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

Es gibt Neuigkeiten zum Starship-Hitzeschutz.

EM auf Twitter:

Testing a possible Starship windward side ceramic tile. Maximizing emissivity is best for conductive/particle heating. Nice thing about steel is that tiles can be very thin, unlike carbon fiber or aluminum airframe.

Thin tiles on windward side of ship & nothing on leeward or anywhere on booster looks like lightest option

Quelle:
https://twitter.com/elonmusk/status/1154194820929212419


SpaceX testet dünne Keramik-Kacheln für die heiße Seite des Starships. EM hält es für möglich, dass dünne Kacheln auf der heißen Seite des Starships und kein Hitzeschutz (da Stahl) auf der Wind abgewandten Seite und am Booster die leichteste Option ist.

EM wird nach diesem Post auch noch gefragt, was mit der Schwitzkühlung ist. Keine Antwort.


Meine Meinung: Wie bei SpaceX üblich überlegt man in viele Richtungen. Hier wird sich "der Plan" noch oft ändern.

Mane

Meine Meinung: Wie bei SpaceX üblich überlegt man in viele Richtungen. Hier wird sich "der Plan" noch oft ändern.

Mane

Sehe ich auch so. Sie haben ja noch ein paar Monate Zeit bis zum ersten Start. Auch danach werden sie noch optimieren Richtung viele Flüge ohne Wartung und Checks. Auch wenn es etwas mehr wiegt.

Oha, beim Schlagwort "Kachel(n)" hab ich automatisch gezuckt und Schlimmstes befürchtet...
Beim Shuttle hatten die Kacheln ja nicht überzeugen können und erforderten ständige Kontrolle, Wartung und Austausch.

Hat sich da technologisch so viel neues getan, dass Kacheln ernsthaft eine Option sein können - gerade für die avisierten massenhaften und wartungsfreien Flüge?

Wie war das mit dem europäischen Gleiter, der mal einen Testflug hatte? Der hatte moderne Kacheln, sehr große Kacheln... Gibt's die auch gebogen für gewölbte Flächen?

(bei Bedarf bitte in passenden Kachel-Faden verschieben)

Lasst uns das mal sachlich betrachten. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Hitzeschutzsystemen, den aplativen Hitzeschutz und den nicht aplativen Hitzeschutz. Beim aplativen Schutz schmilz Material weg. Das geschmolzene Material nimmt die Hitze mit und alles ist gut/kühl. Aber, es geht Material verloren. Das sagt schon das Wort aplativ, was soviel heißt wie "Opfergabe". Bei den Keramik-Kacheln wird nichts geopfert. Es kann also auch keine Hitze mit dem Material verschwinden, weil das Material ja nicht verschwindet. Aber wo ist die Wärme dann? Sie wird in den Kacheln gespeichert. Das ist der Grund, warum die Kacheln beim Shuttle tagelang auskühlen mussten. Das muss beim Starship aber nicht zwangsläufig auch so sein. Je dünner die Kachel ist, um so besser kann Wärme nach innen ans Edelstahl abgegeben werden. Edelstahl kann mehr Wärme vertragen als Alu (beim Shuttle) es konnte. Die Kühlzeit könnte dadurch geringer sein. Wenn man also eine nicht so starke isolierende Wirkung wie beim Shuttle benötigt, könnte sehr wahrscheinlich die Kachel selbst stabiler sein, da sie nicht so "luftig" sein muss wie beim Shuttle. Ob sich von den Materialien viel getan hat, kann ich nicht sagen. Aber die Physik hat sich seit dem Shuttle sicherlich nicht geändert. Irgendwo muss die Wäre hin.

Was die Widerstandsfähigkeit betrifft ist das so ne Frage. Die allermeisten Beschädigungen beim Shuttle kamen von der Tatsache, dass der Orbiter seitlich am ET und den Boostern hing. Auch bei der Landung war das TPS des Shuttles nahe am Boden. All das ist beim Starship nicht gegeben. Das Starship ist oberhalb des Boosters. Alleine dadurch sollte es deutlich weniger Beschädigungen geben. Wie gesagt könnte es auch noch sein, dass die Kacheln selbst dichter und somit widerstandsfähiger sein können.

Mal sehen wie lange diese Idee bestand hat...


Mane

Das sagt schon das Wort aplativ, was soviel heißt wie "Opfergabe". […]

wohl eher ablativ…

Ansonsten haben die Kacheln beim Shuttle nicht (primär) gespeichert, sondern als Strahlungswärme wieder abgegeben. Ihre Wärmekapazität ist eher gering. Aber selbst mit großer Wärmekapazität übersteht man keinen kompletten Wiedereintritt (der "Kälte-Akku" ist sozusagen sehr schnell verbraucht).
https://de.wikipedia.org/wiki/Hitzeschutzkachel

Elon Musk hat nicht gesagt, daß die Stahl-Version nicht funktioniert. Nur, daß die dünnen keramischen Platten leichter sind. Welche Version am Ende die günstigste Kombination von Eigenschaften sein wird, werden wir sehen. Leicht, robust, kostengünstig. Für einen LEO-Tanker oder für ein Mars-Schiff können es durchaus unterschiedliche Lösungen sein.

Mir ist schon aufgefallen, daß es bei den vielen Tweets keine Aussagen zum Hitzeschild gibt. Ich denke aber, daß Elons übersprudelnder Optimismus der letzten Monate darauf hindeutet, es gibt eine Lösung, oder mehr als eine. Den Punkt hat er sicher nicht vergessen.

Ich wundere mich auch das es scheinbar im Bereich Hitzeschutz nichts wirklich "Neues" gibt,
immerhin sind wir jetzt 40 Jahre nach dem Space Shuttle.

Ich antworte mal mit ner Frage die ähnlich formuliert ist: Für wie blöd hältst du denn die Airbus-Ingenieure, ein Großraumflugzeug wie den A380 zu bauen ohne ein Rettungssystem für alle 600 Menschen an Board einzubauen?

Antwort: Die Airbus-Ingenieure sind nicht blöd und haben trotzdem kein Rettungssystem eingebaut. Frag dich mal was sie sich dabei gedacht haben.


Mane

Das sind ja nun wirklich Äpfel mit Birnen verglichen...

Über wieviel Daten verfügen die Airbus-Ingenieure hinsichtlich Flugkilometern, Anzahl der eingesetzten Maschinen, Unfälle usw.?
Über wieviel Daten verfügen die SpaceX-Ingenieure hinsichtlich Flugkilometern, Anzahl der eingesetzten Raumschiffe, Unfälle usw.?

Merkst du selber, oder?

Das kann ohne Materialabtrag laufen, meiner Meinung nach hätter Keramik einen anderen Sinn, diese sind oft viel hitzebeständiger und der Wärmefluss, wegen dem viel höherem Wärmewiederstand ist. kleiner.
Wenn eine Keramik z.B. 1700K und Edelstahl 1300K verkraftet kann die Keramik 400K heißer werden. Der relative Unterschied geht aber in der vierten Potenz in eine möglich Abstrahlung ein, also (1700K/13000K)^4, also Faktor 2,92!
Nimmt man an es wäre ein schwarzer Körper, so ca. 490kW/m² anstatt 167kW/m².
Vergleicht man hier mal Metalle mit Keramischen Stoffen, fällt auf das Keramiken ganz leicht mindestens um den Faktor 30! höheren wärmewiederstand haben.
Daraus folgt wenn ich das richtig sehe, dass bei gleichen Wanddicken (Keramik/Stahl), es ausreicht 1/30 des Wärmeflusses abzutranspotieren damit nichts anfängt zu schmelzen.
Ein Großteil der Bewegungsenergie wird sicher an die anfangs sehr dünne Luft abgegeben.

Ich wundere mich auch das es scheinbar im Bereich Hitzeschutz nichts wirklich "Neues" gibt,
immerhin sind wir jetzt 40 Jahre nach dem Space Shuttle.

Es gibt schon deutliche Fortschritte. Metallischer Hitzeschild mit Flüssigschwitzen ist einer. TUFROC, entwickelt von NASA, in Lizenz weiter entwickelt von SpaceX könnte das sein, was wir auf dem CRS-18 Dragon sehen.

https://www.nasa.gov/ames-partnerships/technology/toughened-uni-piece-fibrous-reinforced-oxidation-resistant-composite

Über wieviel Daten verfügen die Airbus-Ingenieure hinsichtlich Flugkilometern, Anzahl der eingesetzten Maschinen, Unfälle usw.?

Daten vor dem Erstflug der A380:

Flugkilometer: 0
Anzahl der eingesetzten Maschinen: 0
Unfälle: 0


Klar lassen sich Daten von den anderen Maschinentypen übernehmen, aber das gilt in vielen Bereichen auch bei den Raketen. Man kann an vielen Stellen Daten aus den existierenden Systemen übernehmen bzw. als Basis nehmen. Natürlich ist es so, dass die Luftfahrt (was die Zuverlässigkeit betrifft) weiterentwickelter ist als die Raumfahrt. Aber dieser Fakt alleine ist kein Garant, dass SpaceX ein Rettungssystem einbaut.

Wir können darüber jetzt noch seitenweise streiten, am Ende werden wir warten müssen. Ich persönlich glaub nicht, dass es ein Rettungssystem für 100 Leute geben wird. Bei den ersten bemannten Flügen mit viel weniger Menschen an Bord kann das anders aussehen. Auch das Shuttle hatte bei den ersten Flügen Schleudersitze.


Mane

Zitat von: m.hecht am 25. Juli 2019, 13:56:16

Das sagt schon das Wort aplativ, was soviel heißt wie "Opfergabe". […]

wohl eher ablativ…

Arg. Natürlich. Irgendwie hats das Wort "aplativ" in das Korrekturwörterbuch meines Browsers geschafft. Ich habs grad 5 mal geschrieben bis ichs kapiert hab das es autokorrigiert wird. Danke für den Hinweis.

Mane

...  bis ichs kapiert hab das es autokorrigiert wird. Danke für den Hinweis...

Dass das das auch schon autokorrigiert ist das hast du auch schon gemerkt?     Bitte und Gruß, HausD

Zitat von: m.hecht am 25. Juli 2019, 20:17:01

...  bis ichs kapiert hab das es autokorrigiert wird. Danke für den Hinweis...

Dass das das auch schon autokorrigiert ist das hast du auch schon gemerkt?     Bitte und Gruß, HausD

....deshalb ist unser Forum so wertvoll, wie ein kleines Steak. Dass das mal klar ist hier! 

Zurück zum Thema bevor ich anfange die letzten 100 Seiten auf Rechtschreibfehler zu korrigieren. 

Hier mal ein Video zum Material der Shuttle-Kacheln.

guten Abend
In Sachen Rettungssysteme sehe ich das so:

Ich gehe nicht davon aus, dass es keine Rettungskapsel geben wird.

Wenn die Rakete beim Start oder kurz danach explodiert, ist nicht genug Zeit da.

Hat die Rakete eine gewisse Geschwindigkeit drauf sehe ich das anders.
Der Treibstoff ist ja nicht "fertig" gemischt und ist deshalb nicht hochexplosiv.
Die Raptor-Triebwerke werden alle nicht zeitgleich Explodieren.
Es kann sein das der Treibstoff die Explosion der Raptor-Triebwerke abfängt und dass das Starship, was ca 60 Meter von den Triebwerken entfernt ist, intakt bleibt.
So weit ich weis, war die Mannschaftskabine der Challanger nach der Explosion auch noch intakt.
Es wird einen riesigen Feuerball geben, aber hinter dem Starship.
Das Starship hat dann Zeit seine Triebwerke zu starten und irgendwo not zu landen.

Beim Starship habe ich eine verrückte Idee:

Sollte eine Explosion der Triebwerke das Starship nicht zerreisen, werden die 3 Landebeine abgesprengt und in der Nase öffnet sich ein "kleiner" Fallschirm.
Der Ist "nur" dafür da die "Dose" aufrecht zu halten und die Fallgeschwindigkeit zu reduzieren.
Restlicher Treibstoff wir abgelassen. Die Fracht, soweit möglich, abgeworfen.
Der Wohnraum, Frachtraum und Tank unterhalb der Karbine, sind von innen so verstärkt/versteift das sie auch als Knautschzone dienen.
Mit sagen wir mal 20 Meter Knautschzone kann das Starship mit ~220kmh aufschlagen und die Besatzung/Kabine erfährt "nur" 10G
Laut Wiki halten Menschen bis zu 100G kurzfristig aus.

Sieht am Ende aus wie bei KSP

Das ist eine echt schöne Idee. Leider gibt es da aus meiner Sicht einen großen Haken.
Wie will man so schnell so viel Treibstoff ablassen? Die schnellste Art Treibstoff abzulassen, ist es doch ihn per Turbopumpe zu fördern und aus dem Raptor rauszufeuern ;-)
Einfach nur irgendwo ein Stöpsel ziehen wie in der Badewanne dauert bei den riesigen Mengen an CH4 und LOX ewig.

Elon Musk: Update zu Starship in ungefähr zwei Wochen
https://twitter.com/elonmusk/status/1155415096387969024

Keramikkacheln funktionieren nicht über die Speicherung der Wärme sondern durch die extrem geringe Wärmeleitfähigkeit.

Man kann diese Keramik z.B. mit Gasbrennern zur Weißglut bringen und den Gegenstand dann sofort in die Hand nehmen. ohne sich zu verbrennen.
Keramik ist der Ideale Werkstoff für den Wiedereintritt.

Aber:
Die Wärmeausdehnung von Metallen oder Carbon ist völlig unterschiedlich zu Keramik. Daher können die Kacheln nicht großflächig mit dem Untergrund verbunden werden.

Deswegen werden diese häufig als Kacheln aufgebracht - mit durchaus einiges an Lücke dazwischen.

Im Twitter-Video von Elon Musk waren diese Kacheln recht groß und Hexagonal.
Wobei das Starship gerade in der Spitze unregelmäßig gekrümmt ist - und deswegen die Kacheln etwas aufwändiger gerkrümmt sein müssen.

Außerdem gibt es bei Keramikkacheln immer noch das Negativbeispiel des Space Shuttels.

Deswegen werden diese häufig als Kacheln aufgebracht - mit durchaus einiges an Lücke dazwischen.

Ja, wenn man keine großflächigen Kacheln verwenden kann, wie holester sehr richtig erklärt, nimmt man eben kleinere 

Wobei das Starship gerade in der Spitze unregelmäßig gekrümmt ist - und deswegen die Kacheln etwas aufwändiger gerkrümmt sein müssen.

Ich bitte um Entschuldigung, wenn ich auch hier etwas pingelig bin, in der Technik kommt es doch auf eine genaue Beschreibung des Problems an.

Das Problem besteht nicht in "einer etwas aufwändigeren Krümmung" der Kacheln. Sondern darin, daß sehr viele unterschiedliche Formen benötigt werden.  Das erfordert genau so viele unterschiedliche Herstellungswerkzeuge, aufwendige Lagerhaltung, Verwaltung usw.

Beim Starship könnten aber möglicherweise aufgrund der günstigeren Eigenschaften des Basiswerkstoffes nur bestimmte Bereiche (mit identischen Kacheln) gekachelt werden. Das beschriebene Problem ist denen sicher sehr bewußt. 


PS: Die Formenvielfalt beim Shuttle verhinderte auch, daß man bei Bedarf einfach eine Ersatzkachel aus dem Ersatzteillager im Shuttle dranpappt.

Beim Kachelvergleich Starship / Shuttle gibt es noch einen wichtigen Unterschied. Beim Shuttle mußte das Endprodukt eine möglichst aerodynamische Form haben, was die Vielfalt der Kacheln ebenfalls in die Höhe treibt. Das Ding mußte ja beim Landen doch etwas Auftrieb haben.

Das ist aufgrund der Starship - Landetechnik weit weniger wichtig. Es könnte daher durchaus ein etwas unregelmäßiges,  romulanischeres Design aufweisen. 

Romulanisches Design sehr schön formuliert...

Der letzte Entwurf der EIS (environmental impact study) für Starship/SuperHeavy auf LC-39A ist veröffentlicht.



Starship/SuperHeavy bekommt keinen Flammengraben. Es wird 30m hoch gesetzt. Standort entspricht den Fan-Bildern von vor ein paar Monaten.

Rechnet damit, daß sie in ein paar Monaten startbereit sind. Elon Musk hatte von 6 Monaten bis zu orbitalen Flügen gesprochen. Sicher etwas optimistisch, aber es wird nicht so viel länger dauern.

Link zum PDF

https://netspublic.grc.nasa.gov/main/20190801_Final_DRAFT_EA_SpaceX_Starship.pdf


Die ersten Landungen auf ASDS, deshalb brauchen sie die Plattform von Vandenberg.

30 Meter hochgesetzt sind wieviel Fensterscheiben in der Umgebung mehr ? 
Ich würde ja begrüßen, wenn das auf einem Startgestell von 30 Meter in einer Grube von 100 Meter Tiefe steht