Wiederverwendung Raketenstufen

Ist die Fangmethoden mit Seilen, wie sie bei CZ-10B angewandt worden ist, besonders schonend, den die Hülle der Raketenstufe besteht aus Aluminium?

Ich denke die Frage ist nicht die Belastung beim Landen. Vibrationen und Lärm im Flug, Max-Q und Stöße/Schocks bei Stufentrennungen bestimmen die Belastung der Struktur.

Bei der Landemethode und -technologie stellen sich eher Fragen nach Komplexität, Kosten, (Extra-)Masse und Zuverlässigkeit End-to-End, also wie verändern sich diese Parameter für mein System, wenn ich Methode A oder B oder C ... einbaue.

Ich hatte es so verstandent, dass man bei der CZ-10B vor allem diese Fangmethode gewaehlt hat, da man so auf die zusaetzliche Komplexitaet und Gewicht der Landebeine verzichten kann, aehnlich wie beim Super Heavy Booster von SpaceX.

Da diese Fangseile im Gegensatz zu den Chopsticks elastisch nachgeben, kann ich mir durchaus vorstellen, daß dies eine geringere Belastung für die Hülle darstellt, die ja eh vom heißen Wiedereintritt gestresst ist.
Ob dies jetzt irgendeinen positiven Effekt hat, ist allerdings eine andere Frage.

Ist die Verwendung von Stahl für die Hülle der Raketenstufen von wiederverwendbaren Raketen der höheren Belastung bei der Landung geschuldet?

Ist die Verwendung von Stahl für die Hülle der Raketenstufen von wiederverwendbaren Raketen der höheren Belastung bei der Landung geschuldet?

Nein, ausschlaggebend sind die geringeren Kosten für Stahl im Vergleich zu Aluminium oder GFK-Raketen. Verglichen mit dem Start sind die Belastungen bei der Landung nicht höher - falls ich die Informationen dazu richtig im Kopf hab.
Die Materialentscheidung ist auch schon im Hinblick auf eine Massenproduktion der HeavyBooster und Starships getroffen worden.

Was da jetzt genau ausschlaggebend war für den damaligen Wechsel von "GFK" zu Stahl?
Wahrscheinlich viele einzelne Dinge, denn Stahl hat gleich mehrere Vorteile.
Billiger, leichter zu ver- und bearbeiten, schneller zu modifizieren, stabiler und robuster, einfacher in der Serienfertigung und Wiederverwendung, um nur einige zu nennen.

Die Belastungen sind wohl am höchsten wenn die ganze Rakete nahezu vollgetankt bei MaxQ fliegt bzw sich anfangs bei starker Beschleunigung noch in der dichten Atmosphäre befindet. Und dann natürlich wieder beim Wiedereintritt mit noch viel höherer Geschwindigkeit, aber dann eben speziell für die Oberstufe. Auch einer der Gründe, daß es zumindest bei F9 gar nicht erst wirklich versucht wurde.

Da diese Fangseile im Gegensatz zu den Chopsticks elastisch nachgeben, kann ich mir durchaus vorstellen, daß dies eine geringere Belastung für die Hülle darstellt, die ja eh vom heißen Wiedereintritt gestresst ist.
Ob dies jetzt irgendeinen positiven Effekt hat, ist allerdings eine andere Frage.

Die Fangmethode mit Seilen mag vielleicht für die Raketenstufe besser sein. Ist aber nur zum Fangen zu gebrauchen.

SpaceX wollte hier aber wieder die eierlegende Wollmilchsau mit seinem Mechazilla:
Ein Startturm mit dem man auch Stufen stacken. auf oder vom Turm heben und auch Booster und Schiff fangen kann(was mit einem Seilgestänge schlecht oder gar nicht möglich ist) . Auf möglichst schnelle Wiederverwendung spezialisiert. Und scheinen ja damit nicht so schlecht zu liegen...

Mit etwas Phantasie und ausreichendem Erfindergeist könnte man sicher die "Seil-Fangmethod" noch soweit ausbauen, daß zumindest einige der anderen Funktionen machbar wären.

So könnte ich mir z.B. vorstellen, daß man die Vorrichtung auf Räder stellt und mit einem Antrieb ausrüstet. Haltearme gibt es ja schon in einer Ecke.

Ist halt die Frage, was sie damit wirklich alles machen wollen, wie kompliziert es werden darf und bis zu welcher Raketengröße das Ding tatsächlich geeignet ist.

Zumindest für kleine Raketenstufen und Landung auf Schiffen ist die Seil-Methode wohl dem SX/Starship-Modell überlegen.

Ich denke auch nicht, dass Alu oder GFK die ersten Schiffsladungen überstanden bzw. ermöglicht hätten. Der Edelstahl gibt gerade bei Kachelschäden eine Sicherheitsreserven.

Seid Ihr sicher, dass in diesem Zusammenhang "GFK" (Glasfaserverstärkter Kunststoff) gemeint ist ? Ich vermute eher, dass (für Strukturteile von Raketen bzw Tanks) eher "CFK" (Kohlefaserverstärkter Kunststoff) gemeint ist. Dessen Temperaturgrenzen werden im wesentlichen vom Matrixmaterial (Phenolharz, Epoxidharz) bestimmt.

Soweit ich weiß, wird bei großen Raketen kein GFK für die Tragstruktur verwendet.
SpaceX hatte jedenfalls anfangs mit CFK experimentiert und damals in LA eine "BFR"-Form dafür gebaut.

Soweit ich weiß, wird bei großen Raketen kein GFK für die Tragstruktur verwendet.
SpaceX hatte jedenfalls anfangs mit CFK experimentiert und damals in LA eine "BFR"-Form dafür gebaut.

Was war der Grund, dass man CFK dann aufgegeben hatte? Epoxid ist ein Duroplast duennfluessig wie Wasser und somit prima zu verarbeiten. Wurde der riesige Corpus der BFR dann beim Aushaerten zu heiss? Epoxid vernetzt leider exotherm und die Waerme muss irgendwie (z.B. ueber die eingegossenen Treibstoffleitungen wassergekuehlt) abgefuehrt werden.

Ein Gussteil waere leicht automatisiert in Serie zu fertigen gewesen. Zudem waere die Rakete wesentlich leichter, d.h. Startmasse/Leermasse waere wesentlich groesser und damit auch delta-v

Da gibt es viele Probleme. Ich weiß nicht mehr alle.
Erstens ist ein so großes CFK Teil auch nicht mehr so einfach zu fertigen.
Dann muß es sehr große Temperaturunterschiede verkraften. Bei den tiefen Temperaturen neigt es anscheinend dazu spröde zu werden. Das heißt die Festigkeit wird schlecht.
Für schnelle Iterationen in der Entwicklung war es auf alle Fälle nachteilig, da Änderungen langwierig sind. Da flext man nichts ab, und schweißt nichts an.
Alles wäre ja nicht aus CFK. Das man mit der jetzigen Lösung einen geringeren Materialmix hat dürfte auch vorteilhafter sein.
Mir fällt gerade nicht mehr ein, aber ich glaube da war mehr.

Der Hauptgrund damals dürfte das Gewicht gewesen sein. SpaceX hatte damals betont, dass je größer eine Rakete wird, desto schwieriger wird es, die Gesamtstruktur stabil zu bekommen. Und am Ende hat sich herausgestellt, dass man dieses mit Stahl am besten schafft.

Stahl ist für mich absolut überzeugend: stabil und billig, einfach zu bearbeiten, bestens erforscht.
Schauen wir mal, was China bei der CZ-9 verwendet.

Es gab vor ein paar Wochen einen sehr ausführlichen Artikel dazu:
https://www.basenor.com/blogs/news/why-musk-switched-starship-from-carbon-fiber-to-steel?srsltid=AfmBOoorcKphzpK10lo1daEy7ClTZhNNj1u96-8ro6_gdtjU5j0EF3Su

Stahl:
* verträgt extremere Temperaturen, dauerhaft über 800 °C, daher kein Hitzeschild auf der Rückenseite
* dramatisch kostengünstiger, 5 $ statt 130 § pro kg
* Produktion stark beschleunigt, einfacher zu formen und zu verschweißen, auch mit Robotern
* gewinnt bei kryogenen Temperaturen an Festigkeit, während Kohlefaser spröde wird
* benötigt keine Öfen zur Verarbeitung
* Produktionsabfall: Bei Kohlefaser entsteht viel Verschnitt der sich auch nicht leicht recyclen lässt
* einfachere Prototypen-Bauweise, da keine neuen Formen benötigt werden
* unkomplizierte Reparaturen vor Ort ohne Spezialgeräte

....

Stahl:
* verträgt extremere Temperaturen, dauerhaft über 800 °C, daher kein Hitzeschild auf der Rückenseite
* dramatisch kostengünstiger, 5 $ statt 130 § pro kg
* Produktion stark beschleunigt, einfacher zu formen und zu verschweißen, auch mit Robotern
* gewinnt bei kryogenen Temperaturen an Festigkeit, während Kohlefaser spröde wird
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Das gilt meine Wissens nach nur fuer ferritische Staehle und nicht fuer austhenitische Staehle....
Das Starship ist nichtrostend ---> austhenitischer Stahl (warum auch immer das gewaehlt wurde)

Das gilt meine Wissens nach nur fuer ferritische Staehle und nicht fuer austhenitische Staehle....
Das Starship ist nichtrostend ---> austhenitischer Stahl (warum auch immer das gewaehlt wurde)

Genau umgekehrt.
Die thermischen und mechanischen Vorteile gelten ausschließlich für austenitische Stähle.
Ferritische Stähle sind für Raumfahrt-Anwendungen gänzlich ungeeignet; ich bin nicht davon ausgegangen, dass die hier überhaupt in Betracht gezogen würden. Sie verlieren aufgrund ihrer Gitterstruktur bei niedrigen Temperaturen ihre Zähigkeit und brechen wie Glas.

Genauso ist es.
Das Starship ist aus einer speziellen Stahllegierung (304L) die angeblich von SX selbst entwickelt wurde, um den gewünschten Eigenschaften möglichst nahe zu kommen.

Ich glaube, mittlerweile wird 30X verwendet?
Jedenfalls irgendwas Patentiertes, das von Stahlwerken eigens für SpaceX hergestellt wird.

Ich glaube, mittlerweile wird 30X verwendet?
Jedenfalls irgendwas Patentiertes, das von Stahlwerken eigens für SpaceX hergestellt wird.

Jup, 30X - ein patentierter Stahl speziell für SpaceX entwickelt. Ich kenn einige Leute in der "Kryotemperaturszene" die sich - 'tschuldige Wortwitz - brennend für diese Stahlart interessieren.