Skylon / SABRE

Über das Skylonkonzept hatten wir ja schon mal kurz diskutiert, jetzt wird es aber Zeit für einen eigenen Thread, denn inzwischen hat Großbritannien 6 Millionen Pfund bereitgestellt um ein Technologiedemonstrationsprogramm zu finanzieren. Dabei geht es vor allen Dingen um das SABRE Triebwerk. Die Arbeiten sollen von der University of Bristol, EADS Astrium und dem DLR durchgeführt werden. Insbesondere sollen Prototypen des Wärmetauschers, der Brennkammer und der Düse gebaut werden. Die Brennkammer soll in Lampoldshausen getestet werden.

Quelle:
http://www.flightglobal.com/articles/2009/02/19/322765/skylon-spaceplane-engine-technology-gets-european-funding.html

Fluganimation hier:
http://www.flightglobal.com/blogs/hyperbola/2009/02/video-esa-funds-reaction-engin.html#more

Siehe auch Wikipedia für mehr Informationen zum Konzept:
http://en.wikipedia.org/wiki/Reaction_Engines_Skylon
http://en.wikipedia.org/wiki/SABRE

Über Skylone berichtet auch BBC-News hier:
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7898434.stm

Hansjürgen

Das Skylon-Konzept ist schon beeindruckend... es scheint so simpel!  

Ich bin gespannt, ob aus der Entwicklung der SABRE-Triebwerke was wird.

Hallo,

endlich mal ein Gerät welches nicht rotationssymmetrisch ist  Dass das Nutzlast-/Startgewichtverhältnis im Bereich zweistufiger Verlustträger liegt, macht allerdings nachdenklich. Die Antriebsgondeln sollen das Reentry mit der Sängerschen Schwitzkühlung überstehen können.    Für einen suborbitalen Tourismusflieger könnte das Antriebskonzept aber prädestiniert sein. 

Die Antriebsgondeln sollen das Reentry mit der Sängerschen Schwitzkühlung überstehen können.

Ah ich dachte schon das wundert nur mich allein. So viele Flügelkanten und Ecken an denen sich die Hitze des Wiedereintritts staut wie am Skylon habe ich lang nicht mehr in einem Entwurf gesehen. Tolles Triebwerk - keine Frage - aber wenn Skylon jemals orbital eingesetzt wird, dann gab es entweder einen Durchbruch bei den Hitzeschutzschildern, das das ding schaut ganz anders aus.

Zitat von: hesaenger am 06. März 2009, 11:47:52

Die Antriebsgondeln sollen das Reentry mit der Sängerschen Schwitzkühlung überstehen können.

Ah ich dachte schon das wundert nur mich allein. So viele Flügelkanten und Ecken an denen sich die Hitze des Wiedereintritts staut wie am Skylon habe ich lang nicht mehr in einem Entwurf gesehen. Tolles Triebwerk - keine Frage - aber wenn Skylon jemals orbital eingesetzt wird, dann gab es entweder einen Durchbruch bei den Hitzeschutzschildern, das das ding schaut ganz anders aus.

Hallo,

es gibt ja noch das Thema MHD, also das Plasma mit magnetischen Feldern abhalten. Das ist in Europa Forschungsthema und in den USA vielleicht schon mehr. Jedenfalls durfte ich vor drei Jahren in der gleichen BIS Konferenz wie Alan Bond vortragen und da hat er sich nicht weiter über die Kühlung ausgelassen.

Hallo,

wenn man aerodynamisch im hohen Über- und Hyperschall effizient fliegen möchte, kommt man um spitze Profile nicht herum. Die sind für diese Aerodynamik optimal. Die  "dicken" Rundungen des Shuttles sind dafür nicht geeignet. Natürlich bringt das thermische Probleme mit sich, da dann, im Gegensatz zu einer "runden" Konfiguration, die Schockwellen anliegen und die Zelle aufheizen/belasten. Aber in diesem bereich gibt es auch Forschungen, s. das deutsche SHEFEX.

Hallo,

systematisch wird daran seit der Arbeitsgemeinschaft Rückkehrtechnologie von 72 und folgenden Jahren geforscht. Die Ergebnisse sind dann auch in den US-Shuttlebau geflossen. Die Grundformen hat erstmals 38 I. Bredt gerechnet. Die schwierigsten Anforderungen stellt das Reentry. Da sollte es eine Kapsel oder maximal ein Liftingbody sein. Beim Aufstieg im Hyperschallbereich braucht es je nach Flugprofil mehr oder weniger schmale Leitwerke und starke Pfeilungen, bei der Ladung wiederum bräuchte es einen guten Gleitwert und Flügel oder wenigstens einen Liftingbody. Das wissen inzwischen Amerikaner, Australier, Chinesen, Europäer, Inder, Japaner, Russen und mehr. Also sind die meisten Entwürfe die wir kennen Kompromisse. Keiner dieser Kompromisse hatte bisher aber externe Triebwerke. Die müssen beim Aufstieg schon über Mach 7 und bis 40km Höhe aktiv gekühlt werden und beim Reentry - vielleicht würde es mit magnetischen Feldern gehen. Eine Schwitzkühlung mit RCC- oder ähnlichen Kanten dürfte aber nach bisherigen Kenntnissen zu heiß werden. Für Lampolshausen ist die reine Brennkammer weniger eine Herausforderung als es ein Windkanalmodell beispielsweise für Porz wäre.

Guten Abend,

aktive Kühlung ist eine Lösung, halte ich aber für kritisch. Wenn da etwas versagt, ist es bei den thermischen Bedingungen sofort vorbei. Man hat dann noch nicht mal die Möglichkeit zu reagieren.

Hallo,

für Skylon sollte sich das Problem nicht stellen. Die tiefgekühlten Turbos sollen bis Mach 5,5 arbeiten. Danach sollte es dann eh aus der Atmosphäre herausgehen.

Ich dachte dabei auch noch an die Struktur, die Zelle. Je nach Flugprofil in der Atmosphäre sehe ich da auch Bedarf zur Kühlung, aber das eher allgemein für solche Vehikel und unabhängig von Skylon.

Hallo,

wenn man in den Orbit will, wird man wie ein ballistischer Träger in Äquatornähe starten und möglichst direkt fliegen. Es wird immer wieder propagiert, dass man mit Konzepten wie "Sänger" z.B. in Westeuropa starten könnte, einen Cruiseflug anschließen würde und dann in den Orbit starten könnte. Das ist einiger Blödsinn. Westeuropa nutz nur für polare Bahnen. Das Gewicht des Treibstoffs, auch wenn es nur H2 ist, den man für den Cruiseflug braucht, würde hinterher der Nutzlast fehlen. Also bleiben nicht so viele Flugprofile. Diese sind vom Antriebskonzept abhängig - es sei denn es geht um suborbitale Flüge. Es gibt allerdings auch Berichte, dass man für Cruiseflüge MHD einsetzten könnte. Sänger schlug seinerzeit noch eine Schwitzkühlung vor. Das ist auch noch eine Alternative.

Skylon statt Ariane 6?

Alan Bond, der Chef von Reaction Engines Ltd., der Firma die Skylon propagiert, versucht das SSTO-Vehikel als realistische Alternative zum französischen Ariane 6-Vorstoß ins Gespräch zu bringen.

Er hält das derzeitige Ariane Nachfolgekonzept für unzureichend und möchte daher bis zur ESA-Ministerratskonferenz, auf der erste Entschlüsse zur Ariane 6 zu erwarten sind, Skylon als veritable Alternative präsentationsfähig zu machen. Das beinhaltet vor allem das Technology Readiness Level (TRL) deutlich zu erhöhen. Ziel soll es sein, bis 2011 für zentrale Komponenten von Skylon, wie den Hitzetauscher, TRL 5 zu erreichen.

Jonathan Amos von der BCC hat Bond interviewt: http://www.bbc.co.uk/blogs/thereporters/jonathanamos/2009/07/the-british-spaceplane.shtml

Hier ein ungefähres Transkript:

B: Skylon selbst befindet sich immer noch in der Designphase. Allerdings haben wir inwzischen einen Haufen kompetenter Leute und das Projekt nimmt Gestalt an. Der wirklich schwierige Teil sind natürlich weiterhin die Triebwerke, aber wir haben nun endlich eine eine Million € von der ESA und eine Million nächstes Jahr. Das wird ergänzt von unseren Investoren mit weiteren 4 Millionen Pfund um die Entwicklung jetzt hinzukriegen. In ESA- oder NASA-Sprache reden wir von TRLs, TRL 1 heißt, man sitzt in der Badewanne und hat eine Idee und TRL 10 heißt, es fliegt und trägt Passagiere oder Nutzlasten. Wir wollen von TRL 2-3 zu TRL 4-5 vor Ende 2011. D.h. dass wir in der zukünftigen Verhandlung mit ESA darüber, was die nächste Raumstransporttechnologie sein soll, unseren Kram auf dem Tisch haben werden, auf der selben Ebene [wie Ariane]. Es wird sehr schwer werden, Argumente zu finden, dass unsere Technologie nicht fertig oder unrealistisch ist. Also, wir haben ein starkes Team, ein aktives, gut finanziertes Projekt und haben stark expandiert in den letzten Jahren und arbeiten hart auf 2011 zu.

A: Europa beginnt nun mit dem Diskussionprozess über einen Ariane 5 Nachfolger. Wir haben die Franzosen, die über die Ariane 6 reden und den Rest von Europa drängen, Diskussionen darüber zu beginnen. Was denken sie kann Britannien dazu beitragen?

B: Ariane 6 im Moment - wir haben uns das angeguckt - ist ein sehr fantasieloser nächster Schritt und in der Tat eine ziemlicher Verringerung der Fähigkeiten der Ariane 5. Wie Europa mit so einem Konzept in der Welt wettbewerbsfähig bleiben soll oder wie Europa mit den Ambitionen der Amerikaner zum Mond oder Mars zu gehen, mithalten kann, ist uns völlig unklar. Wir denken, dass wir zeigen können, dass Skylon und die entsprechende Infrastruktur, die es ermöglicht, ein sehr viel sinnvolleres System für Europa für die Mitte des 21. Jahrhunderts darstellt.
Es wäre ein wachsenden System. Ein Problem der Launcher, die wir jetzt haben ist, dass sie entwickelt werden, benutzt werden und dann kommt etwas anderes um sie zu ersetzen. Wir hoffen, dass Skylon und die dazugehörige Infrastruktur als ein sich entwickelndes Programm gesehen wird, das in der einen oder anderen Weise bis zum Ende dieses Jahrhunderts andauert. [...] Ich hoffe also, dass wir die Europäer und unsere eigenen Politiker überzeugen können diesen Weg einzuschlagen.
Ein anderer wichtiger Punkt ist, dass Sklyon schon immer als Teil einer normalen, wirtschaftlichen Aktivität angesehen wurde: Es wird sich bezahlt machen. Es wird seine Entwicklungskosten wieder einfahren, wohingegen keine Wegwerfrakete, ist mir egal, wer sie entwickelt, nicht in der Lage ist, dies jemals zu erreichen.

Teil 2 folgt gleich...

Teil 2 des Interviews:

A: Aber denkst du wirklich, dass wenn die europäischen Minister zusammenkommen um über die Post-Ariane Technologie zu entscheiden, dass dann eure Technologie soweit sein wird, um diese Wahl zu treffen?

B: Well, das hoffe ich jedenfalls. Wir arbeiten sehr hart daran, die notwendigen Demonstrationen rechtzeitig fertig zu bekommen. Unsere Triebwerke basieren auf sehr fortschrittlichen Hitztauschern. Wir sind ein gutes Stück vorangekommen, das zu demonstrieren. Wir haben gerade eine Produktionseinrichtung in Abington eingerichtet, wo eine kleine Gruppe von Leuten daran arbeiten wird, diese Hitzetauscherkomponenten herzustellen. Diese werden dann bis Ende nächsten Jahres getestet. Ich hoffe, dass wir bis zum nächsten Ministerrat jenseits aller Zweifel zeigen können, dass unsere Technologie tatsächlich da ist, dass sie funktioniert und sicher ist.

A: Wird nicht die britische Regierung sich des Programms annehmen müssen und auf europäischem Level befürworten müssen?

B: [...] Wenn wir zeigen können, dass unsere Technologie funktioniert, wird ist uns zumindest die Unterstützung von Lord Drayson sicher. Offensichtlich wird es bald eine Wahl geben, jedoch meine ich zum ersten Mal seit langer Zeit, dass wir die Unterstützung von Regierungsseite haben. Ich sehe nicht, dass Launchers immer noch aus No-Go-Area betrachtet werden. Ich sage nicht, dass es einen grundlegende Veränderung gegeben hat, aber wenigsten sind die Leute nun bereit zumindest zuzuhören und noch vor kurzer Zeit gab es noch nicht mal diese Möglichkeit.

A: Aber eigentlich geht es darum, dass ihr sagen müsst: "Yap, wir können das machen", und die Robustheit der Technologie demonstrieren müsst.

B: Es ist nicht nur einer Frage der Technologiedemonstration. Viele Technologien sind robust. Aber sie der Nutzung für die Menschheit zuzuführen, ist eine andere Angelenheit. In unserem Fall denke ich, dass nicht nur die Technologie robust ist, sondern dass auch die kommerzielle Seite robust ist. Es wird keine günstige Entwicklung geben, es wird ungefähr soviel wie der Kanaltunnel kosten, aber dennoch ist ein Transportsystem, das Gewinn einfahren wird. Ich denke, wir können das Projekt in den Bereich normaler menschlicher Wirtschaftstätigkeit überführen. [...]

Irgendwie liest sich der Text für mich wie eine übliche SpaceX Ankündigung oder wie die NASA Ankündigen für den Space Shuttle und Ventuere Star.

Das Konzept ist auf jeden Fall sehr interessant, ist aber keine Option als Ariane 5 Nachfolger. Dafür ist es zu komplex und technisch zu herausfordernd. Hier düfte noch jahrelange Grundlagenforschung nötig sein, immerhin gibt es bis heute keinen einzigen SSTO Träger. Sämtliche Entwicklungen in diese Richtung (auch Milliardenprojekte wie Venture Star) stellten sich als nicht realisierbar heraus. Ehe man diesen Entwurf als ersthafte Option für einen Ariane 5 Nachfolger auch nur in Erwägung ziehen kann, müsste überhaupt erst mal die technische Realisationfähigkeit nachgewiesen werden. Ansonsten endet man auch nur wie Delta Clipper, Rotery, Venture Star und wie sie noch alle hießen.

Hallo MR,

das denke ich auch. Ich frage mich, ob Bond nicht einen taktischen Fehler macht, wenn er jetzt versucht Skylon als Post-Ariane 5 Vehikel auf die Agenda zu pushen. 2011 ist einfach noch zu früh. Er, bzw, Reaction Engines, sollte sich darauf konzentrieren weitere Forschungsgelder von der ESA zu bekommen, statt gleich die gesamte Entwicklung finanziert bekommen zu wollen.

Andererseits ist es möglicherweise taktisch auch nicht unklug, viel zu fordern. Auch wenn sie am Ende 2011 nur mit ein paar Studienmillionen abgespeist werden, ist das mehr, als sie jetzt bekommen.

Weil Alan Bond in dem Interview meint, die Entwicklung Skylons würde in etwa eine so große Investition wie beim Eurotunnel erfordern, hab ich mal kurz nachgeschlagen:

Die gesamten Baukosten des Tunnels unterm Kanal liegen in heutigen Preisen etwa bei €13-15 Mrd. Selbst über 20 Jahre verteilt wären das rund €750 Mio. im Jahr, was ca. einem Viertel des gesamten jährlichen ESA-Budgets entspricht!

Auch in anderer Hinsicht ist der Eurotunnel kein gutes Vorbild. Die Bau wurde um 80% teurer als geplant und die private Betreiberfirma hat bis heute mit großen finanziellen Problemen zu kämpfen, könnte ohne Subventionen nicht überleben und wird wahrscheinlich nie die Investionskosten durch Gewinne wieder einfahren können... klingt eigentlich wie jede bisher entwickelte Rakete!   ...und das obwohl der Bau zunächst völlig privat finanziert war...  

Der Vergleich mit dem Eurotunnel ist gar nicht so schlecht!
Im Prinzip soll Skylon ja auch so etwas wie ein Verkehrsweg (also wie ein Tunnel oder eine Brücke) sein, - zwischen der Erdoberfläche und dem niedrigen Orbit (LEO).

Mit dem Eurotunnel kann man freilich nur Großbritannien oder Frankreich erreichen - was auch mit Schiffen möglich ist.

Der LEO bietet allerdings weitere Perspektiven und Ziele!

Im Prinzip soll Skylon ja auch so etwas wie ein Verkehrsweg (also wie ein Tunnel oder eine Brücke) sein, - zwischen der Erdoberfläche und dem niedrigen Orbit (LEO).

Ich meinte eher den Vergleich in ökonomischer Hinsicht. 

Aber nehmen wir mal €15 Mrd. als Entwicklungskosten an. Für ESA ist das sicherlich absurd viel. Für die NASA hingegen schein das stemmbar zu sein. Die Ares V scheint ja mit wesentlich mehr veranschlagt zu sein und soll nicht die Entwicklung der Ares 1 mindestens $18 Mrd. kosten?  - Ok, der Vergleich ist nicht wirklich machbar, da Skylon ja frühestens zur Mitte des übernächsten Jahrzehnts fliegen soll und Ares möglichst schnell.

Dennoch frage ich mich, ob nicht eine Kooperation zwischen den USA und Europa bzw. Großbritannien möglich wäre. Wenn die Gewinnaussichten auch nur annähernd so gut wären, wie von Bond dargestellt und die Technologie sich als realistisch erweist - wer weiß, vielleicht wäre dann auch ein größeres privatwirtschaftliches Engagement drin. *träum*

HOTOL, Orient-Express, Sänger und nun Skylon!

Irgendwie geht die Vision in eine weitere runde schöner Animationen und Bildchen.
Und so sehr so ein Kozeopt wirklich sexy wirkt und faszinierend, angesichts der wirklichen Wiederverwendbarkeit und dem Schritt die Raumfahrt (LEO) zu einer Art Teil der normalen komerziellen Luftfahrt zu machen, halte ich diese Konzepte leider auch noch für sehr viel weiter in der Zukunft als als Nachfolger für Ariane 5.
Wenn, wie in der Animation zu sehen, wirklich im Erdorbit die Marsraumschiffe zusammen geschraubt werden, dann  werden die Bauteile dazu vielleicht von derartigen Trägern in den Orbit gebracht.
Ich sehe aktuell leider viel zu wenig Grundlagenarbeiten für die dafür nötige Antriebstechnologie, die über Studien auf Universitätsniveau hinaus gehen.

Ich halte die Kosten für überhaupt nicht überschaubar aus dem Nichts heraus so ein komplettes System ad hoc entwickeln zu wollen, angesichts dessen was sogar die Entwicklung konservativer Träger auf basis bekannter Technologien kostet (Ares I).

Wäre schön, solche Technologien noch irgendwann einmal erleben zu dürfen. Aber ich fürchte, dazu muss ich sehr alt werden.  :'(

Zitat von: -eumel- am 02. August 2009, 22:06:16

Im Prinzip soll Skylon ja auch so etwas wie ein Verkehrsweg (also wie ein Tunnel oder eine Brücke) sein, - zwischen der Erdoberfläche und dem niedrigen Orbit (LEO).

Ich meinte eher den Vergleich in ökonomischer Hinsicht.  

Jaja, da hatte ich auch keine Einwände!
Das wird wohl auch so werden wie bei vergleichbaren Projekten:
Am Ende wird es doppelt so teuer wie geplant.

Aber wir sehen immer nur das Geld und das überhaupt alles zu teuer wird.
Gelegentlich sollte man über die bösen Zahlen auch mal aufblicken und sehen, was man dafür bekommt:
Am Ende könnte ein routinierter, hochfrequentierter und relativ sicherer Zugang zum LEO stehen, der große Perspektiven in Aussicht stellt.

Ich verstehe nicht ganz, warum das für Europa zu teuer sein soll, für die USA aber nicht.
Etwa weil Europa bei den Ausgaben für Raumfahrt bisher immer viel viel mehr gespart hat, als die USA?
Na dann müßten wir ja ´ne Menge angespart haben!
Von der Wirtschaftsleistung her sind Europa und die USA durchaus vergleichbar.

Daß die USA auf ihr geplantes und teilweise vorfinanziertes Constellation-Programm verzichtet und dafür das englische Skylon-Projekt finanziert, halte ich für äußerst unwahrscheinlich.

Bereits innerhalb der ESA ist das genau das Problem:
Die einzelnen Länder wollen ihre eigenen Projekte von der ESA finanziert haben.
Jeder will bauen und die Anderen sollen bezahlen.
Aber bezahlen will keiner - schon gar nicht für die Anderen.
So wird das nichts!

HOTOL, Orient-Express, Sänger und nun Skylon!

Irgendwie geht die Vision in eine weitere runde schöner Animationen und Bildchen.
Und so sehr so ein Kozeopt wirklich sexy wirkt und faszinierend, angesichts der wirklichen Wiederverwendbarkeit und dem Schritt die Raumfahrt (LEO) zu einer Art Teil der normalen komerziellen Luftfahrt zu machen, halte ich diese Konzepte leider auch noch für sehr viel weiter in der Zukunft als als Nachfolger für Ariane 5.
Wenn, wie in der Animation zu sehen, wirklich im Erdorbit die Marsraumschiffe zusammen geschraubt werden, dann  werden die Bauteile dazu vielleicht von derartigen Trägern in den Orbit gebracht.
Ich sehe aktuell leider viel zu wenig Grundlagenarbeiten für die dafür nötige Antriebstechnologie, die über Studien auf Universitätsniveau hinaus gehen.

Ich halte die Kosten für überhaupt nicht überschaubar aus dem Nichts heraus so ein komplettes System ad hoc entwickeln zu wollen, angesichts dessen was sogar die Entwicklung konservativer Träger auf basis bekannter Technologien kostet (Ares I).

Wäre schön, solche Technologien noch irgendwann einmal erleben zu dürfen. Aber ich fürchte, dazu muss ich sehr alt werden.  :'(

Ja, ich denke Skylon wird in ähnliche Probleme laufen wie Sänger oder HOTOL.

Aber vielleicht haben sie ja wirklich die eierlegende Wollmilchsau erfunden? Man darf hoffen!

Gelegentlich sollte man über die bösen Zahlen auch mal aufblicken und sehen, was man dafür bekommt:
Am Ende könnte ein routinierter, hochfrequentierter und relativ sicherer Zugang zum LEO stehen, der große Perspektiven in Aussicht stellt.

Das sehe ich auch so. Sollte Skylon tatsächlich technisch funktionieren (großes Fragezeichen!) und das Kostenversprechen im Gegensatz zum STS einhalten können (noch größeres Fragezeichen!), hätte es enormes Potential und könnte die Raumfahrt in neue Dimensionen heben - was dann wiederum für unsere so ach auf Geld basierten Gesellschaften nicht schlecht wäre - in der Geldsprache: Einen großen volkswirtschaftlichen Gewinn darstellen würde.

Nur um nochmal ein anderes Großprojekt zu zitieren, das kürzlich durch die Presse ging: Desertec. Wenn ich mich recht erinnere lag die Investitionssumme bei €400 Mrd., allerdings über 40 Jahre oder so verteilt. Ziel soll es sein im Jahr 2050 einen Großteil des Strombedarfs der nordafrikanischen Erzeugerländer und rund 15% des europäischen Bedarfs durch Solarenergie aus der Sahara zu decken.

Sollte für diese Summe nicht die Entwicklug von Skylon, selbst wenn es 40 Mrd. sein sollten und eine Space Based Solar Power-Anlage zur Bereitstellung von 15% des Strombedarfs drin sein?  

....

Sollte für diese Summe nicht die Entwicklug von Skylon, selbst wenn es 40 Mrd. sein sollten und eine Space Based Solar Power-Anlage zur Bereitstellung von 15% des Strombedarfs drin sein?  

Was hat gleich noch mal die vergleichsweise hausbackene ISS bisher gekostet? 

_{(ich pflege hier eine Art Zweckpessimismus!)}

Ja, ich denke Skylon wird in ähnliche Probleme laufen wie Sänger oder HOTOL.

Hallo Basileios,

darf ich Fragen warum du das denkst? So ist mir das etwas zu pauschal.

Was hat gleich noch mal die vergleichsweise hausbackene ISS bisher gekostet? 

Hausbacken? Na, ich weiß ja nicht... Außerdem ist das Ding bemannt und das kostet! Und by the way, wieviele Shuttleflüge wird es insgesamt zur ISS geben, 36 in 12 Jahren? Sind das nicht allein fast $40 Mrd?