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

Mir sind ein paar Gedanken zur Starship Oberstufe gekommen und ich habe keinen separaten Forumseintrag explizit dazu gefunden darum packe ich das mal hierher.

Die Oberstufe verwendet ja die selben Triebwerke wie der Booster, was sonst eher selten ist. "Traditionell" übernimmt der Booster die meiste Arbeit und die Oberstufe ist eher klein und schwach. Wenn allerdings Wiederverwendung angestrebt wird, ist es von Vorteil wenn der Booster möglichst wenig Arbeit leistet, damit die Rückkehr einfacher geht.

Ich habe mir dann mal die Oberstufe als eigenständige Rakete angeschaut und war überrascht, dass das derzeitig V2 Starship mit 6 Raptoren 72% des Schubs einer New Glenn hat, bzw. soviel Schub hat wie eine Vulcan Centaur mit 4 Feststoffboostern. Ich wollte dann mal schauen ob so ein Starship (zumindest theoretisch) als single-stage-to-orbit Rakete funktionieren könnte. Ich habe dann mal ganz simpel die Raketengleichung herangezogen um den maximalen dV auszurechnen die die Stufe mitbringen kann, und da kam ich auf 9391 m/s (Raptor2 Abgasgeschwindigkeit 3,21 m/s, Startmasse 1585 t, Endmasse 85 t). Ein 200 km LEO braucht 7790 m/s.

Natürlich muss das Ding sein eigenes Gewicht heben können, und Verluste durch Schwerkraft und Luftreibung mit in Betracht gezogen werden. Die V2 Version hätte erst ab einer Masse von ca. 1250 t ein Schub/Gewichtsverhältniss über 1, und damit wäre der maximale dV bei noch 8629 m/s.

Ein Raptor V2 trinkt 650kg/s, somit wäre der Tank nach 307 s leer. Angenommen wir kämpfen jeder Sekunde voll gegen die Schwerkraft an, entspräche dies einem Verlust von 3018 m/s. Somit blieben knapp 5600 m/s übrig, was nicht für einen stabilen Orbit reichen würde, aber es ist erstaunlich nahe dran und wenn man mit ein paar Werten spielt (z.B. der Leermasse der Rakete oder der im Laufe des Fluges abnehmenden Schwerkraftsverluste) könnte man vielleicht sogar einen Orbit erreichen.

Interessanter wird es aber wenn man die Rechnungen mit Raptor V3 und/oder einem Schiff mit insgesamt 9 Triebwerken wiederholt.

Szenario 6x Raptor V3: Mit Raptor V3 gibt es mehr Schub und damit ein besseres Schub/Gewichtsverhältniss, somit mehr Treibstoff der mitgenommen werden kann. Damit käme ich auch ein maximales dV von 9106 m/s, oder knapp 500 m/s mehr als mit 6 Raptor 2.

Szenario 9x Raptor V2: Mit 3 extra Triebwerken erhöht sich der Schub und die Brennrate, somit kann mehr Treibstoff mitgenommen werde und die Schwerkraftsverluste verringern sich. Mit 9 Triebwerken hätte sogar ein voll betanktes Starship V2 ein Schub/Gewichtsverhältniss von fast 1,2. Damit käme ich auf ein maximales dV von 9381 m/s und einer Brenndauer von 256 s, bzw. einem maximalen Schwerkraftsverlust von 2515 m/s. Das würde fast schon für einen Orbit reichen, trotz unrealistisch hoch angenommener Schwerkraftsverluste.

Mit 9x Raptor V3 ist der Schub so hoch das ein V2 Starship beim Start ein Schub/Gewichtsverhältniss von 1,41 hätte, das gleiche wie eine Falcon 9, aber mit Treibstoff für 100 s Brenndauer extra.

Aus dieser Ansicht macht es dann auch Sinn, dass die Zukunftspläne für das Starship immer größere Treibstofftanks vorsehen, weil der Schub durch die Raptoren dafür mehr als ausreicht. Und für schnelle Einsätze wie es das US Militär vorsieht könnte es auch möglich sein das ein Starship ohne Booster fliegt.

Ich wäre hier sehr interessiert an weiteren Meinungen und Ideen.

Mir sind ein paar Gedanken zur Starship Oberstufe gekommen und ich habe keinen separaten Forumseintrag explizit dazu gefunden darum packe ich das mal hierher.

Die Oberstufe verwendet ja die selben Triebwerke wie der Booster, was sonst eher selten ist. "Traditionell" übernimmt der Booster die meiste Arbeit und die Oberstufe ist eher klein und schwach. Wenn allerdings Wiederverwendung angestrebt wird, ist es von Vorteil wenn der Booster möglichst wenig Arbeit leistet, damit die Rückkehr einfacher geht.

Ich habe mir dann mal die Oberstufe als eigenständige Rakete angeschaut und war überrascht, dass das derzeitig V2 Starship mit 6 Raptoren 72% des Schubs einer New Glenn hat, bzw. soviel Schub hat wie eine Vulcan Centaur mit 4 Feststoffboostern. Ich wollte dann mal schauen ob so ein Starship (zumindest theoretisch) als single-stage-to-orbit Rakete funktionieren könnte. Ich habe dann mal ganz simpel die Raketengleichung herangezogen um den maximalen dV auszurechnen die die Stufe mitbringen kann, und da kam ich auf 9391 m/s (Raptor2 Abgasgeschwindigkeit 3,21 m/s, Startmasse 1585 t, Endmasse 85 t). Ein 200 km LEO braucht 7790 m/s.

Natürlich muss das Ding sein eigenes Gewicht heben können, und Verluste durch Schwerkraft und Luftreibung mit in Betracht gezogen werden. Die V2 Version hätte erst ab einer Masse von ca. 1250 t ein Schub/Gewichtsverhältniss über 1, und damit wäre der maximale dV bei noch 8629 m/s.

Ein Raptor V2 trinkt 650kg/s, somit wäre der Tank nach 307 s leer. Angenommen wir kämpfen jeder Sekunde voll gegen die Schwerkraft an, entspräche dies einem Verlust von 3018 m/s. Somit blieben knapp 5600 m/s übrig, was nicht für einen stabilen Orbit reichen würde, aber es ist erstaunlich nahe dran und wenn man mit ein paar Werten spielt (z.B. der Leermasse der Rakete oder der im Laufe des Fluges abnehmenden Schwerkraftsverluste) könnte man vielleicht sogar einen Orbit erreichen.

Interessanter wird es aber wenn man die Rechnungen mit Raptor V3 und/oder einem Schiff mit insgesamt 9 Triebwerken wiederholt.

Szenario 6x Raptor V3: Mit Raptor V3 gibt es mehr Schub und damit ein besseres Schub/Gewichtsverhältniss, somit mehr Treibstoff der mitgenommen werden kann. Damit käme ich auch ein maximales dV von 9106 m/s, oder knapp 500 m/s mehr als mit 6 Raptor 2.

Szenario 9x Raptor V2: Mit 3 extra Triebwerken erhöht sich der Schub und die Brennrate, somit kann mehr Treibstoff mitgenommen werde und die Schwerkraftsverluste verringern sich. Mit 9 Triebwerken hätte sogar ein voll betanktes Starship V2 ein Schub/Gewichtsverhältniss von fast 1,2. Damit käme ich auf ein maximales dV von 9381 m/s und einer Brenndauer von 256 s, bzw. einem maximalen Schwerkraftsverlust von 2515 m/s. Das würde fast schon für einen Orbit reichen, trotz unrealistisch hoch angenommener Schwerkraftsverluste.

Mit 9x Raptor V3 ist der Schub so hoch das ein V2 Starship beim Start ein Schub/Gewichtsverhältniss von 1,41 hätte, das gleiche wie eine Falcon 9, aber mit Treibstoff für 100 s Brenndauer extra.

Aus dieser Ansicht macht es dann auch Sinn, dass die Zukunftspläne für das Starship immer größere Treibstofftanks vorsehen, weil der Schub durch die Raptoren dafür mehr als ausreicht. Und für schnelle Einsätze wie es das US Militär vorsieht könnte es auch möglich sein das ein Starship ohne Booster fliegt.

Ich wäre hier sehr interessiert an weiteren Meinungen und Ideen.

Aber ehrlich gesagt, ich bin nun auch mal gespannt, was für neue Info´s hier eintreffen ?
LG. Kalle

Zwei kurze Fragen:
- Hast Du die Massenerhöhung der Rakete mit einberechnet, wenn Du mehr Treibstoff haben möchtest, braucht Du mehr Tanks und dafür mehr Stahl.
- Hast Du die Masse der Payload mit einberechnet? Wie weit kommst Du mit 100 Tonnen Nutzlast?

Eine Bitte:
- Es wäre zielführend, wenn Du nicht nur Deine Ergebnisse postest, sondern die gesamte Rechnung. Denn nur so können andere auch nachrechnen.

Diese Überlegungen haben ja inzwischen eine langjährige Tradition und bisher wurde immer gesagt "geht nicht".
Durch weitere Verbesserungen an Rakete und Triebwerk wird es möglicherweise tatsächlich mal soweit kommen, daß ein Starship alleine den Orbit erreichen kann.
Wie viel Nutzlast könnte es aber dann transportieren?
Und auch die angestrebte weiche Landung ist dann wohl nicht mehr machbar und damit wäre auch die Wiederverwendung nicht möglich.

Wenn man sich das mal so richtig vergegenwärtigt, Wahnsinn ist das schon, was da SX in Bezug auf das Starship so abzieht.
Ohne daß auch nur ein einziges Starship jemals den Orbit erreicht hätte, oder tatsächlich nachgewiesen wurde, daß die gesteckten Ziele auch wirklich erreichbar wären, wird da ganz massiv investiert, riesige Firmen gebaut und gleich mehrere über hundert Meter hohe Startanlagen hochgezogen, Serienfertigung der Triebwerke entwickelt und über ein halbes Dutzend Raketen im voraus hergestellt.
Entweder haben sie unbegrenzte finanzielle Mittel oder/und ein unbedingtes Vertrauen in die eigenen Fähigkeiten und die Genialität der Führung.

Aber nur so ist es wohl zu erklären, daß in so kurzer Zeit so viel erreicht wurde.

Zwei kurze Fragen:
- Hast Du die Massenerhöhung der Rakete mit einberechnet, wenn Du mehr Treibstoff haben möchtest, braucht Du mehr Tanks und dafür mehr Stahl.
- Hast Du die Masse der Payload mit einberechnet? Wie weit kommst Du mit 100 Tonnen Nutzlast?

Eine Bitte:
- Es wäre zielführend, wenn Du nicht nur Deine Ergebnisse postest, sondern die gesamte Rechnung. Denn nur so können andere auch nachrechnen.

Danke für den Hinweis.
Zur Raketengleichung: dV = Abgasgeschwindigkeit(Ve) * ln(Startmasse/Endmasse); Erste Rechnung (Ve=3,21 m/s; m(Start)=1585 t; m(Ende)=85t);
Zum Schub/Gewichtsverhältniss(TWR): TWR = Schub/Gewichtskraft = Schub/(Masse*Erdbeschleunigung); Schub Starship V2= 12,3 MN

Da habe ich dann TWR = 1 gesetzt und nach der Masse umgestellt um herauszufinden wie voll wir maximal betanken können. Da kommt 1254 t raus. Das habe ich dann eingesetzt für m(Start).
Für die verschiedenen Szenarien habe ich den gegebenen Schub einfach skaliert. Von 6 zu 9 Raptoren also x1,5; Raptor 3 soll ca. 19% mehr Schub als Raptor 2 haben, also für das Upgrade von 6x Raptor 2 auf 6x Raptor 3 ein Faktor von x1,19.
Mit Raptor V3 wird damit das TWR = 1 bei 1492 t, welche ich dann in die Raketengleichung eingesetzt habe. Theoretisch wäre die Leistung hier sogar noch besser da wahrscheinlich auch die Abgasgeschwindigkeit höher ist bei Raptor V3, aber ich habe da keinen Wert gefunden und den von V2 verwendet.
Beim Szenario mit 9 Raptoren ist selbst bei Vollbetankung das TWR>1, darum habe ich hier die Maximalmasse von 1585 t verwendet.

Für die Schwerkraftsverluste habe ich zunächst die Brenndauer ausgerechnet indem ich die jeweilige Masse an Treibstoff durch den Verbrauch der Triebwerke geteilt habe, also 0,65 t/s pro Raptor. Für 6 Raptoren komme ich bei vollem Tank auf 307s, bei 9 Raptoren auf 256s. Der maximale Schwerkraftsverlust ist dann einfach 9,81 m/s^2 mal die Brennzeit, was 3018 m/s bzw. 2525 m/s entspricht.

Ich hoffe dass das nachvollziehbar(er) ist.


Zu den Fragen.
Ich habe als die von SpaceX auf ihrer Webseite angegebene Masse von 1500 t Treibstoff als Maximalwert angenommen, alle weiteren Rechnungen haben diesen, oder weniger Treibstoff verwendet, dafür wäre also keine Vergrößerung der Tanks notwendig.
Ich habe ohne Payload gerechnet. Allgemein verliert man hier pro 50 t Fracht ca. 1000 m/s dV.

Das ist mit der derzeitigen Version natürlich nicht möglich, aber es hat mich überrascht wie nah man zumindest rechnerisch an einen Orbit kommt.
Wiederverwendung wäre damit natürlich auch schwierig, aber ich kann mir durchaus vorstellen das zumindest das Militär Interesse an schnell global einsetzbaren "wegwerf" Starships hätte.

(...) Ohne daß auch nur ein einziges Starship jemals den Orbit erreicht hätte, oder tatsächlich nachgewiesen wurde, daß die gesteckten Ziele auch wirklich erreichbar wären, wird da (...) und gleich mehrere über hundert Meter hohe Startanlagen hochgezogen

Was wäre denn Dein Gegenvorschlag?

Oder genauer gefragt: Wie möchtest Du "nachweisen" also z.B. der Öffentlichkeit zeigen, dass ein Orbit möglich wäre, ohne vorher in eine Startanlage zu investieren?

Ich hab da keinen "Gegenvorschlag"

Im Gegenteil, ich würde es unter diesen Bedingungen genauso machen. 

Aber zum reinen Nachweis der "Orbitalfähigkeit" würde auch ein einziger Startplatz reichen. 

Ich hab da keinen "Gegenvorschlag"

Im Gegenteil, ich würde es unter diesen Bedingungen genauso machen. 

Aber zum reinen Nachweis der "Orbitalfähigkeit" würde auch ein einziger Startplatz reichen. 

Bei dieser Art von Raumschiff / Starship erinnert mich das doch sehr stark an die alten Comics von NICK, der Raumfahrer.  Sein Raumschiff flog von einem Punkt zum anderen, bzw. vom anderen Planeten wieder zurück zur Heimat-Erde.
Ich denke das hier unsere Leute so etwa ein Raumschiff in Zukunft sehen wollen würden ... :-)
LG. Kalle

Ja, so in etwa sehe ich das auch.

Bis jetzt hatten wir doch noch gar kein richtiges "Raumschiff".
Das waren doch alles quasi nur aufgemotzte Paddelboote, mit denen 3 - 4 Leutchen kurze Wochenendtrips die Küste entlang unternommen haben und nur ein paar todesmutige Kerle haben sich zu einer kleinen vorgelagerten Insel raus gewagt.
Und auch das Starship ist erst der erste zaghafte Versuch mal den Ozean zu überqueren. Noch lange nicht das Gelbe vom Ei!
Solange es da noch soviel umständliche Auftankerei braucht und es noch keine künstliche Schwerkraft gibt, muß noch sehr viel entwickelt werden um da von einem wirklichen und wahrhaftigen "Raumschiff" zu sprechen.
 

Aber daran Denken tut ihr schon das Starship ja eigenständig irgendwann wieder von der Marsoberfläche starten soll?
Also auch von vornherein schon so konzipiert wurde das es "fast" alleine von der Erde aus starten kann.

"Ein Raptor V2 trinkt 650kg/s, somit wäre der Tank nach 307 s leer"   Bei 6x Raptor wird das Schiff also 3900kg/s leichter pro Sekunde?
Das sehe ich jetzt nicht in der Berechnung.

Aber daran Denken tut ihr schon das Starship ja eigenständig irgendwann wieder von der Marsoberfläche starten soll?
Also auch von vornherein schon so konzipiert wurde das es "fast" alleine von der Erde aus starten kann.

"Fast" waere in dem Fall allerdings kaum noetig um vom Mars abzuheben. Bei gerade mal etwas ueber einem Drittel Erdgravitation und etwa einem Hundertstel der Dichte unserer Atmosphaere braucht es da nicht viel um wieder weg zu kommen. Das sieht man z.B. ganz gut bei den Konzepten zu MSR und dem Mars Ascent Vehicle. Da reicht dann schon eine kleine Feststoffrakete.

"Fast" waere in dem Fall allerdings kaum noetig um vom Mars abzuheben. Bei gerade mal etwas ueber einem Drittel Erdgravitation und etwa einem Hundertstel der Dichte unserer Atmosphaere braucht es da nicht viel um wieder weg zu kommen. Das sieht man z.B. ganz gut bei den Konzepten zu MSR und dem Mars Ascent Vehicle. Da reicht dann schon eine kleine Feststoffrakete.

Das stimmt schon, aber das MSR geht ja auch nur bis in den Mars Orbit und die Proben würden von dort mit dem Earth Return Orbiter zurück zur Erde gebracht. Von der Marsoberfläche bis zur Erdoberfläche braucht es an die 9000m/s delta V (Aerobreaking mit inbegriffen). Und diese 9000m/s hätte sogar ein derzeitiges V2 Starship zur Verfügung. Damit wäre eine Betankung im Marsorbit gar nicht mehr notwendig wenn Treibstoff auf der Oberfläche hergestellt werden kann.

"Ein Raptor V2 trinkt 650kg/s, somit wäre der Tank nach 307 s leer"   Bei 6x Raptor wird das Schiff also 3900kg/s leichter pro Sekunde?
Das sehe ich jetzt nicht in der Berechnung.

Den Zwischenschritt habe ich in dem ursprünglichen Beitrag nicht explizit mit aufgeschrieben, aber berücksichtigt habe ich das schon und später auch für das 9 Raptor Szenario angepasst. Die daraus berechnete Brenndauer habe ich auch nur zur Berechnung der maximalen Schwerkraftsverluste gebraucht, in der Raketengleichung steckt der Masseverlust der Rakete während des Fluges ja schon mit drin.

Und diese 9000m/s hätte sogar ein derzeitiges V2 Starship zur Verfügung. Damit wäre eine Betankung im Marsorbit gar nicht mehr notwendig wenn Treibstoff auf der Oberfläche hergestellt werden kann.

Richtig, eine Betankung im Marsorbit war meines Wissens nach auch nie vorgesehen. Starship wurde immer so geplant, daß genau das eben nicht nötig ist, weil ansonsten die Komplexität sich wieder vermehrfacht.

Genau!
Hab auch von SX nie was von einer Betankung des Starships im Mars Orbit gehört oder gelesen!
Es ging da immer nur um die Treibstoff Herstellung vor Ort. Höchstens noch um die Landung von gewissen Mengen von Treibstoff bzw Oxidator bei nicht ausreichender Herstellung derselben.

Explizit gesagt haben sie es meines Wissens nach nicht, aber in EM's Präsentation im Mai wurde zumindest angedeutet das sie schon bei der ersten Welle Starships die zum Mars gehen einige Rückflüge planen. Das kann ich mir am ehesten mit Betankung im Marsorbit vorstellen, es macht keinen Sinn die dafür nötigen Versorgungsschiffe landen zu lassen. Tanken auf der Oberfläche macht nur Sinn wenn der Treibstoff auch dort hergestellt wurde und das wird für die ersten paar Mars-Transferfenster sicher noch nicht der Fall sein.

Explizit gesagt haben sie es meines Wissens nach nicht, aber in EM's Präsentation im Mai wurde zumindest angedeutet das sie schon bei der ersten Welle Starships die zum Mars gehen einige Rückflüge planen. Das kann ich mir am ehesten mit Betankung im Marsorbit vorstellen, es macht keinen Sinn die dafür nötigen Versorgungsschiffe landen zu lassen. Tanken auf der Oberfläche macht nur Sinn wenn der Treibstoff auch dort hergestellt wurde und das wird für die ersten paar Mars-Transferfenster sicher noch nicht der Fall sein.

Das ist genau das Problem beim Starship. Deswegen wird auch eine bemannte Mars- Mission noch auf sich warten lassen. Auftanken am Mars erfordert umfangreiche und autonom arbeitende (!) Abbaugeräte, Produktionsanlagen und Depots am Mars, extrem harte Nuss!

Autanken im Marsorbit könnte evtl. funktionieren, aber dafür braucht es dann die X Tanker im Marsorbit mit X*X Flügen in den LEO für das Betanken derselben. Nun kommt es extrem auf die Zuladung der Tanker an, was X*X für einen angenommenen Bereich zwischen 8 und 15 bedeutet, kann sich ja jeder selbst ausrechnen ...

Da bin ich auch gespannt was sie sich hier für Optimierungen einfallen lassen und wie viel Treibstoff sich dann transportieren lässt.
Reine interplanetare Tanker bräuchten ja weder Hitzeschild noch Klappen und können so lang sein wie es strukturell möglich ist, beim Start vom Erdboden müssen sie ja nicht voll betankt sein.

Ich habe es kurz für die Daten vom V2 Starship überschlagen und kam auf 3 Tankschiffe die nötig sind um ein Schiff vom Mars Orbit zurück zur Erde zu schicken. Erläuterung der Rechnung folgt:

Von LEO bis LMO braucht es 5702 m/s dV [1]
Die Raketengleichung dV = Ve * ln[m(Start)/m(Ende)] sagt mir (Ve=3210m/s; m(Start)=1585t [2]; m(Ende) ist gesucht) das ein V2 Starship (Leergewicht 85t [2]) knapp 183t Treibstoff transportieren könnte. Nehme ich 15t Leergewicht für den überschüssigen Hitzeschutz und Klappen weg komme ich auf 204t transportierbaren Treibstoff.

Für die Rückkehr vom LMO zur Erde brauchen wir (fast) die selbe Menge dV dank Aerobreaking aus dem LEO zur Erdoberfläche. Raketengleichung wieder herangezogen, diesmal nach m(Start) umgestellt für eine Endmasse von 100t für ein V2 Starship mit Hitzeschild, Klappen und Treibstoff zum Landen. Ich komme auf m(Start)=591t, was einer Treibstoffmasse von 506t entspricht.

506t geteilt durch die 183t pro Tanker komme ich auf 2,77; bzw. 2,48 für Tanker ohne Hitzeschild und Klappen. Somit bräuchten wir 3 Tankschiffe um ein V2 Starship vom LMO zurück zur Erde zu schicken und hätten sogar noch ein bisschen Luft nach oben.

Quellen:
[1] https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/93/Solar_system_delta_v_map.svg
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/SpaceX_Starship_(spacecraft) Stage Info

Das Gedankenspiel fortgesetzt: das Ship kommt zur Erde. Mit ner höheren Geschwindigkeit, als bislang je getestet wurde. Auftanken im Leo deswegen schwierig/nicht möglich (?!). Es braucht Resttreibstoff für die Lagekotrolle, sonst Bada-Boom in der Atmosphäre. Wieviel dafür? Halten die Kacheln das aus ? Und danach Resttreibstoff für flip und co.
Das sind ziemlich viele ungelegte Eier...

Die Realität ist immer komplizierter als geplant, ist halt "Rocket Science" 

Solche Rechnungen mag ich aber um zumindest eine Vorstellung zu haben in welcher Größenordnung wir uns bewegen und nicht komplett im Land der Spekulationen zu wandern. Das Ganze kann man auch schnell und einfach in einen online Rechner/Plotter wie Wolfram Alpha oder Desmos eingeben und sich als Graph anschauen.

Hier ein Beispiel wo wir für eine gegebene Masse Treibstoff x eine Nutzlast y herausbekommen:

Desmos: https://www.desmos.com/calculator?lang=de
Die Formel für das Beispiel eines V2 Starship von LMO zu LEO: 5702=3210\cdot\ln\left(\frac{x+y+85}{\left(y+85\right)}\right)

x ist hier die Masse an Treibstoff zu Beginn der Reise und y die gewünschte Nutzlast. Die 5702 sind die gewünschten delta V in m/s, 3210 ist die Abgasgeschwindigkeit eines Raptor V2 in m/s, 85 ist die Trockenmasse eines Starship V2 mit Hitzeschild und Klappen.

Mit den Werten kann man dann nach belieben spielen um ein paar Szenarien durchzugehen. Da sieht man dann wie groß der Einfluss von z.B. einem Upgrade der Raptoren oder einer Verringerung der Trockenmasse ist.

Gerne beteilige ich mich auch an den Spekulationen...

Zunächst - wissen wir denn überhaupt etwas darüber, wie genau die Starship-Flotte zum Mars kommt und wie wieder zurück? Was welche Schiffe wo tun? Ich habe dazu noch nichts gesehen.

Ich würde ja annehmen, dass es mindestens zwei, eher mehr verschiedene Starship-Versionen geben wird, eventuell schon beim ersten Versuch mit 5 Starships:

- Schiffe, die auf dem Mars landen und wieder starten sollen.
- Schiffe, die auf den Mars bleiben sollen als Grundlage für eine erste Station
- Schiffe, die in der Marsumlaufbahn bleiben und/oder dann auf der Erde wieder landen.
- Depot-Tanker, die dauerhaft in der Marsumlaufbahn bleiben

Denn zum einen braucht man ja offenbar verschiedene Arten von Hitzeschutz, da die Zusammensetzung und Bremswirkung beider Atmosphären sehr unterschiedlich sind. Zudem braucht ein Mars-Landeschiff Beine. Ich glaube daher nicht, dass ein auf den Mars gelandetes Starship wieder auf der Erde landen wird; warum auch, man kann ja umsteigen und es gibt keinen Grund, all die nicht weiter benötigten Materialien inkl. Habitate hin und her oder gar zurück auf die Erdoberfläche zu fliegen.

Zum anderen muss man überlegen, wieviel Treibstoff überhaupt benötigt wird. Weiter unten wurde ja schon mal gesagt, "Von der Marsoberfläche bis zur Erdoberfläche braucht es an die 9000m/s delta V . Und diese 9000m/s hätte sogar ein derzeitiges V2 Starship zur Verfügung." Wenn das stimmt, und ich habe keinen Grund daran zu zweifeln, und man spart sich die Landung auf der Erde, würde ein Auftanken VOR der Marslandung reichen, um hinterher nicht nur wieder zu starten, sondern es direkt in die Erdumlaufbahn zu schaffen. Möglicherweise braucht man dann nur einen Tanker, um die übrigen Schiffe für Landung und Rückflug aufzutanken.

Und ob dieser Depot-Tanker, wenn leer, in die Erdumlaufbahn zurück kommt, um aufgetankt zu werden, ob er mit Tankerflügen von der erde aufgefüllt wird, oder ob er einfach durch einen neuen ersetzt und abgeschrieben wird (ggf. als Baumaterial wiederverwendet), ist auch nicht klar. 

Und wenn es nicht primär um Zeit geht (wie bei bemannten Schiffen), ist auch mehrfaches Swing-By-Bremsen und/oder Aerobraking möglich, was zusätzlich Treibstoff spart.

Ich sehe hier ein ganzes Bündel an Optionen, wie man schon die erste Marsflotte organisieren könnte. Welche energetisch oder kostenmäßig die beste ist, kann ich schwer beurteilen. SX wird das sicher auch immer weiter optimieren.
Und bin mehr als gespannt, wie SX das umsetzen wird.

Ist halt die Frage ob SX das heute selbst schon weiß.   

Noch ist nicht raus wie die nächste Version (Block-3) funktionieren wird, wieviel Nutzlast damit z.B. am Mars ankommen könnte und ob all die schönen Modelle dann in der Praxis überhaupt arbeiten. 
Da wird noch viel getestet, experimentiert und entwickelt, sowohl an der Hardware, der Software und der Planung.
Glücklicherweise ist SX da sehr flexibel und fähig sich an neuen Gegebenheiten schnell anzupassen.
Ich bin überzeugt davon, daß sie so früh wie nur irgend möglich zumindest ein einziges Schiff zum Mars schicken werden um dringend benötigte Daten zu erhalten, um dann darauf aufbauend fundiertere Pläne ausarbeiten zu können.

Sich vorauseilende Gedanken zu machen ist interessant und spannend, aber laßt uns doch jetzt erstmal abwarten wie das mit der Version-3 verläuft und wie die Betankung in LEO funktioniert. Nächstes Jahr um diese Zeit sind wir dann sicher schon wesentlich schlauer!
 

Sich vorauseilende Gedanken zu machen ist interessant und spannend, aber laßt uns doch jetzt erstmal abwarten wie das mit der Version-3 verläuft und wie die Betankung in LEO funktioniert. Nächstes Jahr um diese Zeit sind wir dann sicher schon wesentlich schlauer!
 

Sollte die Betankung im LEO scheitern: Dann koennte noch der Booster durch 2 Side-Boosters zu einem Super-Booster ergaenzt werden -- das waere nur ein kleiner Step -- aehnlich F9 --> FH. Artemis-3 und der Flug zum Mars waeren aber dann NET2030.

Sollte die Betankung im LEO scheitern: Dann koennte noch der Booster durch 2 Side-Boosters zu einem Super-Booster ergaenzt werden -- das waere nur ein kleiner Step -- aehnlich F9 --> FH. Artemis-3 und der Flug zum Mars waeren aber dann NET2030.

So klein ist der Step leider nicht. Auf dem Papier sieht das einfach aus, aber in der Realitaet steckt da dann doch mehr dahinter als man denkt. Das hat SpaceX damals in der FH Entwicklung selbst gemerkt und der Erstflug musste dadurch immer wieder um Jahre verschoben werden. Gerade beim Super Heavy Booster kommen hier ungemein grosse Kraefte und Krafteinwirkungen zusammen, um ein Vielfaches groesser als damals bei der FH.
Dann braucht man dafuer auch eine geeignete Startanlage. Man muesste diese also komplett neu entwerfen, sodass sie nicht nur drei Booster gleichzeitige halten und betanken, sondern auch aushalten kann.

Mal davon abgesehen, dass dieses Ding tatsächlich monströs wäre, was die Dimensionen betrifft (insbesondere stage-zero): das ist ein Fall für Jene unter uns, die virtuos mit der Raketengleichung umgehen können...