Falcon 1

Hallo,

das mit dem Treibstoffabriss habe ich von B.L.: http://www.bernd-leitenberger.de/falcon.shtml (unten)

Hier gibt es neue Informationen zu dem Fehlstart:
http://www.nasaspaceflight.com/content/?cid=5056

Laut dem Artikel hat die Berührung von 1. und 2. Stufe dazu geführt, dass das Reaktionskontrollsystem nicht mehr in der Lage war das Trudeln der Oberstufe zu verhindern. Es war gegen Ende des Fluges überlastet. Dass hat irgendwie mit dem Treibstoff zu tun, der in dem Tank hin und hergeschwappt ist (ausgelöst durch die Kollision der beiden Stufen). Das Hin- und Her Schwappen muss sich mit der Zeit irgendwie verstärkt haben, sodass das Reaktionskontrollsystem nicht mehr in der Lage war, dies zu kompensieren.
(Ich hoffe ich habe das im Artikel richtig verstanden.)

Ansonsten hat Falcon 1 aber perfekt funktioniert und sogar eine Nutzlast(und zwar der satellite mass simulator ring) wurde am Ende ausgesetzt! In Zukunft soll das Hin und herschwappen des Treibstoffs durch mehr Zwischenwände und durch das Ausschalten des Merlin Triebwerks bei niedriger G-Belastung verhindert werden. Auch eine Berührung der beiden Stufen soll in Zukunft verhindert werden.

Na das klingt doch ganz gut!

In dem Artikel steht auch, dass im gesamten Datenbestand auch noch mehr Videomaterial enthalten ist, welches den gesamten Flug umfasst. Leider konnte ich das im Netz noch nicht finden. Vielleicht wird es ja demnächst noch veröffentlicht.

Die Kollision an sich war wohl nicht das Problem, wenn auch unerwünscht. Die "heftige" Kurskorrektur des Kontrollsystems hat dann aber dann den Tankinhalt "schwappen" lassen. Die weiteren Korrekturen des Kontrollsystems haben das ganze dann noch verstärkt und weiter angeregt. Damit muss ich meine frühere Aussage, die Rakete habe ihr Dynamik unter Kontrolle, etwas revidieren. Aber das ist lösbar ... evtl. sogar nur durch ein Softwareupdate. Aber sie planen auch passive "Schwappdämpfer" im Tank, was auf keinen Fall falsch ist.

Tobi hat recht, das klingt wirklich gut.

Besonders interressant ist diese Passage:

Although the video of the launch webcast cut off just after 5 minutes of flight, SpaceX have now gained visuals from the entire flight, past the point of the premature second stage shutdown.

'Except for a few blips here and there, we have now recovered video and telemetry for the entire mission, including well past 2nd stage shutdown, which only occurred about a minute before schedule (roughly T + 7.5 mins),' noted Musk to NASASpaceflight.com. 'Including all the video, we have somewhere close to a terabyte of information to review.

Das Triebwerk hat also nur eine Minute kürzer gebrannt als geplant. Dass heißt die 2. Stufe muss der Orbitgeschwindigkeit schon sehr nahe gekommen sein. Wäre schön, wenn SpaceX dieses Video-Material mal freigeben würde.

Wenn es "nur" die Unterbrechung der Treibstoffzufuhr war, dann frage ich mich warum der Live-Stream plötzlich weg war. Dann könnte man immer noch vermuten, dass etwas mehr schief gelaufen ist als nur ein Abschalten der Triebwerke.

Vielleicht war der Stream ja nicht ganz "live", sondern um ein paar Sekunden versetzt und sie haben ihn aus PR-Gründen unterbrochen, als sie gesehen haben, dass das Triebwerk aussetzt, oder explodiert, oder was wirklich geschehen ist.

Nostromo

Noch würde ich nicht eine Verschwörungstheorie aufstellen. Bis jetzt scheint Elon Musk Probleme gleich zu offenbaren, wenn welche festgestellt wurden.

Ich versteh das ganze nicht. Jetzt ging die Oberstufe also doch nicht verloren? Aber wieso haben sie das dann gesagt?

Ich versteh das ganze nicht. Jetzt ging die Oberstufe also doch nicht verloren? Aber wieso haben sie das dann gesagt?

Also sie wie ich das verstanden habe, gab es Probleme mit der Datenübertragung. Auch als die Stufe ins Trudeln geraten ist, hat sie natürlich noch weiter Daten übertragen. Durch die Rotation der Stufe wurden die Daten jedoch nicht mehr kontinuierlich übertragen, sondern es enstanden Lücken in der Datenübertragung. Diese Daten mussten erst "aufbereitet" werden, bevor man aus ihnen etwas schließen konnte. Daher die sich wiedersprechenden Äußerungen.

Achso, dann ist es ja klar.

Neues Update von Elon Musk:

Posted March 26, 2007

Having had several days to examine the data, the second test launch of Falcon 1 is looking increasingly positive.  Post flight review of telemetry has verified that oscillation of the second stage late in the mission is the only thing that stopped Falcon 1 from reaching full orbital velocity.  The second stage was otherwise functioning well and even deployed the satellite mass simulator ring at the end of flight!  Actual final velocity was 5.1 km/s or 11,000 mph, whereas 7.5 km/s or 17,000 mph is needed for orbit.  Altitude was confirmed to be 289 km or 180 miles, which is certainly enough for orbit and is about where the Space Shuttle enters its initial parking orbit.

This confirms the end of the test phase for Falcon 1 and the beginning of the operational phase.  The next Falcon 1 flight will carry the TacSat 1 satellite for the US Navy, with a launch window that begins in September, followed by Razaksat for the Malaysian Space Agency in November.  Beyond that, we have another nine missions on manifest for F1 and F9.  Note, the first F9 mission will also be a test flight and the three NASA F9/Dragon missions are all test flights for Dragon.

Telemetry shows that engine shutdown occurred only about a minute and a half before schedule (roughly T + 7.5 mins), due to the oscillations causing propellant to slosh away from the sump.  When the liquid level in the tank was low, this effectively starved the engine of propellant.  A disproportionate amount of the velocity gain occurs in the final few minutes of flight, when the stage is very light, which is why the velocity difference is greater than just linearly subtracting 1.5 mins from the burn time.

Except for a few blips here and there, we have now cleaned up the raw data feed and recovered video and telemetry for the entire mission well past 2nd stage shutdown.  Including all the launch pad video and ground support equipment data, we have somewhere close to a terabyte of information to review.  This was far too much to send over the T1 satellite link from Kwaj and had to be brought over in person after the flight.  Given that a number of our engineers have only just returned from Kwaj, please consider this still a preliminary analysis:

In a nutshell, the data shows that the increasing oscillation of the second stage was likely due to the slosh frequency in the liquid oxygen (LOX) tank coupling with the thrust vector control (engine steering) system.  This started out as a pitch-yaw movement and then transitioned into a corkscrewing motion.  For those that aren't engineers, imagine holding a bowl of soup and moving it from side to side with small movements, until the entire soup mass is shifting dramatically.  Our simulations prior to flight had led us to believe that the control system would be able to damp out slosh, however we had not accounted for the perturbations of a contact on the stage during separation, followed by a hard slew to get back on track.

The nozzle impact during stage separation occurred due to a much higher than expected vehicle rotation rate of about 2.5 deg/sec vs. max expected of 0.5 deg/sec.  As the 2nd stage nozzle exited the interstage, the first stage was rotating so fast that it contacted the niobium nozzle. There was no apparent damage to the nozzle, which is not a big surprise given that niobium is tough stuff.

The unexpectedly high rotation rate was due to not knowing the shutdown transient of the 1st stage engine (Merlin) under flight conditions.  The actual shutdown transient had a very high pitch over force, causing five times the max expected rotation rate.

We definitely intend to have both the diagnosis and cure vetted by third party experts, however we believe that the slosh issue can be dealt with in short order by adding baffles to our 2nd stage LOX tank and adjusting the control logic.  Either approach separately would do the trick (eg. the Atlas-Centaur tank has no baffles), but we want to ensure that this problem never shows up again.  The Merlin shutdown transient can be addressed by initiating shutdown at a much lower thrust level, albeit at some risk to engine reusability.  Provided we have a good set of slosh baffles, even another nozzle impact at stage separation would not pose a significant flight risk, although obviously we will work hard to avoid that.

I will be posting another DemoFlight 2 post launch update within a week, which will include a list of all subsystems color coded for status:  green = good, yellow = cause for concern, red = flight failure if unchanged, black = untested.  Of the hundreds of subsystems on the rocket, only the 2nd stage LOX tank slosh baffles are clearly red right now, but that could change with further analysis.  As much as is reasonably possible (subject to ITAR and proprietary info), SpaceX will provide full disclosure with respect to the findings of the mission review team.

The Difference Between a Test Flight and an Operational Satellite Mission

There seems to be a lot of confusion in the media about what constitutes a success.  The critical distinction is that a test flight has many gradations of success, whereas an operational satellite mission does not.  Although we did our best at SpaceX to be clear about last week's launch, including naming it DemoFlight 2 and explicitly not carrying a satellite, a surprising number of people still evaluated the test launch as though it were an operational mission.

This is neither fair nor reasonable.  Test flights are used to gather data before flying a "real" satellite and the degree of success is a function of how much data is gathered.  The problem with our first launch is that, although it taught us a lot about the first stage, ground support equipment and launch pad, we learned very little about the second stage, apart from the avionics bay.  However, that first launch was still a partial success, because of what we learned and, as shown by flight two, that knowledge was put to good use: there were no flight critical issues with the first stage on flight two.

The reason that flight two can legitimately be called a near complete success as a test flight is that we have excellent data throughout the whole orbit insertion profile, including well past second stage shutdown, and met all of the primary objectives established beforehand by our customer (DARPA/AF).  This allows us to wrap up the test phase of the Falcon 1 program and transition to the operational phase, beginning with the TacSat mission at the end of summer.  Let me be clear here and now that anything less than orbit for that flight or any Falcon 1 mission with an operational satellite will unequivocally be considered a failure.

This is not "spin" or some clever marketing trick, nor is this distinction an invention of SpaceX -- it has existed for decades.   The US Air Force made the same distinction a few years ago with the demonstration flight of the Delta IV Heavy, which also carried no primary satellite.  Although the Delta IV Heavy fell materially short of its target velocity and released its secondary satellites into an abnormally low altitude, causing reentry in less than one orbit, it was still correctly regarded by Boeing and the Air Force as a successful test launch, because sufficient data was obtained to transition to an operational phase.

It is perhaps worth drawing an analogy with more commonplace consumer products.  Before software is released, it is beta tested in non-critical applications, where bugs are worked out, before being released for critical applications, although some companies have been a little loose with this rule.  Cars go through a safety and durability testing phase before being released for production.  Rockets may involve rocket science, but are no different in this regard.

--Elon--

Im wesentlichen sagt er, dass die Ursache für das Zu frühe Abschalten des Triebwerks der 2. Stufe das in und Herschwappen des Treibstoffs im Tank war, also wie schon eineige Posts früher hier berichtet. Falcon hat eine Geschwindigkeit 5.1km/s erreicht (für Orbit wären 7.5km/s nötig gewesen) und eine Höhe von 289km erreicht.


Und hier Bilder, die nach dem Abruch des Webcasts aufgenommen wurden:

Hier noch 3 andere Bilder:

Im wesentlichen sagt er, dass die Ursache für das Zu frühe Abschalten des Triebwerks der 2. Stufe das in und Herschwappen des Treibstoffs im Tank war, also wie schon eineige Posts früher hier berichtet.

Bemerkenswert daran finde ich, dass es hier nicht nur berichtet wurde, sondern jok, Marauder und noch andere sind ja von sich aus darauf gekommen, einfach aus dem Anschauen des Videos heraus :-) . Kompliment. Ich muss sagen, mir ist zwar der Zusammenstoß der Stufen aufgefallen und ich fand das "anfängerhaft" oder "amateurhaft" (um es mal so zu sagen), aber habe mir sonst nichts weiter dabei gedacht, und schon gar keinen Bezug zu der späteren Schlingerbewegung hergestellt.

Nostromo

... Ich muss sagen, mir ist zwar der Zusammenstoß der Stufen aufgefallen und ich fand das "anfängerhaft" oder "amateurhaft" (um es mal so zu sagen), aber habe mir sonst nichts weiter dabei gedacht, und schon gar keinen Bezug zu der späteren Schlingerbewegung hergestellt ...

Meine Meinung: Nach der Berührung der beiden Stufen gab es noch keine Schlingerbewegung. Die Tanks waren ja (vermutlich) randvoll und da schwappert nichts. Danach zündete das Triebwerk der 2. Stufe und die Tanks begannen sich zu leeren. Erst jetzt setzte langsam, aber immer stärker werdend, diese Schlingerbewegung ein. Die Tanks wurden ja auch immer leerer. Es schwappte hin und die Lageregelung korrigierte. Dadurch schwappte es wieder zurück und die Lageregelung korrigierte usw. Wenn der Inhalt der Tanks irgendwann eine gewisse Masse unterschreitet dürfte dieser Prozess beendet sein und die Rakete eine stabile Bahn ziehen. Zu leer dürfen die Tanks in diesem Moment natürlich auch nicht sein. Auf jeden Fall kosten diese ständigen Korrekturen zusätzlichen Treibstoff. Die Konstruktion der Tanks muß also überarbeitet werden (wie von Elon Musk schon angekündigt) und auch die Lageregelungssoftware muß solche Schwingungen erkennen und eliminieren können.

Übrigens bin ich von dieser Leistung der Firma sehr beeindruckt. Sowas muß erstmal jemand mit so wenig Geld besser machen.


Gruß
Peter

Meine Meinung: Nach der Berührung der beiden Stufen gab es noch keine Schlingerbewegung. Die Tanks waren ja (vermutlich) randvoll und da schwappert nichts. [...] Die Konstruktion der Tanks muß also überarbeitet werden (wie von Elon Musk schon angekündigt) und auch die Lageregelungssoftware muß solche Schwingungen erkennen und eliminieren können.

Okay, auch wieder wahr. Es sei denn, sie hätten die 2. Stufe gar nicht voll betankt? Aber gerade bei einem Testflug würde ich doch so lange wie möglich fliegen wollen... Dann war also wohl einfach das Lageregelungssystem unterdimensioniert. Musk hat in seinem bemerkenswerten Statement ja auch geschrieben, dass sie zwei Maßnahmen anwenden werden (a) Dämpfungselemente im Tank b) Software verbessern) und jede einzelne für sich schon ausreichen würde.

Übrigens bin ich von dieser Leistung der Firma sehr beeindruckt. Sowas muß erstmal jemand mit so wenig Geld besser machen.

Wenig Geld? Elon Musk ist doch Milliardär, das merkt man schon, finde ich. Laut Bernd Leitenberger hört man von der Konkurrenz wie Rocketplane Kistler erstmal jahrelang nichts, bis es mal wieder einen neuen Versuch gibt. Vermutlich weil sie dann (leider) erst wieder genug Geld auftreiben konnten?

SpaceX hingegen... bei Musk klingt zwar imho immer alles einen Tick zu optimistisch, aber so muss Marketing wohl auch einfach sein. Und wenn man mal nach den Taten und nicht nach den Worten geht: SpaceX kommt vorwärts,  SpaceX hat Aufträge... wow. Die haben tatsächlich einen beeindruckenden "Drive", entwickeln jetzt schon an Raketen von Ariane-Format und denken sogar an ein bemanntes Raumfahrzeug . Auch bei Scaled Composites mit ihren "SpaceshipOne" und "-Two" steht ja ein IT-Milliardär dahinter: Paul Allen, Mitgründer von Microsoft. Nur scheint der sich mehr im Hintergrund zu halten, oder sich tatsächlich auf's Geld-geben zu beschränken?, während Musk ja wirklich an vorderster Front mitarbeitet.

Nostromo

PS: Und ich wüsste immer noch gerne, warum sie den Livestream unterbrochen haben, nachdem man jetzt sieht, dass es noch minutenlang Bilder gab.  

... Wenig Geld? ...

Ja, wenig Geld. Jedenfalls im Vergleich zu NASA, ESA, JAXA usw.
So war es von mir gemeint.

Was den live-Stream angeht denke ich, daß in diesem Moment jemand den Notausschalter betätigt hat. Denn die nachfolgenden Aufnahmen könnten etwas zeigen, daß eventuell geschäftsschädigend sein könnte. Das weiß ja in diesem Moment noch niemand. Also lieber nichts zeigen als die Konkurrenz zu füttern. Später kann man ja immer noch die fehlenden Bilder nachreichen. Irgendwann will ja die Firma auch mal Gewinn machen und da braucht sie Aufträge. Aber wer erteilt schon Aufträge wenn die Rakete Spirenzchen macht? Selbst wenn die Ziele bei diesem Probestart erreicht wurden bleiben eventuelle Katastrophenbilder sehr lange im Gedächtnis hängen. Und wenn nicht sorgt die Konkurrenz schon dafür, daß man immer wieder daran erinnert wird.


Gruß
Peter

Neues Update von Elon Musk:

Posted April 8, 2007

We are still reviewing data, so the full subsystem analysis is not quite ready yet.  I should be able to post that update within approximately two weeks.

--Elon--

In 2 Wochen wird die volle Analyse des Verhaltens der einzelnen Systemkomponenten abgeschlossen sein und er will dann ein neues Update über den Status von Falcon 1 posten.

Elon Musk meint es wirklich ernst mit dem operationellem Status von Falcon 1. Hier ein Werbeplakat, das ich in einem englischen Forum gefunden habe:

Es gibt ein nettes Interview mit Elon Musk auf der Technology Review Seite und zur Abwechslung mal in Deutsch.   Demnach steht der nächste Start für den Spätsommer an.

http://www.heise.de/tr/artikel/print/87997

paygar

Ist eigentlich bekannt mit wievielen Starts mit einer Falcon 1 man rechnet ? Ich meine es muß doch eine Schallmauer für Starts geben, ab der das Unternehmen Gewinn schreibt ?

Moin,

also ein Raketenbauer hat keine Aufträge vorliegen um dann den Träger zu planen, zu bauen, zu testen und dann, wenn alles ok zu fliegen. Ein Raketenbauer sieht den langfristigen Markt und stellt fest, daß z.B. Satelliten in einer Größenordnung und einer Gewichtsklasse transportiert werden müssen und betrachtet die bereits vorhanden Träger. Wenn er der Auffassung ist, daß er in diesen langfristigen Markt eingreifen kann, dann folgt das Prozedere wie oben beschrieben. Er wird aber nur Erfolg haben, wenn die Technik stimmt und wenn der Preis stimmt. Wenn der Träger dann tatsächlich funktioniert und auch der Startpreis in die Landschaft paßt, dann hat er die Chance, daß man bei ihm Flüge bucht (siehe *ARIANE V*).. Sicher wird *SPACEX* auch schon Aufträge vorliegen haben, aber das Ganze wird sich vorläufig nicht rechnen. Evtl. wenn er 10 oder 15 Flüge problemlos durchgeführt hat und auch wenn er den nächst größereen Träger erfolgreich eingesetzt hat. Wer mit den Trägern Geld verdient ist wohl der Produzent von der *Sojus*, da läuft ja eine Massenproduktion und es wird noch mehr, wenn Amerika den *Shuttle* nicht mehr hat und *Ares* noch nicht zur Verfügung steht.

Jerry

Wer mit den Trägern Geld verdient ist wohl der Produzent von der *Sojus*, da läuft ja eine Massenproduktion und es wird noch mehr, wenn Amerika den *Shuttle* nicht mehr hat und *Ares* noch nicht zur Verfügung steht.

Yea, ich bin schon am überlegen ob man nicht irgendwie in in die sojus produktion investieren kann - ich mein mit aktien oder sowas in der Art denke deren geschäft wird enorm brummen in den nächsten jahrzenten.

@jerry

Das erinnert mich irgendwie an den Internet-Hype der dann Schlußendlich im Tal der Tränen (Neuer Markt) gelandet -oder sollte ich sagen gestürzt- ist.

@knt

Aus dem oben beschrieben Grund würde ich dir als Finanzberater zur Vorsicht raten  

Ich habe gerade auf der SpaceX-Homepage neue Informationen zur Falcon 1 gelesen. Danach wird es ab 2009 eine neue Falcon 1 Version genannt Falcon 1e(e für enhanced=verbessert) geben. Bei der Falcon 1e ist die 1. Stufe leicht vergrößert. Die Trockenmasse steigt von 1450 auf 1812kg und die Treibstoffmasse von 27070 kg auf 31000kg. Die Nutzlast steigt von etwas unter 500kg auf etwas über 700kg für einen 200km Orbit. Der Startpreis der Falcon 1e ist mit 8.5 Millionen$ etwa 1.5 Millionen $ teuerer als die bisherige Version. Außerdem ist die Nutzlast-Verkleidung ebenfalls größer als bei der jetztigen Version.

Mehr Informationen kann man im Falcon 1 User Guide  finden:
http://www.spacex.com/Falcon%201%20Payload%20Users%20Guide.pdf

Im Anhang ist ein Bild, das den Aufbau der Rakete angibt. Ich habe es aus dem User Guide rauskopiert.

Während neue Informationen bezüglich des Teststarts und weiteren Starts auf der SpaceX-Homepage weiter auf sich warten lassen, kann man mit neuen Informationen am 23. Mai im NASA-JSC Gilruth Center rechnen, wo Elon Musk ein Vortrag über "March 2007 Test launch and a Vision for Commercial Space" halten wird.

Link:
http://www.aiaa-houston.org/cy0607/event-23may07/evf-23may07.pdf

Neues Update auf der Website:

Posted May 9, 2007

We are going over the DemoFlight 2 Update with DARPA and expect to post something shortly.

--Elon--

Deutsch: In Kürze soll es ein neues Update über den 2. Testflug geben.