen den Kacheln.

Methankühlung ist im Triebwerksbereich natürlich kein Problem.
Aber im Bereich des übrigen Raumschiffs
Wo es jederzeit auch zu Undichtigkeiten (besonders, aber nicht nur) wegen Wärmespannungen kommen kann? Ist das Risiko für eine Schädigung der Besatzung so klein?

Klar, das Argument ist, Methan haben wir ja da. Aber normale Luft ja auch. Wäre es da vlt möglich, per Wärmeaustauscher genügend kalte Luft zum Kühlen zu nehmen?
Ja, ok, der Wärmeaustauscher bringt Zusatzgewicht. Aber ist das unakzeptabel hoch ?

Da wäre dann freilich wieder das Argument, daß Sauerstoff aggressiv mit heißem Material reagiert. Aber tut er das mit jedem Material? Da hat man doch inzwischen ziemlich beständige Legierungen.

Wichtig ist es doch, dass die Luft der Atmosphäre (Moleküle) nicht an das Material kommt, sondern dass ein "Polster" geschaffen wird, das die enorme Hitze vom Raumschiff abhält.

Hier wird es erklärt, dass eine Kohlenstoffbrühe ("Erbsensuppe") besser wäre als Wasser oder ähnliches. 
Ab Minute ca. 38

Wichtig ist es doch, dass die Luft der Atmosphäre (Moleküle) nicht an das Material kommt, sondern dass ein "Polster" geschaffen wird, das die enorme Hitze vom Raumschiff abhält.

Und wie kriegst das Kühlmedium zu den heißen Stellen ?

Wir wissen doch weder über das Material noch über den Hitzeschutz bisher genug um irgendwelche Vermutungen zur Temperatur oder gar zur Ausdehnung anzustellen.
Wenn man Musks Aussagen bedenkt scheint die Temperatur wohl kaum ein Problem darzustellen. Selbst die Aussage zur aktiven Kühlung war so ungenau das man vermuten könnte sie ist kaum notwendig.

Ich gebe auch zu bedenken das das Starship dafür entworfen ist möglichst ohne Überholung wiederverwendet zu werden. Da wird es wohl kaum grenzwertige Materialbelastungen geben.

Was ich geschrieben habe hat nichts mit grenzwertigen Bedingungen zu tun, sondern mit der Frage wie man mit der Wärmeausdehnung umgeht, denn egal ob es 500°C, 900°C oder 1300°C werden man muss das berücksichtigen.

Mir gehts eher darum das eine große Ausdehnung über die hier spekuliert wurde ja auch das Material nicht wenig bekasten würde. Für Wartungsfreiheit eher nicht so ideal.

Ich würde eher vermuten das Sie Wege gefunden haben die thermische Belastung am Rumpf zu minimieren. Wie werden wir wohl erst sehen

Erstes offizielles Rendering des Edelstahl-Starship.



https://www.teslarati.com/spacex-starship-official-render/?fbclid=IwAR1f3108Hj7QddbZnJcKEpMrJ4aix9zaof6ercxzeRGcW5_dKm-mx2kwgic

Das könnte ziemlich ähnlich der späteren Wirklichkeit sein, gerade die Flügelkanten wären dann besonders Stark belastet.

Zum Problem Wärme- / Materialbelastung bei der Landung:

Probleme der Wärmeausdehnung muß man im Auge haben und wird sie sicher berücksichtigen. Es geht genauer gesagt hauptsächlich um die relative Positionsänderung fest verbundener Teile.  Entweder man verzichtet auf solche Elemente, wo man sie nicht unbeding braucht, oder sie müssen die Relativbewegung ohne Schaden mitmachen. (Das sind die üblichen Schikanen bei Rohrleitungen und die mal mehr und mal weniger durchhängenden Drähte von Überlandleitungen die jeder kennt.)

Auf den Tankbereich einer Rakete gemünzt: wenn die Tanks keine zusätzlichen innenliegenden, längs angeordneten durchgehenden tragenden Strukturelemente haben, kann man aus dem beeindruckendem Gesamtwert der Längenveränderung  die Längenveränderung die aus diesem langen Bereich kommt schon mal herausrechnen. (Anders gesagt: die Schubstruktur interessiert die Entfernung zur Raketenspitze relativ wenig.) Der Mantel muß "nur" die "Bananenbiegung" im elastischen Bereich des Materials verkraften können. Innen längs angeordnete Leitungen müssen die bekannten Schikanen haben (bzw. müssen im Kaltzustand genügend durchhängen) und dürfen nicht zu oft längs fixiert sein. Sonst gibt es in den Tanks vielleicht noch ringförmige Versteifungen, welche dann die Ausdehnung im Querbereich mitmachen müssen.  Auch die können Dehn- oder Gleitelemente haben. Innenliegende Beruhigungsbleche in den Tanks können (wenn erforderlich) in der längsrichtung z.B. nur einseitig fixiert sein, weitere Fixierpunkte sind dann längs verschiebbar. Der Frachtbereich kann im Prinzip ähnlich ausgelegt sein.

Die konkrete Wärmebelastung ist meiner Meinung nach ein geradezu typisches Optimierungsproblem, welches man in der Testphase anhand konkreter Ergebnisse und Messdaten nach und nach lösen muß.  Je mehr die Hülle vertragen wird, desto mehr Nutzlast wird man haben. Und anfangs hat man eben genug Treibstoff dabei, um die Belastung immer nur vorsichtig kontrolliert ansteigen zu lassen. Mit anschließender Auswertung nach jedem solchen Flug. Die kritischen Punkte kennt man sicher heute schon, so daß man nicht bei Null anfängt.

Eine laienhafte Frage meinerseits:
Wieso kann Starship nicht einfach so in die Atmosphäre eintreten, wie die erste F9-Stufe? Sie tritt fast senkrecht wieder ein.

Die erste Stufe der F9 ist noch nicht in einem Orbit. Das Starship schon. Es stehen somit 6000 km/h in 70 km Höhe gegenüber 27.000 km/h in 300 km Höhe.
Man kann im Orbit auch nicht einfach so von 27.000 km/h auf 6000 km/h bremsen. Das kostet viel zu viel Treibstoff. Man nutzt somit die Luftfreibung als Bremse.

In einem Gedankenspiel mit unendlichem Treibstoff wäre es natürlich möglich. Man bremst in 300 km Höhe von 27.000 km/h auf 6000 km/h ab. Das kostet sehr viel Treibstoff. Jetzt fällt man senkrecht zur Erde und wird von der Erdanziehung immer mehr beschleunigt. Immer, wenn man 8000 km/h ist, bremst man auf 4000 km/h ab. Das wird man mehrere male machen müssen. Am Ende ist man ohne ein Hitzeschild gelandet.
In der Realität jedoch kostet dieses Landeprofil so viel Treibstoff, welchen man bereits beim Start mit schleppen muss, das es unmöglich ist.

Die erste Stufe der F9 ist noch nicht in einem Orbit. Das Starship schon. Es stehen somit 6000 km/h in 70 km Höhe gegenüber 27.000 km/h in 300 km Höhe.
Man kann im Orbit auch nicht einfach so von 27.000 km/h auf 6000 km/h bremsen. Das kostet viel zu viel Treibstoff. Man nutzt somit die Luftfreibung als Bremse.

In einem Gedankenspiel mit unendlichem Treibstoff wäre es natürlich möglich. Man bremst in 300 km Höhe von 27.000 km/h auf 6000 km/h ab. Das kostet sehr viel Treibstoff. Jetzt fällt man senkrecht zur Erde und wird von der Erdanziehung immer mehr beschleunigt. Immer, wenn man 8000 km/h ist, bremst man auf 4000 km/h ab. Das wird man mehrere male machen müssen. Am Ende ist man ohne ein Hitzeschild gelandet.
In der Realität jedoch kostet dieses Landeprofil so viel Treibstoff, welchen man bereits beim Start mit schleppen muss, das es unmöglich ist.

Vielen Dank Hugo!
Okay, das leuchtet natürlich ein.

Die erste Stufe der F9 ist noch nicht in einem Orbit. Das Starship schon. Es stehen somit 6000 km/h in 70 km Höhe gegenüber 27.000 km/h in 300 km Höhe.
Man kann im Orbit auch nicht einfach so von 27.000 km/h auf 6000 km/h bremsen. Das kostet viel zu viel Treibstoff. Man nutzt somit die Luftfreibung als Bremse.

In einem Gedankenspiel mit unendlichem Treibstoff wäre es natürlich möglich. Man bremst in 300 km Höhe von 27.000 km/h auf 6000 km/h ab. Das kostet sehr viel Treibstoff. Jetzt fällt man senkrecht zur Erde und wird von der Erdanziehung immer mehr beschleunigt. Immer, wenn man 8000 km/h ist, bremst man auf 4000 km/h ab. Das wird man mehrere male machen müssen. Am Ende ist man ohne ein Hitzeschild gelandet.
In der Realität jedoch kostet dieses Landeprofil so viel Treibstoff, welchen man bereits beim Start mit schleppen muss, das es unmöglich ist.

Für den Wiedereintritt mit 8.000km/h braucht man definitiv ein Hitzeschild. Man macht auch nichts mehrere Male, sobald man auf die Atmosphäre trifft wird kontinuierlich abgebremst.

...
Für den Wiedereintritt mit 8.000km/h braucht man definitiv ein Hitzeschild. Man macht auch nichts mehrere Male, sobald man auf die Atmosphäre trifft wird kontinuierlich abgebremst.

Man?

Google doch bitte mal Skip reentry.

Gruß   Pirx

Zitat von: BlauerPunkt am 27. März 2019, 08:50:05

...
Für den Wiedereintritt mit 8.000km/h braucht man definitiv ein Hitzeschild. Man macht auch nichts mehrere Male, sobald man auf die Atmosphäre trifft wird kontinuierlich abgebremst.

Man?

Google doch bitte mal Skip reentry.

Gruß   Pirx

Bei 8.000km/h eindeutig nicht mehr möglich.

Grüße zurück

Zitat von: Hugo am 27. März 2019, 07:44:25

Die erste Stufe der F9 ist noch nicht in einem Orbit. Das Starship schon. Es stehen somit 6000 km/h in 70 km Höhe gegenüber 27.000 km/h in 300 km Höhe.
Man kann im Orbit auch nicht einfach so von 27.000 km/h auf 6000 km/h bremsen. Das kostet viel zu viel Treibstoff. Man nutzt somit die Luftfreibung als Bremse.

In einem Gedankenspiel mit unendlichem Treibstoff wäre es natürlich möglich. Man bremst in 300 km Höhe von 27.000 km/h auf 6000 km/h ab. Das kostet sehr viel Treibstoff. Jetzt fällt man senkrecht zur Erde und wird von der Erdanziehung immer mehr beschleunigt. Immer, wenn man 8000 km/h ist, bremst man auf 4000 km/h ab. Das wird man mehrere male machen müssen. Am Ende ist man ohne ein Hitzeschild gelandet.
In der Realität jedoch kostet dieses Landeprofil so viel Treibstoff, welchen man bereits beim Start mit schleppen muss, das es unmöglich ist.

Für den Wiedereintritt mit 8.000km/h braucht man definitiv ein Hitzeschild. Man macht auch nichts mehrere Male, sobald man auf die Atmosphäre trifft wird kontinuierlich abgebremst.

Les doch mal genau, was Hugo geschrieben hat. Er schreibt, er bremst in 300km Höhe auf 6000km/h ab. Danach fällt der Flugkörper Richtung Erde und wird natürlich wieder beschleunigt. Wenn er 8000km/h erreicht (und das wird noch weit vor dem Beginn der Atmosphäre sein), bremst man wieder ab. Und DAS wiederholt man in diesem fiktiven Gedankenspiel mit unendlich Treibstoff mehrere male.

Zum konkreten Thema Wiedereintritt mit 8.000km/h und Hitzeschild:
Die erste Stufe der F9 macht genau das. Ja, einige Stellen im Triebwerksbereich (die F9 tritt mit den Triebwerken voran ein) sind hitzegeschützt. Klar. Auch die Gridfins sind belastet (weshalb sie ab der Block 5 nicht mehr aus Aluminium sind). Aber als Hitzeschild im klassischen Sinn kann keine Rede sein.

Mane

... sobald man auf die Atmosphäre trifft wird kontinuierlich abgebremst.

Auch das ist nicht korrekt. Je nachdem in welcher Höhe und bei welcher Geschwindigkeit die F9 den Entry-Burn macht, ist die Luft NACH dem Burn noch zu dünn um den Booster abzubremsen. Die Geschwindigkeit nimmt dann zuerst wieder zu bis der Booster in so dichter Luft ist dass er abgebremst wird.


Hier am 4:25 zu sehen (Geschwindigkeit rechts oben beachten):


Hier am 23:10 zu sehen:


Ich kann dir gerne noch mehr Videos raussuchen. Kannst aber auch selber machen (Youtube -> SpaceX Kanal).

Beides male befindet sich der Booster bereits in einer Höhe von 25km bis 40km! Also weit weit weg von den 300km die Hugo geschrieben hat und trotzdem beschleunigt der Booster nach dem Ende des Entry-Burns.


Mane

Och, BlauerPunkt, bitte nicht schon wieder.

1. Das gehört alles nur noch am Rande zum Thema Starship!
2. Werf doch bitte keine Definitivaussagen einfach so in den Raum. So wollen wir hier nicht diskutieren.
Wenn du anderer Ansicht bist kannst du das gerne darlegen. Aber das ist dann deine Meinung über die man auch diskutieren können sollte.
3. Versuch bitte zu erfassen um was es deinem Diskussionspartner geht und gehe dann darauf ein.

Und, um zu zeigen das deine Aussagen längst nicht so definitiv sind:
a.) das russische Avangard fliegt 3,100 m/s, die X-20 sollte 28,165 km/h und der Sänger Silbervogel 21,000 km/h fliegen
b.) von Wiedereintritt bei 8000 km/h redet auch keiner. Selbst die 4000 km/h kamen nur in einem Gedankenexperiment vor mit dem Hugo eigentlich was anderes zeigen wollte (unterschied von Orbitalgeschwindigkeit und F9 Erststufengeschwindigkeit)

Zitat von: BlauerPunkt am 27. März 2019, 08:50:05

Zitat von: Hugo am 27. März 2019, 07:44:25

Die erste Stufe der F9 ist noch nicht in einem Orbit. Das Starship schon. Es stehen somit 6000 km/h in 70 km Höhe gegenüber 27.000 km/h in 300 km Höhe.
Man kann im Orbit auch nicht einfach so von 27.000 km/h auf 6000 km/h bremsen. Das kostet viel zu viel Treibstoff. Man nutzt somit die Luftfreibung als Bremse.

In einem Gedankenspiel mit unendlichem Treibstoff wäre es natürlich möglich. Man bremst in 300 km Höhe von 27.000 km/h auf 6000 km/h ab. Das kostet sehr viel Treibstoff. Jetzt fällt man senkrecht zur Erde und wird von der Erdanziehung immer mehr beschleunigt. Immer, wenn man 8000 km/h ist, bremst man auf 4000 km/h ab. Das wird man mehrere male machen müssen. Am Ende ist man ohne ein Hitzeschild gelandet.
In der Realität jedoch kostet dieses Landeprofil so viel Treibstoff, welchen man bereits beim Start mit schleppen muss, das es unmöglich ist.

Für den Wiedereintritt mit 8.000km/h braucht man definitiv ein Hitzeschild. Man macht auch nichts mehrere Male, sobald man auf die Atmosphäre trifft wird kontinuierlich abgebremst.

Les doch mal genau, was Hugo geschrieben hat. Er schreibt, er bremst in 300km Höhe auf 6000km/h ab. Danach fällt der Flugkörper Richtung Erde und wird natürlich wieder beschleunigt. Wenn er 8000km/h erreicht (und das wird noch weit vor dem Beginn der Atmosphäre sein), bremst man wieder ab. Und DAS wiederholt man in diesem fiktiven Gedankenspiel mit unendlich Treibstoff mehrere male.

Zum konkreten Thema Wiedereintritt mit 8.000km/h und Hitzeschild:
Die erste Stufe der F9 macht genau das. Ja, einige Stellen im Triebwerksbereich (die F9 tritt mit den Triebwerken voran ein) sind hitzegeschützt. Klar. Auch die Gridfins sind belastet (weshalb sie ab der Block 5 nicht mehr aus Aluminium sind). Aber als Hitzeschild im klassischen Sinn kann keine Rede sein.

Mane

Stimmt, da habe ich mich etwas verlesen. So würde man das aber auch nicht machen. Man würde einmal kurz brennen, um den Orbit zu verlassen, und dann einmal (mit vollem Schub) sehr lange, so getimet, dass man bei Wiedereintritt die gewünscht Geschwindigkeit hat.

Die Falcon 9 tritt Triebewerke-voraus in die Atmosphäre ein, und dort sind sehr wohl Hitzeschilder vorhanden. Der Rest der Rakete erhitzt nicht so stark. Das Starship würde aber auf dem Bauch eintreten und würde daher sehr wohl Hitzeschilder benötigen. Außer die Stahlwände sind dick genug, sodass sie auch bei mehreren Hundert Grad C noch stabil bleiben. Da wäre ein Hitzeschild vermutlich aber die gewichtseffektivere Lösung.

So würde man das aber auch nicht machen.

Nochmal lesen bitte! Vor allem das "Gedankenspiel mit unendlichem Treibstoff" beachten. Logisch würde man das so nicht machen. Hugo wollte ja nur erklären, dass mit unendlich viel Treibstoff kein Hitzeschild nötig wäre. Und damit hat er vollkommen Recht.

Die Falcon 9 tritt Triebewerke-voraus in die Atmosphäre ein, und dort sind sehr wohl Hitzeschilder vorhanden. Der Rest der Rakete erhitzt nicht so stark. Das Starship würde aber auf dem Bauch eintreten und würde daher sehr wohl Hitzeschilder benötigen. Außer die Stahlwände sind dick genug, sodass sie auch bei mehreren Hundert Grad C noch stabil bleiben. Da wäre ein Hitzeschild vermutlich aber die gewichtseffektivere Lösung.

Ich hab geschrieben, dass die Bereiche zwischen den Triebwerken hitzegeschützt sind. Auch das Starship wird an EINIGEN STELLEN einen Hitzeschutz haben. Das steht vollkommen ausser Frage.

Sag mal, um was geht es dir in diesem Forum eigentlich? Immer Recht zu bekommen? Das wirst da aber nur wenn du auch wirklich Recht hast. In allen anderen Fällen disqualifizierst du dich nur selbst.


Mane

Zitat von: BlauerPunkt am 27. März 2019, 10:04:54

So würde man das aber auch nicht machen.

Nochmal lesen bitte! Vor allem das "Gedankenspiel mit unendlichem Treibstoff" beachten. Logisch würde man das so nicht machen. Hugo wollte ja nur erklären, dass mit unendlich viel Treibstoff kein Hitzeschild nötig wäre. Und damit hat er vollkommen Recht.

Zitat von: BlauerPunkt am 27. März 2019, 10:04:54

Die Falcon 9 tritt Triebewerke-voraus in die Atmosphäre ein, und dort sind sehr wohl Hitzeschilder vorhanden. Der Rest der Rakete erhitzt nicht so stark. Das Starship würde aber auf dem Bauch eintreten und würde daher sehr wohl Hitzeschilder benötigen. Außer die Stahlwände sind dick genug, sodass sie auch bei mehreren Hundert Grad C noch stabil bleiben. Da wäre ein Hitzeschild vermutlich aber die gewichtseffektivere Lösung.

Ich hab geschrieben, dass die Bereiche zwischen den Triebwerken hitzegeschützt sind. Auch das Starship wird an EINIGEN STELLEN einen Hitzeschutz haben. Das steht vollkommen ausser Frage.

Sag mal, um was geht es dir in diesem Forum eigentlich? Immer Recht zu bekommen? Das wirst da aber nur wenn du auch wirklich Recht hast. In allen anderen Fällen disqualifizierst du dich nur selbst.


Mane

Hier wurde eine Frage gestellt, die falsch beantwortet wurde. Warum genau darf man das nicht auskorrigieren? Man würde es jedenfalls auch mit unendlich viel Treibstoff nicht so machen, wie der User es erklärt hat.