Wäre eine Falcon 9 nach dem Konzept der BFR möglich und sinnvoll?

Meine Frage ist eigentlich recht einfach:
Ließe sich nicht auch eine Variante der zweiten Stufe der F9 bauen, die ähnlich der zweiten Stufe der BFR funktioniert? (Die erste Stufe erfüllt faktisch ja bei beiden Systemen unter normalen Bedingungen die selbe Funktion. Daher ziehe ich sie nicht in die Betrachtung mit ein.)

Dazu müsste diese zweite Stufe folgendes können:
1. Den Orbit erreichen. (das kann sie schon heute)
2. Im Orbit aufgetankt werden.
3. Deorbiten.

Wäre das möglich, könnte SpaceX bereits mit der F9 einen höheren Grad an Wiederverwendbarkeit erreichen.

Eine normale Mission würde dann aus mehreren F9 Starts bestehen und in etwa so aussehen:
- F9 Stufe 2 Nummer 1 bringt Satelliten in LEO.
- F9 Stufe 2 Nummer 2 bringt Treibstoff nach, tankt Nr. 1 auf. Behält aber Resttreibstoff zu Landung.
- Nr. 2 landet mit Resttreibstoff.
- Nr. 1 setzt Satelliten aus. Begibt sich dafür evtl. in höheren Orbit.
(- falls nötig bringt eine Nr.3 weiteren Treibstoff für Nr.1 und landet danach.)
- Nr. 1 landet wieder.

Mit der entsprechenden Payload Bay wäre eine Wiederverwendbarkeit, auch der zweiten Stufe, samt Fairing, erreicht.

Also woran liegt es, dass Musk keine F9 ala BFR baut?

Ich sehe im Moment nur folgende Gründe:
1. Man hat nicht daran gedacht. Würde mich aber sehr wundern.
2. Man arbeitet mit der F9 bereits so nah an den Limits, dass sich ein BFR Konzept damit nicht mehr realisieren ließe. Aber ich denke, dass sich dieser Punkt entkräften lassen müsste: Die F9 fliegt heute hauptsächlich 2 Arten von Missionen: kleinere Massen in den LEO, oder größere in den GEO. Die kleineren Massen für den LEO könnte man auf mehrere Missionen aufteilen. (evtl. mit Ausnahme der Dragon Missionen) Die größeren Lasten für den GEO (genauer GTO) könnte man erst in den LEO befördern. Und dann, nach Betankung, weiter in den GTO.
3. Die Kosten für ein neues Design der zweiten Stufe wären zu hoch. Da baut man lieber eine FH, die beim Missionsprofil der F9 evtl. sogar ohne Neubetankung eine Landung der zweiten Stufe ermöglicht - mit entsprechendem Re-Entry Burn und Hitzeschild. (Bzw. man setzt gleich auf die noch größere BFR.)
4. Aufgrund der Größe ist die BFR (und teils FH) wesentlich effizienter, und damit interessanter.
5. Man will insb. Blue Origin zuvorkommen. Um diese nicht als erste den Vorteil von großen, wiederverwendbaren Raketen nutzen zu lassen. Oder auch um möglichst bald groß dimensionierte Lasten befördern zu können, und eventuell in deren Abmessungen auch Standards setzen zu können, anstatt sich später der Konkurrenz anpassen zu müssen.
6. Man ist sich wirklich so sicher, dass die BFR funktionieren wird, dass sich der Sprung ohne mehr Zwischenschritte lohnt.
7. F9 ala BFR würde den Zeitplan der BFR nach hinten verschieben, und damit die Mission von SpaceX aufhalten.

Woran liegt es also?

Ich würde sagen, SpaceX  macht das, um auch der (auch videoproduzierenden) Konkurrenz wieder einen Schritt voraus zu sein...

1. Die Falcon 9 ist bei GTO Nutztasten Leistungsbeschränkt. Klar kann man dies mit Nachtanken umgehen, oder man nimmt die Falcon Heavy, wie es im Moment geplant ist.
2. Die Oberstufe landefähig zu machen, macht sie schwerer und kostet somit Nutzlast, gut möglich, dass dann schon ein Tankflug nötig wäre, um die ursprüngliche Nutzlastkapazität zu erreichen. Und wieder könnte Falcon Heavy die Tankflüge unnötig machen, da man eben so viel mitnehmen kann.
3. BFR hat Leistungsstärkere Triebwerke und eine Struktur, die bei gleicher größe leichter wäre. Dies sind Vorteile, gegen die die Falcon 9 nicht wirklich ankommt.
4. Wie viele Tankflüge währen bei der F9 für vergleichbare Mond oder Marsmissionen nötig und wie viele Oberstufenschiffe.

--> Eine Wiederverwendbare Oberstufe würde sich für die Falcon 9 kaum lohnen, wenn für die Falcon Heavy.
--> Die BFR Bauweise hat dank Methan, dank der starken Triebwerke, dank der Kohlefasertanks viel neue Technologie. Die auf die Falcon 9 zu adaptieren würde einem Neuentwicklung gleichkommen und die Rakete länger werden lassen. Warum also nicht eine Rakete mit neuen "frei wählbaren" Außenmaßen entwickeln?

Grüße aus dem Schnee

Eine wiederverwendbare Oberstufe für Falcon wäre sicher wirtschaftlich. Auch die Entwicklungskosten wären relativ gering, wenn man Raptor als gegeben ansieht. Auf der Basis Raptor und Methan, vielleicht schon Kohle-Faser Verbundwerkstoff. Nötig wäre auf jeden Fall ein größeres Tankvolumen, also ein größerer Durchmesser. Dank den Verbesserungen beim Schub von Merlin könnte die Erststufe von F9, oder auch Falcon Heavy, diese schwerere Stufe tragen.

Man hat sich aber dafür entschlossen, statt dessen vollständig auf das neue System zu setzen. Nicht aus primär wirtschaftlichen Gründen für kommerzielle Zwecke in dieser Größe, sondern weil Elon Musk es mit den Mars-Plänen ernst meint. Dafür braucht er diese Größe.

Daß der große Träger wirtschaftlich sein wird, fällt vielen schwer zu glauben. Aber Elon Musk hat gesagt, daß die Kosten pro Start, nicht pro kg in den Orbit, unter denen von Falcon 1 liegen werden. Einen kleineren Träger bauen, wäre erst nötig, wenn die Konkurrenz kleinere und noch billigere Systeme baut. Das wird aber eine Weile dauern.

Ich möchte noch einen Punkt hinzufügen:

Die F9 ist so konzipiert, daß sie auch ohne Mehrfachverwendung wirtschaftlich funktionieren kann. Es war ja nicht sicher, ob das mit dem Landen klappt. Und alle technischen Details entsprechen dem damaligen technischen Wissen und den vorhandenen Möglichkeiten. Z.B. wäre eine F9, die man aufgrund eines größeren Durchmessers für einen einzigen Einsatz jeweils per Schiff zum Einsatzort transportieren müßte, vermutlich unwirtschaftlich.

Heute ist aber sicher, daß das mit der Wiederverwendung klappt. Also entfallen etliche diese Zwänge und man kann alles optimal passend dafür auslegen. Das ginge bei einer evolutionär weiterentwickelten F9 nur sehr umständlich. 

1. Größenvorteile des BFS

2. EM WILL eben alles auf eine Karte setzen und alle Recurcen und Entwicklungspersonal auf die BFR/BFS konzentrieren.
So eine zweite, wiederverwendbare stufe baut man nicht über Nacht und würde für eine weile wichtige Recurcen binden.

3. Leistungsgrenze bei F9 für GTO Missionen. Wiederverwendbarkeit der 2. Stufe dürfte ordentlich Nutzlast kosten (leicht mal 30-50%). Da kann man dann ohne Tanken keine GTO Missionen mehr fliegen. Und...

4. 2. Stufe ist nicht auf tanken ausgelegt UND nachtanken ist nicht trivial UND verkompliziert das ganze System.
Nachtanken ist (meist) eine Notlösung wenn man nicht größer bauen kann und sollte vermieden werden...

Hallo,

vielleicht erweist sich eine Block 5 only Falcon Heavy ja als so zuverlässig und günstig im Betrieb, dass man sich bei SpaceX doch noch entscheidet, eine größere (wiederverwertbare) Oberstufe auf Raptorbasis zu entwickeln (*hoff*). Mit der mehrfach verwertbaren FH und einer flexiblen starken Raptoroberstufe könnte man das Satellitengeschäft dann parallel zur BFR Entwicklung kostengünstig abwickeln.

Hoffnungsvolle Grüße

Mario

PS: Ich mag das FH Konzept und möchte das Teil unbedingt in mindestens der heutigen F9 Frequenz fliegen sehen.

PS: Ich mag das FH Konzept und möchte das Teil unbedingt in mindestens der heutigen F9 Frequenz fliegen sehen.

Für was?
Bestimmt nicht für heutige Nutzlasten. Da gbit es doch im moment nur eine Hand voll pro Jahr

Sonst: volle Zustimmung! Würde gerne auch die FH noch häufiger fliegen sehen. Schon allein damit diese ganze Mühe nicht umsonst war :/

Und bis die BFR richtig fliegt haben wir ja auch noch gut 5 Jahre zeit in denen wir gut und gerne 100+ F9 und FH sehen werden 

Für was?
Bestimmt nicht für heutige Nutzlasten. Da gbit es doch im moment nur eine Hand voll pro Jahr

Kommt Träger, kommt Nutzlast. Immerhin wurden dieses Jahr schon 2 F9 versenkt. Und vielleicht entwickelt ja irgendwer in den nächsten Jahren ein paar schicke schwere interplanetarische Sonden und möchte keine Delta IV Heavy kaufen.

Es wird sicherlich so eine F9 Oberstufe nicht geben, je größer ( und natürlich Schubstärker ) die Rakete umso besser ist das Verhältnis der Nutzlast und die margins für eine Wiederverwendung werden größer.

Die BFR ist am Ende unglaublich billig, selbst wenn man jeden start 30 Millionen kosten lassen würde könnte man damit Geld drucken bis die Konkurrenz endlich mal nachgezogen hat. Eine F9 kann soweit nicht optimieren, das würde eine neue Rakete erfordern welche leicht größer ist.

Deswegen sprach ich auch von heutigen Nutzlasten.

Satelliten oder, erst recht, Sonden entwickeln dauert aber. Da wird ein 5 jahres Fenster mehr als knapp.
--

Ich sehe aber weiterhin, auch nach dem BFR, einen Bedarf für eine voll wiederverwendbare Rakete für kleineren Nutzlasten!

Aber diese dann womöglich gleich als voll-Methan-Rakete auf Raptordesign. Startmasse etwa 750-1000 Tonnen.
Denn auch in Zukunft muss man kleinere Frachten oder eben auch mal eine Hand voll Personen in den LEO bringen ohne gleich so ein riesen Ding hoch zu schießen.