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

Das stimmt natürlich wie man an der Beluga gut sehen kann

Wegen dem Wiedereintritt des ganzen Raumschiffes muss doch die eine Seite des Starship (der länge nach) extrem gegen Hitze gesichert sein. Wenn Klappen und Öffnungen vorhanden sein müssen, dann doch auf der "windabgewandten" Seite.

Wegen dem Wiedereintritt des ganzen Raumschiffes muss doch die eine Seite des Starship (der länge nach) extrem gegen Hitze gesichert sein. Wenn Klappen und Öffnungen vorhanden sein müssen, dann doch auf der "windabgewandten" Seite.

Es kann schon auch Öffnungen auf der heißen Seite geben. Das Shuttle hatte beispielsweise auch welche auf der Unterseite. Es ist nicht unmöglich. Der Aufwand ist aber entsprechend höher so dass man es vermeiden wird, wo es nicht unbedingt sein muss.

Mane

Wegen dem Wiedereintritt des ganzen Raumschiffes muss doch die eine Seite des Starship (der länge nach) extrem gegen Hitze gesichert sein. Wenn Klappen und Öffnungen vorhanden sein müssen, dann doch auf der "windabgewandten" Seite.

Ich denke so wild ist das nun auch wieder nicht, das Shuttle war sicher in der Struktur aus leichten Legierungen gemacht, viel Temperatur halten die nicht aus.
BFR wird komplett aus besonders hitzebeständigem Stahl gebaut, da wird viel sehr viele Stellen nicht mal eine doppelte Haut nötig sein.

Zum Glück werden wir nicht ewig warten müssen. In 2-3 Jahren werden wir es sehen.

Zitat von: Ringkolbenmaschine am 03. Juli 2019, 08:19:08

Wegen dem Wiedereintritt des ganzen Raumschiffes muss doch die eine Seite des Starship (der länge nach) extrem gegen Hitze gesichert sein. Wenn Klappen und Öffnungen vorhanden sein müssen, dann doch auf der "windabgewandten" Seite.

Ich denke so wild ist das nun auch wieder nicht, das Shuttle war sicher in der Struktur aus leichten Legierungen gemacht, viel Temperatur halten die nicht aus.
BFR wird komplett aus besonders hitzebeständigem Stahl gebaut, da wird viel sehr viele Stellen nicht mal eine doppelte Haut nötig sein.

...das hatten wir bestimmt schon früher und anderswo mal... und ohne tief ins Detail zu gehen, möchte ich hier leichten Zweifel und Widerspruch einlegen, nur dass die letzte Aussage nicht unkommentiert bleibt:
Stahl ist per se mitnichten besonders hitzebeständig.
Stahl verliert bei Hitzeeinwirkung schnell und kontinuierlich seine Festigkeit und eine daraus gefertigte Konstruktion ihre Stabilität. Dazu muss man Stahl noch nicht mal schmelzen - er wird schon lange vorher weich.
Beispiele dafür gibt es zuhauf, denkt nur an eine mittelalterliche Schmiede oder an 9/11 und die in der Hitze wegknickenden Stahlträger des WTC....
...und das passiert bei Temperaturen deutlich unter den beim Wiedereintritt auftretenden Temperaturen.
Ob das durch eine schwitzenden und/oder spiegelnde Konstruktion umgangen werden kann, würde ich gerne sehen.

Stahl ist per se mitnichten besonders hitzebeständig

Ist Stahl hitzebeständiger als eine leichte Alulegierung oder Karbonfaser?

Ich würde sagen Ja auf jeden Fall.

Stahl ist ein in immenser Vielzahl von Legierungen hergestelltes Material, das der großen Bandbreite von Anwendungen jeweils exakt angepaßt ist. Da muß man ein paar Unterscheidungen vornehmen.
Fachleute vor

Zitat

Stahl ist per se mitnichten besonders hitzebeständig

Ist Stahl hitzebeständiger als eine leichte Alulegierung oder Karbonfaser?

Ich würde sagen Ja auf jeden Fall.

Bei Alu kann ich es nicht sagen, aber die Karbonfasern verhalten sich auf jeden Fall auch bei Hitze (sofern sie nicht verbrennen) im Gegensatz zu Stahl nicht plastisch.

Ob man mit den entsprechenden Legierungsbestandteilen Stahlsorten hinbekommt, die bei Hitze bis kurz vor dem Schmelzen stabil bleiben und nicht plastisch werden, weiß ich nicht.

Es gibt schon fuer klassische Industrieanwendungen hitzebeständige Staehle bis jenseits von 1000 Grad. Ich erinnere hier auch an die Raptortiebwerke. Mit dem Schwitzen duerfte der Stahl in einem Temperaturbereich gehalten werden, der noch weit unterhalb der kritischen Temperatur liegt.

Bei Alu kann ich es nicht sagen, aber die Karbonfasern verhalten sich auf jeden Fall auch bei Hitze (sofern sie nicht verbrennen) im Gegensatz zu Stahl nicht plastisch.

Die Temperaturbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen hängen aber nicht nur von den Eigenschaften der Fasern ab. Das "Bindemittel" dürfte in der Regel deutlich empfindlicher sein, außerdem ist es den Temperaturen stärker ausgesetzt. 

Ob man mit den entsprechenden Legierungsbestandteilen Stahlsorten hinbekommt, die bei Hitze bis kurz vor dem Schmelzen stabil bleiben und nicht plastisch werden, weiß ich nicht.

Die Abnahme der mechanischen Festigkeit von metallischen Werkstoffen mit zunehmender Temperatur betrifft meines Wissens alle. Auch schon deutlich früher, bevor das material "plastisch" wird - was immer das auch genau sein mag. Natürlich auch bei Aluminiumlegierungen. Da Edelstahl einen wesentlich höheren Schmelzpunkt hat als Alulegierungen, wird auch der Verlauf  "Festigkeit bei Temperatur" bei Edelstahl deutlich günstiger sein.

Hallo, nur um Kelvins Erläuterungen mit wenigen Zahlen anzureichern:
https://www.massivumformung.de/fileadmin/user_upload/6_Presse_und_Medien/Veroeffentlichungen/Extra-Info/00000130.pdf
In diesem alten Artikel wird als Extrembeispiel die Gasturbinenschaufel aus Edelstahl angeführt:
"Aus dem CrMoV-Stahl X 21 CrMoV 12 1 wurden seit rund 30 Jahren Dampfturbinen- und vor allem Gasturbinenläufer bis zu 1100 mm Fertigdurchmesser hergestellt." Tabelle 2, letzte Zeile sagt, dass diese Teile einer Dauerbelastung mit oberer Betriebstemperarur von 580-600 °C standhalten.
Moderne Edelstähle, Widereintrittsprofil, Dauer der Hochtemperatureinwirkung, Spiegelwirkung und Schwitzen müssen also dafür sorgen, dass die Hülle (geschätzt) gut unter 700, 800, 900, oder 1000 °C bleibt - sonst wirds weich.

Im übrigen muss dann ein solcher Spezialstahl auch für das genaue Gegenteil die erforderlichen Eigenschaften aufweisen : Kaltzähigkeit - sonst gibt's in den dunklen Ecken des Weltalls Risse in der schicken Hülle....

Also für Materialforscher muss das entweder Paradies oder Hölle sein, da zu arbeiten und zu entscheiden 

Riker

Sehr schön ausgedrückt. Auch Elon hat gesagt, dass der Widereintritt ziemlich schwer ist. Ich behaupte aber, SpaceX hat noch ein Ass im Aermel. Man kann sich die Option auf Kosten der Oekonomie offen halten, die Eintrittsgeschwindigkeit zu reduzieren. Das reduziert zwar die Nutzlast erheblich, duerfte aber die Lebensdauer der Schiffe verlaengern.

Danke M.Pilot.

Aber selbst wenn Elon (nur) von der ISS-Kreisbahngeschwindigkeit von ca. 28000km/h runter bremsen will auf Null, glühen irgendwann die Bremsen.
Wenn er langsamer eintreten will, kann das doch nur heißen, das es längere Zeit (mittel)hohe Temperaturen geben wird - die abzubauende kinetische Energie des Raumschiffs bleibt ja die gleiche, wie bei üblichen Wiedereintritten. Und einfach mal mit Energieerhaltungssatz überlegt: diese Energie wird in Wärme umgewandelt, mit der dann irgendwie umgegangen werden muss...
ich sag' nur: "heiße Kiste!"

Mal  wieder Laienhaft ausgedrückt: 

Gibt es in diesem Zusammenhang Tests/Versuche, bei denen quergedacht wird ==> soll heißen, andere Möglichkeiten der Kühlhaltung beim Wiedereintritt in eine Atmosphäre in Betracht kommen könnten, die bisher nicht durchdiskuriert wurden. Wie gesagt: 700 ° C auf der einen Seite und Minusgrade auf der anderen, ergibt bei einer 50 m langen und 9 m breiten "Zigarre" eine Bananenform, wenn sie sich nicht laaangsam dreht..

Bisher:
- Abbrennen einer Beschichtung
- glühende Kacheln, die die Hitze nicht weiterleiten

Bereits in der Überlegung:
- Perforation der Außenhaut und Herauspressen eines Gases oder einer Emulsion; dadurch Schutzschild aus Gas/Flüssigkeit, welches aktiv kühlt.
- Spiegelung der Wärmestrahlung (kann ich mir nur  schwer vorstellen, wenn das Hitzeplasma an der Außenhaut "klebt")
- Aktives Abbremsen, nach Nachbetankung im Orbit

Brainstorming - was könnte es sonst noch geben??
- Schuppenhaut mit Austritt Gas/Flüssigkeit (Unterkonstruktion dehnt sich nicht aus)
- Tausende von kleinen "Dellen" (Dimples) in der Außenhaut, in denen sich ein Schutzschild aufbaut (Golfballprinzip
- Prinzip Komet , der der Sonne zu nahe kommt (Eis, das abschmilzt)
- ....irgendein Strahlungsschirm

Ich denke bevor wir nicht die Schwerkraft kontrollieren können wird das
nichts mit der richtig großen Raumfahrt.

Ich denke bevor wir nicht die Schwerkraft kontrollieren können wird das
nichts mit der richtig großen Raumfahrt.

Naja so pessimistisch würde ich jetzt nicht gehen.

Ich denke aber , das wenn man weiter reisen möchte, wird man nicht drum herum kommen
Raumschiffe direkt im All zusammen zu bauen.

Mit BFR will SpaceX ja schon das betanken im All durchführen,was schon viele neue
Möglichkeiten bieten würde.

Brainstorming - was könnte es sonst noch geben??

Ich ergänze mal: Kühlung durch Weiterleitung der Hitze von stark belasteten Bereichen zu kalten oder weniger stark belasteten Bereichen. Stahl  leitet Wärme schon mal ziemlich gut, je nach Legierung unterschiedlich. Speziell im Vergleich zu Materialien wie Keramikkacheln, die ja insbesondere isolieren sollen.

Den Wärmetransport kann man aber auch durch Zirkulation von Medien (Luft, Treibstoff, Wasser) deutlich unterstützen. So könnte man z.B. durch dicht unterhalb der Hülle liegende Ringkanäle die Wärme vom "Bauch" zum "Rücken" transportieren. Solche Ringe könnten gleichzeitig auch der Stabilität zugute kommen, die Hüllendicke könnte bei gleicher Stabilität kleiner sein. (Also keine zusätzliche Masse.) Und gleichzeitig wird die Banane etwas weniger krumm.

Das aktuelle Konzept (Landefähigkeit + Prototypenbau) ist ja ideal dafür, bei den ersten Flügen die kritischen Bereiche vorsichtig auszumessen und die Kühlmaßahmen dann maßgeschneidert zu implementieren.

Elon auf Twitter zu einem Rendering vom Starship

"We changed the design quite a bit. More about this in late July."
Übersetzt
"Am Design wurde ziemlich viel geändert. Mehr dazu Ende Juli"

Elon auf Twitter zu einem Rendering vom Starship

"We changed the design quite a bit. More about this in late July."
Übersetzt
"Wir änderten das Design ein klein wenig. Mehr dazu Ende Juli"

Das ist irreführend übersetzt. "quite a bit" heißt eher "ziemlich viel". Ich würde es also übersetzen mit: "Wir haben das Design deutlich verändert."

Das ist irreführend übersetzt. "quite a bit" heißt eher "ziemlich viel". Ich würde es also übersetzen mit: "Wir haben das Design deutlich verändert."

Englisch kann tückisch sein.

Die Änderungen beziehen sich auf die aerodynamischen Steuerflächen. Für die ist ein neues Design angekündigt.

Zitat von: Therodon am 12. Juli 2019, 07:32:30

Elon auf Twitter zu einem Rendering vom Starship

"We changed the design quite a bit. More about this in late July."
Übersetzt
"Wir änderten das Design ein klein wenig. Mehr dazu Ende Juli"

Das ist irreführend übersetzt. "quite a bit" heißt eher "ziemlich viel". Ich würde es also übersetzen mit: "Wir haben das Design deutlich verändert."

Wenn man schon einmal am morgen was übersetzt. Du hast natürlich recht, uns erwartet also doch mehr.


PS:
Und der nächste Tweet. Da es zuletzt unterschiedliche Spekulationen zur Nutzlast gab, eine Angabe dazu von Musk

"100mT to 125mT for true useful load to useful orbit (eg Starlink mission), including propellant reserves. 150mT for reference payload compared to other rockets. This is in fully reusable config. About double in fully expendable config, which is hopefully never."

Sinngemäß übersetzt
"100mT bis 125mT für eine sinnvolle Ladung in sinnvollen Orbit (wie z.b Starlink), inklusive Treibstoff Reserve. 150mT als Referenz Ladung zum Vergleich mit anderen Raketen. All das als mit Wiederverwendung. Ungefähr das doppelte in Expendable, was hoffentlich nie passiert"

Also sind wir wieder bei 150 Tonnen. Und als Wegwerfrakete die doppelte Nutzlast? Wow....

Also sind wir wieder bei 150 Tonnen.

Das war zu erwarten. Die Reduzierung auf gut 100t war bedingt durch den vorläufigen Verzicht auf die vac Version von Raptor. Die vac Version ist jetzt wieder für sehr bald in der Planung. Also geht die Nutzlast wieder hoch. Trotzdem schön, es bestätigt zu sehen.

Und als Wegwerfrakete die doppelte Nutzlast? Wow....

Rückflug zum Startplatz kostet viel Nutzlast. Weggeworfen wird dabei der Booster. Starship ist dann leer im Orbit, ohne Landetreibstoff, kann aber wieder aufgetankt werden.

Ich wäre neugierig, wieviel der Booster kosten wird. Elon Musk hat gesprochen von gut 200.000 $ pro Triebwerk bei Massenproduktion. Also weniger als 7 Millionen für 31 Triebwerke, selbst wenn sie neue nehmen.

Interessant wäre auch noch die Option downrange landen auf einer Plattform. Bestimmt gut über 200t.

Könnte man ohne Booster und Nutzlast eigentlich eine stabile Umlaufbahn erreichen?
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Gespannt bin ich auch auf den Innenausbau der bemannten Version.
Da hat EM ja noch keine Bilder gezeigt.