Falcon 9

Und wenn dann noch Dragon oben drauf sitzt würde es bei weitem nicht mehr so schnittig aussehen wie jetzt 

Das wäre eine Möglichkeit, aber so richtig glaube ich nicht daran.
Der Grund ist das Methan zwar weniger dicht als RP-1 ist, aber immer noch recht hoch.
Dagegen spricht auch das hierdurch ein Bruch mit der großen Kommunität zwischen Unter- und Oberstufe entsteht.
Eine Sache wäre aber wohl vorteilhaft, eine dickere Oberstufe ist etwas günstiger bei der Leermasse und die Bremswirkung der Atmosphäre steigt erheblich vor einer Landung.
Falls das wirklich so kommt, dann nur deswegen weil das im Vorausblick auf eine FH v2.0 geschieht damit es zu einem anderen Unterbau passt.

Aber vielleicht muss man da wie Joda denken, "ungewiss die Zukunft ist mein junger PaddyPatrone" 

Erstmal einen schönen wochenendsanfang an alle.

Heute muss ich mal mit einer kleinen Frage aufwarten.
Ich habe gerade Leitenbergers neuesten Blogeintrag durchgelesen. http://www.bernd-leitenberger.de/blog/2016/02/04/gut-wenn-es-geld-regnet-ohne-das-man-was-tut/
Man mag davon halten was man will und ich finde es selbst "Mutig Persimistisch".
Was mich aber interessiert ist eine Aussage von ihm.

" Verlängern ging schon bei der v1.2 nicht. Man hat die Nutzlastverkleidung sogar verkleinert um die längere Oberstufe auszugleichen. " (aus oben verlinktem Blogeintrag)

Er führt dies auf die Statik zurück, was für mich keinen Sinn macht, aber viel wichtiger: Wurde die Nutzlastverkleidung wirklich gekürzt?

Erstmal einen schönen wochenendsanfang an alle.

Heute muss ich mal mit einer kleinen Frage aufwarten.
Ich habe gerade Leitenbergers neuesten Blogeintrag durchgelesen. http://www.bernd-leitenberger.de/blog/2016/02/04/gut-wenn-es-geld-regnet-ohne-das-man-was-tut/
Man mag davon halten was man will und ich finde es selbst "Mutig Persimistisch".
Was mich aber interessiert ist eine Aussage von ihm.

" Verlängern ging schon bei der v1.2 nicht. Man hat die Nutzlastverkleidung sogar verkleinert um die längere Oberstufe auszugleichen. " (aus oben verlinktem Blogeintrag)

Er führt dies auf die Statik zurück, was für mich keinen Sinn macht, aber viel wichtiger: Wurde die Nutzlastverkleidung wirklich gekürzt?

SpaceX will die Nutzlastverkleidung nicht verlängern. SpaceX will keine Doppelstarts. Der werte Herr Leitenberger kann oder will das aber einfach nicht kapieren. Da hätte er dann ja auch einen Punkt weniger, wegen dem er gegen SpaceX hetzen kann - und er wird ganz sicher nicht sein liebstes Hobby beschneiden. 

Was die Verkürzung der Verkleidung angeht, davon ist mir nichts bekannt. Wenn überhaupt dann dürfte das wohl marginal sein und hängt vielleicht mit den gestapelten elektrischen Satelliten von Boeing zusammen, die als Pärchen mit einer Falcon 9 gestartet wurden - was SpaceX so ja nicht haben will.

" Verlängern ging schon bei der v1.2 nicht. Man hat die Nutzlastverkleidung sogar verkleinert um die längere Oberstufe auszugleichen. " (aus oben verlinktem Blogeintrag)

Er führt dies auf die Statik zurück, was für mich keinen Sinn macht, aber viel wichtiger: Wurde die Nutzlastverkleidung wirklich gekürzt?

Bernd Leitenberger war noch nie pro SpaceX. Hier übertrifft er sich aber selbst. Das ist die reine unsachliche Hetze.

Zu der Frage hab ich mal gesucht. Die Nutzlastverkleidung ist wirklich geändert. Die für Nutzlast verfügbare Gesamthöhe hat sich von 11,4m auf 11,0m verringert. Die Höhe, in der der gesamte maximale Durchmesser zur Verfügung steht, hat sich aber von 6,6m auf 6,7m erhöht, der mögliche Durchmesser an der höchsten Stelle von 1,3m auf 1,45m.

Nach Einzelvereinbarung könnten nach oben noch spitz zulaufend weitere 50cm genutzt werden, steht in der neuen Beschreibung, Seite 36. In der alten Beschreibung habe ich nichts entsprechendes gefunden.

http://www.spacex.com/sites/spacex/files/falcon_9_users_guide_rev_2.0.pdf

Die Gesamthöhe der Rakete ist durch längere Interstage wegen größerer Düse der 2. Stufe und etwas gestreckte Tanks der 2. Stufe etwas größer. Bei dem geringen Durchmesser der Falcon Tanks ist man tatsächlich an der Obergrenze des Möglichen.

für mich klingtdas also eher so, als ob die Nutzlastverkleidung nicht verringert verkleinert wurde, sondern eher das der Satelitenadapter der S2 ca 10cm mehr in den Nutzlastraum hineinsteht, was unbedeutend sein dürfte und mit der dem was man oben in der Nutzlastverkleidung freiraum wegnahm klingt mir eher so, als wollen sie den Platz für irgendwas anderes haben, etwa Fallschirme, falls sie die wirklich mal wiederverwenden wollen.
Tja das zum Thema Auslegungssachen von Daten

Dass Herr Leitenberger mit Vorsicht zu genießen ist, weiß ich, ist aber, vor allem, in der Raumfahrt oft so und so lernt man überall etwas dazu.

Die Nutzlast der FH wird nun auf 70 Tonnen gesteigert.
Wenn der Ensatz von Doppelstartvorrihtungen bei FH nicht vorgesehen ist, wieso vergrößert man die leistung denn überhaupft. Bereits jetzt müsste man wenn die Nutzlastangaben stimmen eher eine dreifachstart Vorrichtung installieren. Um wieviel sich die GTO Nutzlast erhöhen wird, habe ich noch nicht gesehen, aber wahrscheinlich auf knapp 30Tonnen dann würde man dann locker 4 schwere Sats starten können.
In der Leistungsklasse haben wir bereits die SLS als Rakete für die es keine sinnvollen Nutzlasten gibt.
Ich verstehe das Konzept hinter der FH nicht.

Da diese Frage immer wieder aufkommt buchstabiere ich es nochmal. Die FH soll neben der F9 alle möglichen Nutzlasten die jemanden einfallen in den Orbit bringen und das so günstig wie möglich (nicht wie SLS). Die Nutzlast wird sich durch die 3-Fache Wiederverwendung (damit meine ich alle 3 Cores) natürlich reduzieren.

Der zweite Punkt ist die ungeheuere Nutzlast die zum Mars gebracht werden kann. Das sind momentan (alter Stand) 13t. Die FH wird wesentlicher Bestandteil zum Aufbau der Infrastruktur auf dem Mars. Als nächsten Punkt stell dir vor was für schwere Raumsonden in den Orbit gebracht werden können. Vielleicht mal ein Merkur-Lander, Uranus-Orbiter, etc... und das womöglich ohne viele Swing-Bys. Und ich betone nochmal! Das alles so günstig wie nur möglich!

Auch die ISS ist am Ende ihrer Lebensdauer. Die wird vielleicht nochmal verlängert werden, aber alte Technik ist irgendwann alte anfällige Technik, das hat man damals an der MIR gesehen. Also steht eine "ISS Reloaded" auf der Todoliste der Nasa. Bzw, wenn man richtig geplant hat, eine Erweiterung der ISS mit anschließender Neuanordnung der Module vielleicht auch. Auf jeden Fall müssen dafür aber große und schwere Module nach oben und das möglichst günstig.

Wenn SpaceX keine Doppelstarts selber machen möchte, heißt das nicht, daß ein Anbieter 2 oder 3 Sats selber koppelt.

Wir sind hier im falschen Thread Leute, das gehört eher zur FH.

Die NASA benutzt die Landeversuche ( + Landungen ) von SpaceX anscheinend um mit ihren Marsplänen weiter zu kommen.
Dies zu mindestens steht im Budget-Dokument für 2017.

To better understand the utility of supersonic retrorocket propulsion under Mars entry conditions, Space Technology will continue to evaluate flight data from SpaceX Falcon 9 first stage landing demonstrations. The Falcon 9 is using supersonic retro-propulsion (SRP) to conduct precision landing of the first stage, allowing SpaceX to reuse the stage and to validate the capability for potential future Mars landings. Space Technology also conducts advanced analytics and modeling for hypersonic flight including radiation, aerothermodynamics, and material thermal response analyses. This improved modeling capability will result in lower mass entry systems due to a better understanding of the thermal protection system thickness margins.

http://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/fy_2017_budget_estimates.pdf



Der Link ist zwar schon älter aber auch ganz interessant.
https://www.nasa.gov/press/2014/october/new-commercial-rocket-descent-data-may-help-nasa-with-future-mars-landings/#.VrsC_vnhCUl

Warum Wundert mich das jetzt nicht?
Collins

Ich schon lustig, die NASA finanziert jahrelange Studien um zu ermitteln wie man Überschalllandungen machen kann,
SpaceX macht die Landungen selber, bis es klappt.

So nicht ganz korrekt! SpaceX hat einen Haufen Aufwand in Forschung und Entwicklung von wirklich ausgefeilten Simulationen gesteckt! Die werden einerseits für Brennkammernsimulationen aber auch für Aerodynamikstudien verwendet!

Außerdem hat die NASA doch letztens ein Video veröffentlicht, wo sie die Landung/Rückkehr einer Falcon9 mit speziellen Kameras gefilmt haben, es ist also wohl davon auszugehen, dass man da generell kooperiert und eventuell dadurch auch Geld von das NASA fließt!

EDIT: hab deinen Beitrag erst falsch verstanden, und raus gelesen, dass SpaceX es einfach probiert bis es klappt, das wollte ich in sofern verbessern, dass sie vorher auch viele Simulationen machen. Aber natürlich hast du recht, sie machen es im Gegensatz zur NASA einfach selbst, bis es klappt, das schließt ja nicht aus dass sies vorher simulieren und Studien machen! Sorry!

kein Problem, ich hatte den andern Teil auch im Kopf, mir war es nur wichtig zu sagen das es SpaceX wirklich anwendet (bis es klappt), anstatt bei Studien stehen zu bleiben.
Ok, die NASA kann sowas letztendlich wohl auch kaum machen, den vor SpaceX hätte z.B. ULA für die gesamte Entwicklung 5G$ verlangt.

Interessante Analyse bei reddit:
https://www.reddit.com/r/spacex/comments/4mw2lu/how_well_optimized_is_the_falcon_9_staging/

Der Nutzlastanteil der Falcon 9 an der Startmasse sowohl in LEO als auch GTO ist höher als bei Atlas V (ohne Booster), obwohl die Atlas V höhere spezifische Impulse in beiden Stufen hat. Der Grund ist das Design der Atlas V mit einer zu kleinen Oberstufe und die schlechten Massenverhältnisse im Vergleich zur Falcon 9. Auch Ariane 5 ist in dieser Kategorie schlechter, die Delta IV ist besser.

Interessant ist auch, dass die F9 4% Nutzlastanteil in den LEO hat, wie Saturn V.

Fazit: Wasserstoffoberstufe gleich leichtere Rakete bei gleicher Nutzlast ist nicht richtig. Die Rakete muss schon komplett Wasserstoff sein.

Bei der Saturn V ist das nicht ungewöhnlich wegen ihrem großen Durchmesser aber bei der F9 mit dem kleinen Durchmesser sehr ungewöhnlich, bin mal gespannt was da die nächsten Jahre bringen.

Was hat das denn mit dem Durchmesser zu tun wie das dV Verhältnis von Unterstufe zu Oberstufe ist?

Bei der Ariane 5 liegt das ja daran, dass das Hermes Konzept vorsah, dass die Unterstufe bis auf fast Orbitalgeschwindigkeit beschleunigt (sodass sie erst vor der Westküste Südamerikas wiedereintritt, also fast eine ganze Erdumrundung später) und Hermes dann den letzten Rest aufwendet, der nicht viel sein sollte, um die Komplexität nicht zu hoch zu treiben. Später hat man dann die Unterstufe ein bisschen abgeschwächt und ne Oberstufe drauf gesetzt, daher ist das Verhältnis nicht optimal.

Warum das bei der Atlas auch so ist? Keine Ahnung, vielleicht weil man die Centaur schon hatte und nicht zu viel modifizieren wollte? Das ist das einzige, was ich als Grund dafür sehen kann.

Ich habe hier mal ein recht interessantes Video von Tom Mueller (Vizepräsident für Triebwerksentwicklung und Co-founder von SpaceX) über das Merlin-Triebwerk gefunden.

Darin erzählt er wie das Merlin-Triebwerk ganz grundsätzlich funktioniert


https://www.youtube.com/watch?v=vVQyZn-VtXU

Was hat das denn mit dem Durchmesser zu tun wie das dV Verhältnis von Unterstufe zu Oberstufe ist?

Einfache Gesetze, die Oberfläche steigt quadratisch mit dem Durchmesser, das Volumen aber kubisch.
Als Beispiel: Steigt der Durchmesser um den Faktor 3, steigt das Volumen um den Faktor 9. Da die Trockenmasse aber stark von den Massen der Tanks und ihrer Flächen abhängen,
gibt es immer weniger Tankmasse im Verhältnis zur Treibstoffmasse. Begrenzt wird das nur durch die nötige Druckfestigkeit.

Das Tankvolumen wächst aber nur kubisch, wenn alle drei Dimensionen gleich wachsen.

Wenn nur der Durchmesser wächst, wachsen nur die Grundfläche quadratisch und das Tankvolumen über der Grundfläche ebenfalls quadratisch. Zusammen wachsen Volumen und Hülle gleichartig quadratisch und ihr Verhältnis geht gegen einen konstanten Wert.

Du hast was übersehen, wenn die Länge gleich bleibt steigt zwar der Boden und Deckelfläche quadratisch an, aber der Umfang nur Linear.
Da eine typische Erststufe erheblich länger als ihr Durchmesser, wird sich der im Quadrat wachsende Deckel und Boden nicht viel aus.

Hab das ganze grade nochmal durchdacht (bzw ausge-excelt), und das stimmt nicht was du sagt, zumindest wenn ich keinen Denkfehler habe.

Interessant ist ja die Kenngröße Volumen pro Fläche der jeweiligen Stufen:[tex]R = \frac{V}{A}[/tex]

wobei [tex]V = \pi (d/2)^2 \cdot h[/tex] und [tex]A =  \pi\cdot d \cdot h + 4 \cdot \pi \cdot (d/2)^2[/tex] mit dem Durchmesser d. Dabei ist der Faktor 4, da man 2 Tanks pro Stufe mit je Boden und Deckel hat.

Für die Standardwerte der F9, also Durchmesser je 3.5m und Höhe S1: 40m ,S2: 14m kommt man auf
[tex]R_{S1} = 0.805 \qquad R_{S2} = 0.70[/tex] was einem Verhältnis[tex]R_{S2}/ R_{S1}[/tex]  von 0.87 entspricht.

Nimmt man als Durchmesser je das doppelte als 7m ist das Ergebnis  [tex]R_{S1} = 1.49 \qquad R_{S2} = 1.17[/tex] was einem Verhältnis von 0.78 entspricht, also weniger!

Daher ist es also kein Ergebnis einer breiteren Stufe, dass die Oberstufe mehr Prozent des gesamt dV hat! Dein Beispiel der Saturn V hinkt halt auch, weil die Unterstufe nunmal Kerosin, die oberen beiden aber Wasserstoff verbrannt haben.

Außerdem ist ja auch die Betrachtung der (vereinfachten) Geometrie kaum zielführend , da man eben bei der Oberstufe im allgemeinen extremen Aufwand betreibt um gewicht zu sparen, bei der Unterstufe aber eher weniger...

Du hast was übersehen, wenn die Länge gleich bleibt steigt zwar der Boden und Deckelfläche quadratisch an, aber der Umfang nur Linear.
Da eine typische Erststufe erheblich länger als ihr Durchmesser, wird sich der im Quadrat wachsende Deckel und Boden nicht viel aus.

Hallo Klakow,

den Umfang habe ich nicht vergessen. Die Fläche der Struktur wächst mit einem quadratischen Term (Grundfläche) + einem linearen Term (Mantefläche), also ist das eine Funktion 2. Grades. Das Volumen wächst hier auch mit der Grundfäche, also quadratisch, also mit einer Funktion 2. Grades.

Der lineare Term wird gegenüber dem quadratischen klein und irrelevant bei großem Wachsen des Durchmessers. Beide Funktionen wachsen gleichartig und bei großen Werten mit einem festen, asymptotischen Verhältnis zueinander. (Plotte mal die beiden Funktionen, da siehst du wie gleichartig sie ansteigen). Keine der beiden Funktionen kann sich von der anderen absetzen. Durch "größer werden" gibt es also keinen Gewinn im Verhältnis zueinander.

Unabhängig davon: Du hattest ursprünglich kubisches Wachsen des Volumens angenommen. Das ist hier auf keine Fall der Fall ... denn die Länge bleibt ja gleich.

@stillesWasser: Eine Rakete hat i.d.R. 3 Tankböden, keine 4.
(Einen oben, einen in der Mitte und einen unten.)

Allerdings ändern sich damit die Zahlen nur sehr wenig (Aus +11% wird +9%),

Mit 4 Gerechnet: 0,87 --> 0,78 (Faktor 1,11, +11%)
Mit 3 Gerechnet: 0,90 --> 0,82 (Faktor 1,09, + 9%)

(Mein Beitrag bezieht sich nur für die Zahlen, ich habe mich noch nicht so tief in die Materie eingedacht, daß ich die Zahlen nicht interpretieren oder kommentieren kann bzw. möchte)