2. Testflug Starship (Booster B9, Starship S25)

Zitat von: Prodatron am 29. November 2023, 15:55:18

Ich denke daher auch nicht, daß die Restatmosphäre hier bei den Gridfins irgendeine Rolle spielt.

Aber vermutlich die Abgase der Oberstufe? Das ist ja einiges an Masse mit ordentlich Geschwindigkeit, das sollte (zumindest in den ersten paar Sekunden) eine deutliche Wirkung auf angestellte Gridfins haben.

Nein, auch nicht die Abgase. Der Booster hat eine Fläche von 65m2, auf die das Starship direkt feuert. Da machen die 4 Stück Schweizer Käse keinen Unterschied mehr. Ganz nebenbei, für mich sah das schon so aus, als würden die Steuerdüsen arbeiten. Allerdings, hiess es nicht mal, dass man beim Booster keine cold gas Thruster verwenden kann?

Aber vermutlich die Abgase der Oberstufe? Das ist ja einiges an Masse mit ordentlich Geschwindigkeit, das sollte (zumindest in den ersten paar Sekunden) eine deutliche Wirkung auf angestellte Gridfins haben.

Interessantes Argument. Ich glaub du hast Recht.

Zitat von: jhofmeister am 29. November 2023, 17:08:38

Zitat von: Prodatron am 29. November 2023, 15:55:18

Ich denke daher auch nicht, daß die Restatmosphäre hier bei den Gridfins irgendeine Rolle spielt.

Aber vermutlich die Abgase der Oberstufe? Das ist ja einiges an Masse mit ordentlich Geschwindigkeit, das sollte (zumindest in den ersten paar Sekunden) eine deutliche Wirkung auf angestellte Gridfins haben.

Nein, auch nicht die Abgase. Der Booster hat eine Fläche von 65m2, auf die das Starship direkt feuert. Da machen die 4 Stück Schweizer Käse keinen Unterschied mehr.

Mit diesem Argument hast du dann aber die Gridfins generell unwirksam gemacht. Beim Flug durch die Atmosphäre hat der Booster immer noch eine Fläche von 65m2. Die Luft trifft nur auf die Triebwerkssektion und nicht auf den Hot-Staging-Ring, aber die Fläche ist die gleiche. Und trotzdem lässt sich der Booster mit den 4 Stück Schweizer Käse steuern.


Mane

Falls wir immer noch darüber diskutieren welchen Einfluss die Gitterflossen in dieser Höhe haben: Das Argument, dass die Nutzlastverkleidungen in der Höhe abgeworfen werden sollte doch jeden davon überzeugen das dieser dort oben nahezu null ist.

Da laut Hugos Diagramm die negative Beschleunigung auftrat bevor sich der Boost und das Starship trennten müsste auf die gesamte Rakete eine große Kraft gegen die Flugrichtung gewirkt haben. Noch dazu gegen den Schub von drei gedrosselten Raptoren. Fällt jemanden zu den 0,6 Tonnen "Bremsschub" durch den Luftwiderstand *) was anderes ein? Mir nicht, daher mein Schluß: Die Übertragung der Daten im öffentlichen Stream ist nicht akkurat genug um die Geschwindigkeiten der beiden Stufen zur exakt gleichen Zeit genau zu ermitteln. Die davon dann berechneten Beschleunigungen zeigen in diesem kurzen Zeitabschnitt daher leider nicht genau genug was passiert ist.

Meiner Meinung nach konnte die negative Beschleunigung nur vom Abgasstrahl der Starshiptriebwerke bewirkt werden (zumindest bevor der Booster flippte). Wenn die zünden nimmt für einen Bruchteil hauptsächlich der HB die Gegenkräfte der 6 Raptoren auf - die Öffnungen des HS-Rings sind einfach zu klein. 6 startende vs. 3 gedrosselte Raptoren - kein Wunder das dem Booster kurz so vor kommt, er fährt gegen die Wand!   


*) Bremswirkung durch den Luftwiderstand kann man sich ja ausrechnen: Geschätzter Luftdruck in 80km Höhe = ~2 Pa, daraus und mit der Temperatur die Dichte. Wieder die bekannte Formel von vor ein paar Seiten Windkraft = Fläche x Luftdichte x Windgeschwindigkeit²   = 63m² x 3,6E-5 kg/m³ x (1550 m/s)²  = 5550 N. Oder 6431N wenn ich 10m² für die Gitter dazurechne. Ist sicher sehr grob berechnet aber größenordnungsmäßig sind wir da im 4 stelligem Newtonbereich.

Danke für die aufschlussreiche Berechnung. Ca. 6000 N, also 6 kN Luftwiderstand in dieser Höhe, das ist nichts im Vergleich zum Schub von 3 gedrosselten Raptoren. Die kleine Delle (vor dem eigentlichen Hot-Staging) in den Beschleunigungsdaten ist dann wohl in ungenauen Werten begründet. Somit kommt wohl nahezu der ganze Bremseffekt von den Raptoren des Starship. Eine geringere Drosselung vor dem Hot-Staging könnte das ausgleichen, birgt aber ein größeres Risiko einer Kollision mit dem Schiff. Da wäre dann ein komplettes Umdesigning des Hot-Staging-Verfahrens nötig.

[...]
Nachtrag: Diagramm von Hugo: Auch vor Bremsschubeinwirkung durch die Oberstufe schon vor Hotstaging negativer Schub des Boosters.

Die von Hugo berechnete Beschleunigung beziehen sich auf die Geschwindigkeit des Stacks zur Erde. Der Stack befindet sich beim Hotstaging jedoch teilweise im freien Fall, und wird dementsprechend durch die Erdanziehung auch gebremst und damit langsamer. Diese Wirkung muss man aus den gezeigten Werten rausrechnen. Im Diagramm ist dies minimal ca. 3,3m/s². Am Peak direkt nach dem Hotstaging ist die Beschleunigung dagegen ca. 7,5m/s².


Zum Zeitpunkt direkt vor dem Hotstaging hat der Stack einen Winkel von ca. 30°, daraus resultiert eine Abbremsung von 5m/s². Passt, weil die drei innersten Raptoren ja noch feuern, zu diesem Zeitpunkt vor dem Hotstaging ist die Net-Beschleunigung für den Treibstoff im Booster also mit 1,7m/s² positiv. Nach dem Hotstaging dagegen wird der Booster durch die Oberstufen-Abgase mit ca. 2,5m/s² stark gebremst. 100% der Kraft der 6 Triebwerke bremsen den Booster, mindestens bis sich das Starship einige Meter entfernt hat. Der Treibstoff schwappt zuerst nach oben, dann durch die Drehung zur Seite und wieder nach unten.

Luftreibung ist vernachlässigbar, 6kN gegen ca. 7,5MN vom Booster und 16,3MN vom Starship verlieren (Quelle Wikipedia EN).

Ich glaube wir haben das jetzt ausgiebig genug analysiert, um abschließend sagen zu können:

Hotstaging mag eine ganz tolle Sache sein für Wegwerfraketen, will man allerdings den Booster wiederverwenden, ergeben sich doch sehr gravierende Probleme.

Bin jetzt wirklich sehr gespannt, wie SX das lösen wird!
Im schlimmsten Fall werden sie das Hotstaging wohl wieder aufgeben müßen.

, …. Wieder die bekannte Formel von vor ein paar Seiten Windkraft = Fläche x Luftdichte x Windgeschwindigkeit²   = 63m² x 3,6E-5 kg/m³ x (1550 m/s)²  = 5550 N. …

Das stimmt so direkt aber nicht. Einmal steht in der Formel noch „cw“, der Widerstandsbeiwert des jeweiligen geometrischen Körpers. Und dann gilt die Formel erstmal im Unterschall. Bei Überschall gelten andere Bedingungen. Der Cw-wert wird grob verdoppelt (wenn man deutlich oberhalb des transonischen Bereichs fliegt).
Bei ausreichender Höhe wird es nochmal anders, weil man keine Kontinuumsströmung mehr hat … so hoch waren sie hier aber nicht.

Fällt jemanden zu den 0,6 Tonnen "Bremsschub" durch den Luftwiderstand *) was anderes ein?

Ja, die Erdanziehungskraft.

Mir nicht, daher mein Schluß: Die Übertragung der Daten im öffentlichen Stream ist nicht akkurat genug um die Geschwindigkeiten der beiden Stufen zur exakt gleichen Zeit genau zu ermitteln.

Nein. Die Daten von SpaceX sind extrem genau.

Bin mal gespannt, wie das, das nächste Mal läuft.

Wie wollen sie das in den Griff bekommen? Bin mal gespannt.

Die drei inneren Raptoren am Booster würde ich genauso weiter laufen lassen.
Hotstaging von SS vielleicht mit weniger Power.
Gridfins erst später quer stellen.

Ach was hätte ich gerne die Rohdaten der Telemetrie.
Wir werden es sehen. 

Ich glaube wir haben das jetzt ausgiebig genug analysiert, um abschließend sagen zu können:

Hotstaging mag eine ganz tolle Sache sein für Wegwerfraketen, will man allerdings den Booster wiederverwenden, ergeben sich doch sehr gravierende Probleme.

Echt jetzt?
Wir wissen ausser den netterweise angezeigten Zahlen vom Stream überhaupt nichts, und jetzt kommen solche Aussagen "WIR haben das jetzt ausgiebig genug analysiert"!  Ok, vielleicht als Scherz gemeint?
Erinnert mich jedenfalls an Aussagen wie: Landung klappt nie (2010-2015), dann: Landung auf der Seeplattform klappt nie (Jason 3), dann: alle 33 Raptoren werden nie fehlerfrei laufen (IFT1), dann: Ohne Flammgraben wird das nie was (IFT1).
Alle diese Behauptungen waren komplett falsch.
Und jetzt ist Hotstaging also nur für Wegwerfraketen gut. Wer weiß, vielleicht ist dem auch so, aber wir können das aktuell definitiv NICHT beurteilen.
Das einzige Glück war ja immer, daß die SpaceX Leute nie gewußt haben, daß das alles nicht klappt, und es dann trotzdem einfach gemacht haben 

Zitat von: Mojschele am 30. November 2023, 12:07:00

, …. Wieder die bekannte Formel von vor ein paar Seiten Windkraft = Fläche x Luftdichte x Windgeschwindigkeit²   = 63m² x 3,6E-5 kg/m³ x (1550 m/s)²  = 5550 N. …

Das stimmt so direkt aber nicht. Einmal steht in der Formel noch „cw“, der Widerstandsbeiwert des jeweiligen geometrischen Körpers. Und dann gilt die Formel erstmal im Unterschall. Bei Überschall gelten andere Bedingungen. Der Cw-wert wird grob verdoppelt (wenn man deutlich oberhalb des transonischen Bereichs fliegt).
Bei ausreichender Höhe wird es nochmal anders, weil man keine Kontinuumsströmung mehr hat … so hoch waren sie hier aber nicht.

War mir schon bewusst, dass da noch cw fehlt und der Überschalleinfluss. Macht aber trotzdem nichts aus (cw eines Zylinders mit ungünstiger Stirnseite ca. 0,4, mit Überschallkorrektur ca. 0,8 als Faktor). Der ganze Bremseffekt liegt an den Raptoren des Starship.
Ich bin aber nicht so pessimistisch das als unlösbares Problem anzusehen. Ich würde mich auf den Booster und das Schiff konzentrieren: beim nächsten Flug kein Hot-Staging, um weitere Daten zu erhalten. Dann weiß man zumindest ob der Wiedereintritt und die Boosterlandung so funktioniert.
Die Frage ist: wie wollen sie es machen?

Ich glaube wir haben das jetzt ausgiebig genug analysiert, um abschließend sagen zu können:

Hotstaging mag eine ganz tolle Sache sein für Wegwerfraketen, will man allerdings den Booster wiederverwenden, ergeben sich doch sehr gravierende Probleme.

Bin jetzt wirklich sehr gespannt, wie SX das lösen wird!
Im schlimmsten Fall werden sie das Hotstaging wohl wieder aufgeben müßen.

Genaugenommen wissen wir gar nichts. Ganz genau genommen könnte SpaceX schon längst wissen, wie es funktionieren wird. Nur weil wir diskutieren, heißt das nicht, das wir es wissen. Trotzdem macht die Fachsimpelei Spaß.

Zitat von: Mojschele am 30. November 2023, 12:07:00

, …. Wieder die bekannte Formel von vor ein paar Seiten Windkraft = Fläche x Luftdichte x Windgeschwindigkeit²   = 63m² x 3,6E-5 kg/m³ x (1550 m/s)²  = 5550 N. …

Das stimmt so direkt aber nicht. Einmal steht in der Formel noch „cw“, der Widerstandsbeiwert des jeweiligen geometrischen Körpers. Und dann gilt die Formel erstmal im Unterschall. Bei Überschall gelten andere Bedingungen. Der Cw-wert wird grob verdoppelt (wenn man deutlich oberhalb des transonischen Bereichs fliegt).
Bei ausreichender Höhe wird es nochmal anders, weil man keine Kontinuumsströmung mehr hat … so hoch waren sie hier aber nicht.

Viel zu kompliziert. Man kann das ganz einfach runterbrechen. Für jedes Newton, welches Du den Gridfins aufschlägst, musst Du fast ein kN für den Booster aufschlagen. Egal wie man es dreht, die Gridfins erzeugen einen vernachlässigbaren Widerstand.

Frage: Das FTS hat beim 1. Testfug versagt. Was wäre mit folgender Idee (frei ausgedacht):

- Man möchte (oder muss) das FTS testen.
- Man weiß, dass man nach der Stufentrennung keine weiteren sinnvollen Daten sammeln wird
- Man berechnet die Triebwerksleistung absichtlich so, dass der Schub kurz negativ ist, um zu schauen, wie die Triebwerke reagieren.
- Man sammelt die wertvollen Daten.
- Man aktiviert das FTS

Die Hauptidee: Der FTS-Test ist der Haupttest und der Negativ-Schub-Test ist der Sekundärtest. Damit können mit einer einzelnen Rakete beide Tests durchgeführt werden. Man erhält schnell viele und wertvolle Daten und muss keine weitere Rakete für einen weiteren Test nutzen.

Hallo Hugo,

prinzipiell finde ich Deine Idee nicht schlecht. Allerdings sehe ich dabei zwei Haken:

- Zum einen gibt man damit die Chance auf, weitere wertvolle Daten zum Rückkehr und Landeverhalten (über dem Meer) des Boosters zu sammeln.

- Zum anderen glaube ich einfach aus dem Bauch heraus, dass SpaceX es kommuniziert hätte, wenn es geplant gewesen wäre, den Booster eh durch das FTS zerstören zu lassen. SpaceX hat ja kein "Problem" mit spektakulären Explosionen, im Gegenteil, die ersten Testflüge stehen ja unter dem Motto "Exitement guaranteed", was ganz klar auch ein spektakuläres "Versagen" mit einschließt. Andererseits ist es aber wird die PR umso negativer, je weniger eine Explosion erwartet wurde. Ich denke darin liegt auch ein Grund, dass Mr. Musk zb die Erwartungen vor solchen Teststarts eher niedrig ansetzt. Hätte man - um mal die extremste Möglichkeit zu nehmen - das FTS testen "müssen" (als Vorgabe von der FAA zb), dann hätte man das, glaube ich, einfach kommuniziert.

Aber ganz klar, alles nur Spekulatius. Ausschließen kann man Deine Idee nicht und einen gewissen Charme hat sie definitiv 

Gruß
Excalibur

Zum weiteren wurde zwar angeblich das Schiff durch FTS zerstört, wobei allerdings die vordere Hälfte weitgehend intakt blieb, aber der Booster hat sich unabhängig vom FTS selbst zerlegt.

Ich traue zwar SX einiges zu, aber, wenn sie tatsächlich das FTS testen wollten, dann hätten sie damit sinnvollerweise auch bis kurz vor der Landung warten können und damit sowohl das FTS getestet, wie noch viel mehr höchst wichtige Daten gesammelt.

Möglicherweise hätten Trümmer über bewohntem Gebiet niedergehen können, wenn man länger gewartet hätte.

...aber der Booster hat sich unabhängig vom FTS selbst zerlegt

Wie meinst du das? Das "disassembly" hat ja den Bildern zufolge in einer vorderen Sektion begonnen.
Bei einer massiven Fehlfunktion, die zur Zerstörung führt, würde man ja erwarten das dieses eher im Triebwerksblock beginnt.
Meinst du damit der Booster hat selber seine Demontage eingeleitet, also ohne Kommandierung des FTS vom Boden aus?
Ist das nicht aber nicht auch das FTS, selbst ausgelöst halt? Oder ist das nur ein bißchen Begriffsdefinition?

Hab da ehrlich gesagt auch so meine Zweifel.
Hab ja leider auch keine Informationen aus erster Hand und bin darauf angewiesen, was ich so in den Videos sehe und im Internet lese.
Anfangs dachte ich auch FTS in beiden Fällen, aber aus den zahlreichen Komentaren auf  twitter und im NSF-Forum lief es dann doch anders hinaus.

Das FTS wird danach auch primär automatisch ausgelöst.

Auch hier ist z.B. wieder die Rede davon, daß der Booster ohne die Einwirkung des FTS zerstört wurde. (bei 5:10)
Ausserdem wird das Herumschwappen des Treibstoffes und die Auswirkung des Hotstaging nochmal genauer analysiert.

Nach dem Start ist vor dem Start.

https://twitter.com/elonmusk/status/1732860921905549506

Noch mal das Swappen im Tank aufgearbeitet:
https://twitter.com/mcrs987/status/1732602695180042472

Da sind sie ja endlich, wenn auch nur ganz kurz.
Die Onboard Aufnahmen.
Genialer Zusammenschnitt.

Updated graphic with the flight data:


https://twitter.com/infographictony/status/1733103221160161372

Es gab ein generelles Update von EM gestern
https://twitter.com/SpaceX/status/1745941814165815717

Ich will mich dazu nur auf den Teil beziehen der das Rätsel klärt was mit der Oberstufe beim letzten Flug passiert ist. Demnach hatten sie gegen Ende des Flugs Sauerstoff abgelassen, da dieser nicht benötigt wurde. Dieser hat sich schließlich entzündet und eine Explosion ausgelöst.

Das deckt sich mit den Beobachtungen. Man hat auf der Telemetrie einen hohen Sauerstoffverbrauch gegen Ende des Starship Flugs  gesehen. Scott Manley beispielsweise hatte ein Sauerstoffleck aufgrund struktureller Ursachen vermutet. Dass das Absicht war und letztlich zum Versagen der Stufe geführt hat ist natürlich ironisch. Mit einer Nutzlast hätten sie den Orbit erreicht.

Ich gehe absolut davon aus, dass SpaceX sehr genau weiß was sie tun, aber in diesem Fall fällt mir das schwer. Warum Sauerstoff ablassen bei laufenden Triebwerken? Ganz naiv betrachtet kein Wunder, dass der sich entzündet. Hätte man nicht SECO abwarten können? Warum überhaupt ablassen? Damit die zweite Stufe noch etwas leichter wird und mehr Performance rausgeholt wird? Lässt sich das so schlecht vorherberechnen?