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Autor Thema: Zukünftiges europäisches Trägersystem  (Gelesen 138185 mal)

Offline tobi

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Zukünftiges europäisches Trägersystem
« am: 22. April 2008, 21:03:23 »
So es ist Zeit für einen Thread über das Future Launchers Preparatory Programme (FLPP), ein Programm der ESA mit dem Ziel einen Ariane 5 Nachfolger zu entwickeln. Dieser Nachfolger soll ca. 2020 einsatzbereit sein. Bis 2009 sind Studien zu verschiedenen Konzepten geplant. 2010 soll mit VEGA das Intermediate eXperimental Vehicle (IXV) in den Weltraum geschossen werden, dass Wiedereintrittstechnologien testen soll. Außerdem sollen auch Experimente mit verschiedenen Triebwerkskonzepten durchgeführt werden und nach neuen Materialien geforscht werden, die z.B. ein besseres Massenverhältnis erlauben.




Infos auf der ESA Homepage findet ihr hier:
http://www.esa.int/SPECIALS/Launchers_Home/SEMNCI1PGQD_0.html

Infos zu neuen Triebwerkskonzepten gibt es außerdem hier:
http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=3260.0

Offline tobi

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #1 am: 22. April 2008, 21:11:22 »
Das DLR hat zum Beispiel an einer Ariane 5 mit Flyback-Boostern geforscht, also mit Boostern, die zum Startplatz zurückfliegen und mit Flüssigkeitstriebwerken arbeiten. Allerdings scheint die Forschung daran 2004 eingestellt worden zu sein, den nichts ist aktueller als 2004 auf der Seite.

Link:
http://www.la.dlr.de/ra/sart/projects/lfbb/lfbb.php

Bild:

Offline Kreuzberga

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #2 am: 22. April 2008, 21:26:15 »
Hier der Link zum ESA-Bulletin zum IXV: http://www.esa.int/esapub/bulletin/bulletin128/bul128h_tumino.pdf. Leider "schon" zwei Jahre alt.

Offline Kreuzberga

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #3 am: 22. April 2008, 21:45:28 »
Neben der IXV-Studie führt NGL Prime im Auftrag der ESA noch eine weitere, allgemeinere Studie zur Definition des nächsten Launcher-Systems (NGL) durch.

http://www.esa.int/esaCP/SEMBU69OY2F_index_0.html

Zusammen sind beide Studie gerade mal 20 Mio. € "schwer" und sollen als Beschlussvorlage für die anstehende ESA-Ministerratskonferenz dienen.

Offline Cebulonicus

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #4 am: 22. April 2008, 21:46:46 »
hallo  :)

hui, das interessiert mich !

die LFBB gibts als BAIKAL siehe hier http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=3838.0

gleich die passende Überlegung der Russen dazu:http://www.russianspaceweb.com/baikal.html

schön skalierbar, als Booster für die Angara-Serie

finde das Konzept sehr gut, habe dazu zwei Fragezeichen:

1. die booster steigen ja nicht so hoch (~2 min ?) brauchts da schon so komplizierte Wiedereintrittsuntersuchungen wie mit dem IXV ? Aber Steuerung, Landeverfahren, Surfacecontrolle, Aerodynamik, Navigation sicher.

2. Der Shuttle Tank kann ja auch nicht beliebig aufgetankt werden, das tut ihm angeblich nicht gut. D.h. die 'Wiederverwendrate' wird sich irgendwo zwischen 5 und 20 Mal einpendeln, dann muss man größere Teile tauschen und dann wirds shuttlemäßig teuer.

was meint ihr ?
Cebu

Offline Schillrich

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #5 am: 22. April 2008, 23:16:13 »
Hallo Cebu,

zu 1.
Die Booster brauchen keine Eintrittstechnologie. Schau dir die SRBs des Shuttles, der Ariane oder auch SpaceShipOne an. Die fliegen zwar alle hoch, aber nicht schnell. Und darauf kommt es an. Sie müssen bei weitem nicht so viel Energie abbauen, wie bei einer Rückkehr aus dem Orbit.


zu 2.
Der Punkt der möglichen "Auftankzyklen" ist interessant. Evtl. würde man da aber nicht flüssigen Wasserstoff und Sauerstoff nehmen, sondern "einfachere" aber auch energieärmere Treibstoffkombinationen.
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Offline Kreuzberga

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #6 am: 30. April 2008, 22:31:50 »
Wer mal genauer wissen will, was mit dem vielen Geld, das für ESA-Studien ausgegeben wird, produziert wird und/oder sich im Detail für das IXV interessiert, dem sei folgender Link empfohlen (eng.):

http://wehsff.imamod.ru/pages/Section%204%20Heat%20Transfer,%20Aerothermal%20Flows/Roncioni%202.pdf

Dabri handelt es sich um die Ergebnisse einer italienisch-französischen Studie zu den Ergebnissen einer numerischen Strömungssimulation des IXV bei verschiedenen Geschwindigkeiten im Hyperschall-Bereich.

Die Abhandlung wurde im Nov 07 im Rahmen der WEST-EAST HIGH SPEED FLOW FIELD CONFERENCE (wunderschönder Name für eine Konferenz, oder?  ;)) in Moskau veröffentlicht.

Verschiedene Phänomene/Parameter bei hoher Machgeschwindigkeit wurden untersucht: Anstellwinkel/Auftrieb, Schiebewinkel/Seitentrieb, Turbulenzen, Gesamt-Enthalpie, Kräftegleichgewicht am Körper und asymmetrische Auftriebshilfenkonfiguration, sowie Beugung der Auftriebshilfen.

Finde es manchmal beruhigend zu sehen, dass wirklich was passiert, innerhalb der einzelnen Programme - auch wenn es nur Papier ist.

Offline Cebulonicus

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #7 am: 01. Mai 2008, 18:43:48 »
Da hab ich noch was gefunden, auch schon 1 Jahr alt:
Strategien für ein FLPP

http://conferences.esa.int/03C07/presentations/010.ppt
(Vorsicht: ~ 10 MB)

auf deutsch: vorsichtig (risk reduction), langsam (no budget), überlegt (no dead-end)

cebu

Offline Kreuzberga

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #8 am: 01. Mai 2008, 19:52:26 »
@cebu
Ja, das waren noch Zeiten, damals 2003! Eine wiederverwendbare erste Stufe und Hopper schienen praktisch zum Greifen nah.
Schöne Präsentation!

GG

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #9 am: 03. Mai 2008, 00:08:51 »
Das klingt alles ein wenig danach, als ob man bei der Abkürzung FLPP in der Mitte noch ein O einschieben könnte. Viele Konzepte, wenig Studien, keine Chance auf Realisierung.

GG

Offline Cebulonicus

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #10 am: 03. Mai 2008, 19:34:37 »
Ich bin von der Idee irgendwie angetan, sie erlaubt auch eine zweistufige Entwicklung - ein Upgrading. Zuerst mit normalen Boostern, dann mit den Zurückfliegenden.

Aber angenommen das wird was und eine Ariane 6 mit 0-6 Boostern davon bestückt werden könnte - jetzt mal theoretisch - dann bräuchte man ja wohl 6 Landebahnen ?  :o

In Warteschleife fliegen lassen geht irgendwie nicht ?
Oder gestaffelt herunterkommen lassen ?
Oder parallel, in Formation, landen ?

gorgoyle

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #11 am: 10. Mai 2008, 14:25:25 »
wie wäre es mit einer art booster-dartscheibe? ;D
oder ein größerer salzsee als landebahn?
« Letzte Änderung: 10. Mai 2008, 14:26:28 von gorgoyle »

Offline Schillrich

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #12 am: 12. Mai 2008, 16:27:39 »
Hallo Cebu,

der Aspekt der "Formationslandung" mehrerer wiederverwendbarer "geflügelter" Booster ist interessant und wurde wohl (hier) noch nicht besprochen. Generell arbeitet man im Militärbereich an UCAV (Unmanned Combat Air Vehicle), welche auch in Formation fliegen sollen. Diese werden auch von Flugzeugträgern einsetzbar sein. Bzgl. der Flugsteuerung und des Flugmanagements einer Formation werden aus diesem Bereich also Lösungen kommen.
Diese UCAVs werden aber angetrieben, können also eine Warteschleife einlegen, während eines von ihnen landet. Bei gleitenden Boostern stelle ich mir das schwierig vor. Evtl. würde jeder einem anderen Flugprofil folgen, also einer müsste schnell "abtauchen" und landen, während der letzte möglichst lange in der Luft bleibt. Andere Booster fliegen Profile dazwischen. Massenformationslandungen kann ich mir nicht vorstellen. Erschwerend kommt hinzu, dass geflügelte Booster wahrscheinlich keine herausragende Aerodynamik, also Gleiteigenschaften, aufweisen werden. Andererseits beginnen sie ihren Gleitflug weit oben und haben damit auch viel Zeit und Raum für Manöver und eine gegenseitige Separation.
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Offline Cebulonicus

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #13 am: 15. Mai 2008, 00:34:29 »
naja, ein bischen Spielraum wird bei den Flugbahnen ja schon drin sein. "Vernichten" von Geschwindigkeit durch "Herumkurven" (shuttle-like) bzw. gaanz langsamer Flug an der Abrißkante um möglichst lange "oben" zu bleiben.

Schließlich und endlich gehts ums Geld. Sprich, wenn verschiedene Landebahnen verwendet werden, muß der Transport in die Recycling Facility "sparsam" sein, also möglichst kurze Wege.

Am ehesten glaub ich aber, dass sie hintereinander auf derselben Landebahn landen werden, im Abstand unter einer Minute.

... und idealerweise an der Tankstelle vorbei und wieder zum Startplatz ...  ::)

Offline Schillrich

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #14 am: 15. Mai 2008, 08:07:45 »
Zu dem Konzept landender Booster fallen mir noch ein (Problem-)Aspekte ein:
  • Gleiteigenschaften
    Die Aerodynamik dürfte relativ schlecht sein. Immerhin möchte man zu viel Masse (=Anbauten) sparen. Damit fällt man eher kontrolliert aus dem Himmel, ähnlich dem Space Shuttle. Das ergibt Einschränkungen im möglichen Flugprofil.
  • Flugprofil
    Wie sind denn die Möglichkeiten mittels reinem Gleitflug nach der Abtrennung umzukehren und zum Startplatz zurückzugleiten? Das müsste man mal mit einem hypothetischen Beispielbooster (SRB des Shuttles?) durchrechnen. Immerhin werden die schon ein paar Kilometer "downrange" abgetrennt und müssen dann rein passiv ihre kinetische und potentielle Energie zur Umkehr nutzen.
    Außerdem wird nicht sofort ein aerodynamisch gesteuerter Flug möglich sein. Vielmehr glaube ich, dass man nach der Abtrennung erst mal die Fluglage stabilisieren und niedrigere Höhen erreichen muss. Evtl. muss erst ein kleiner Stabilisierungsschirm ausgestoßen werden, um die Fluglage unter Kontrolle zu bringen. Damit ginge aber wertvolle Höhe für Manöver verloren.
  • Flugsysteme/Versorgung
    Aktive Flugsteuerung gibt es nicht für lau. Die ganzen System dafür müssen auch mit Hydraulikdruck versorgt werden. Als Antrieb hierfür dürften APUs ähnlich denen des Space Shuttles oder der SRBs (welche ja schon eine Schubvektorsteuerung haben) notwendig sein. Ein langer Gleitflug führt dann dazu, dass man auch deutlich mehr "Sprit" für diese mitnehmen muss. Also muss auch hier optimiert werden zwischen einer langen Gleitphase und zusätzlicher Masse.
So ... sind nur ein paar Ideen ;).
« Letzte Änderung: 15. Mai 2008, 08:09:47 von Schillrich »
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Offline Cebulonicus

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #15 am: 15. Mai 2008, 18:04:28 »
Im angegebenen Dokument über das IXV in Antworten #2 in diesem Thread, ist die Rede von einem elektromechanischen Actuator für z.B: Body Flaps ...

vielleicht gehts ja auch ohne Hydraulik sondern mit Elektrik -> einfacher, leichter, weniger anfällig

Aber das mit den Fallschirmen ist vielleicht auch nicht so abwegig:

1. Stufe ein kleiner Fallschirm hinten (also unten and er Düse) um zu stabilisieren (nase unten)
2. in der "heißen" Phase mit kleinen Body Flaps, steuern, stabilisieren

mit einem "großen" Gleitschirm dann landen wird bei so einer "Zigarre" nicht funktionieren, das ist zu instabil (alleine aus dem Bauchgefühl heraus)
vielleicht zwei Gleitschirme ? einer Vorne einer Hinten ? naja, auch nicht viel stabiler  :-/

was mir noch einfallen würde um auf ein Fahrwerk (Gewicht, plus Steuerung für die Landung) zu verzichten: das Ding einfach in der Luft auffangen, ganz simpel mit einem Netz, aufgespannt mit zwei Lasten-Hubschraubern. BTW: wie schwer wird denn so eine ausgebrannte BoosterStufe sein ? Trägt das so ein Hubi ? Und die Geschwindigkeit der Booster muß ja auch erst mal vernichtet werden. Wie schnell werden die denn ca. sein ? vielleicht eine Schnapsidee, aber günstig ...  ;)

Offline Schillrich

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #16 am: 15. Mai 2008, 19:04:59 »
Hallo Cebu,

so ein Booster ist SCHWER, da er über die ganze Länge brennt und unter Druck steht. Bei Wiki zu den Shuttle-SRBs steht: 91t. Auffangen ist also wirklich eine "Schnappsidee" ;).
Elektromechanische Aktuatoren sind noch neu und werden so langsam an Flugzeugen ausprobiert (noch als reiner Test). Mit Energie müssen die aber immer noch versorgt werden, was entweder eine APU oder eine Batterie benötigt. Eine andere Idee ist, die Leistung aus einer Luftturbine zu gewinnen, die sich in den tieferen Luftschichten in den Wind stellt und von der Umströmung angetrieben wird. Dadurch hat man zwar mehr Widerstand, könnte sich aber einiges an Masse sparen.
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moonjumper

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #17 am: 15. Mai 2008, 19:20:02 »
Hi Cebu,

das mit dem Auffangen durch Hubschrauber ist wie du schon glaubst eine Schnapsidee. Ein Booster (Space Shuttle) wiegt 87.550 kg (Leermasse, Quelle Leitenberger) dazu kommen wahrscheinlich Verbrennungsrückstände oder evtl. nicht verbrannter Treibstoff plus die Geschwindigkeit. Ein Schwerlast-Hubschrauber wie der Ch-47 (größte den ich auf die schnelle gefunden habe) hat eine Zuladung von 12 Tonnen abzüglich Sprit, Netz und Crew.
Ich glaube der Rest erklärt sich von selbst.

Außerdem ist die Aktion auch noch hoch gefährlich, da die Piloten schon sehr genau zielen müssen, um den Booster überhaupt zu fangen und nicht mit dem Rotor hängen zu bleiben.

Was ist den an dem Prinzip Wasserung mit anschliessender Bergung so falsch? Man darf halt kein Alu verwenden wegen dem Salz, aber ansonsten?

Edit: Ups da war Daniel schneller

@Daniel: Meinst du, dass ein Generator wirklich so viel leichter sind als Batterien?

MfG

Matthias
« Letzte Änderung: 15. Mai 2008, 19:23:42 von moonjumper »

Offline Cebulonicus

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #18 am: 15. Mai 2008, 20:50:11 »
Hallo Leute

Die Schnapsideen und Milchmädchenrechnungen müssen sein, sonst wirds einfach zu trocken  ;D Aber oft sind simple Ideen die besten, obige vielleicht nicht  ;)

Gegen die Wasserung spricht (meiner Meinung nach), Das Finden und Orten, das Aufsuchen, Die Bergung selbst, Verladung, die ganze Salzwassergeschichte, die Auslegung der Booster für die Wasserung, die strukturelle Belastung beim "Platsch" und wahrscheinlich noch einiges.

Aber moonjumper hat schon recht: soo schlecht ist eine Wasserung nicht.
Aber wir wollen es ja noch besser/günstiger: deswegen sanfte Landung (fast) am Wiederbetankungspunkt.

Und bei einer Roll-Landung brauchts auch Räder, die muss man den ganzen Weg mitschleppen (rauf und runter) und ausfahren muss man die auch, ebenso wie die eventuellen elektrischen Aktuatoren.

Also ich fürchte mittlerweile auch dass da eine Menge an zusätzlichem Gewicht zu den Boostern dazukommt: Fahrwerk, Stummelflügel, Batterie/APU, Aktuatoren/Hydraulik, die Steuerung (eher leicht), und und und

Fragen über Fragen.
Wie schnell ist eigentlich die ARIANE bei Boosterabtrennung und wie hoch ? Das könnte man doch Ausnutzen und gleich aerodynamisch wegfliegen und sich den Fallschirm sparen ? Oder ist dort oben die Luft schon zu dünn ?
« Letzte Änderung: 15. Mai 2008, 20:52:16 von Cebulonicus »

Offline Schillrich

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #19 am: 15. Mai 2008, 21:02:05 »
Zitat
@Daniel: Meinst du, dass ein Generator wirklich so viel leichter sind als Batterien?

War nur eine weitere Idee, neben den "Standardlösungen". Das müsste man im Detail natürlich prüfen.

\\   //    Grüße
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gorgoyle

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #20 am: 16. Mai 2008, 02:17:19 »
(1) Könnte der Booster nicht mit viel Geschwindigkeit "sanft" auf einen Salzsee landen?
     Raketenautos düsen ja dort auch mit hohen Geschwindigkeiten rum ...
     Allerdings starten sie auf dem Boden und setzen nicht erst vorher erst einmal auf.

(2) Wie eng das Landegebiet bestimmt werden?
(3) Wie wär es mit einer Wasserung in einen salzlosen See?
(4) Könnte theoretisch/technisch ein Flughafen als Landezone dienen?
(5) Wer weiß die Geschwindigkeit zu schätzen, die der Booster mit
     diesen Tragflächen bräuchte, um seine Höhe auf 1km zu halten?
(6) Wie lang wäre der "Bremsweg" wenn mit dieser Geschwindigkeit gelandet wird?
« Letzte Änderung: 16. Mai 2008, 02:18:04 von gorgoyle »

Offline Schillrich

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #21 am: 16. Mai 2008, 08:17:59 »
Guten Morgen,

Zitat
(1) Könnte der Booster nicht mit viel Geschwindigkeit "sanft" auf einen Salzsee landen?
...
(3) Wie wär es mit einer Wasserung in einen salzlosen See?
Salzseen sind nicht so oft vorhanden, und auch nicht in der Nähe der Startplätze gelegen. Im Normalfall fliegt man über das Meer hinaus. Ich sagte ja weiter oben schon, dass man mal prüfen müsste, wie gut so ein Gleiter aus der Höhe und bei den Geschwindigkeiten im Gleitflug wieder umkehren kann, um Land zu erreichen. Ich habe da meine Zweifel.

Zitat
(5) Wer weiß die Geschwindigkeit zu schätzen, die der Booster mit
     diesen Tragflächen bräuchte, um seine Höhe auf 1km zu halten?
Beides (also kontante Höhe und konstante Geschwindigkeit) geht nicht gleichzeitig im Gleitflug.
Entweder gleitet man mit einer konstanten Geschwindigkeit und verliert dabei ständig an Höhe. Dabei kann man den Gleitpfad nach 2 Gesichtspunkten optimieren: Entweder möglichst lange in Luft bleiben (Flugzeit) oder möglicht viel Strecke zurücklegen. Beides ergibt ein anderes Gleitprofil.
Oder aber man versucht eine Höhe zu halten, dabei verliert man aber ständig an Geschwindigkeit und muss den Anstellwinkel erhöhen, um den Auftrieb konstant zu halten ... bis die Strömung abreist.
« Letzte Änderung: 16. Mai 2008, 08:20:11 von Schillrich »
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gorgoyle

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #22 am: 16. Mai 2008, 08:35:42 »
Zitat
Guten Morgen,

Zitat
Zitat
(5) Wer weiß die Geschwindigkeit zu schätzen, die der Booster mit
     diesen Tragflächen bräuchte, um seine Höhe auf 1km zu halten?
Beides (also kontante Höhe und konstante Geschwindigkeit) geht nicht gleichzeitig im Gleitflug.
Entweder gleitet man mit einer konstanten Geschwindigkeit und verliert dabei ständig an Höhe. Dabei kann man den Gleitpfad nach 2 Gesichtspunkten optimieren: Entweder möglichst lange in Luft bleiben (Flugzeit) oder möglicht viel Strecke zurücklegen.

gibt es keine Faust-Formel, in der art daß man mit ihr:   FlügelprofilKonstante*Flügelfläche*Fluggeschwindigkeit²=Auftrieb  berechnen kann?

moonjumper

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #23 am: 16. Mai 2008, 10:11:07 »
Hi,

@ SpaceWarper:
(1) Salzsehen können nur im Sommer in ganz engen Zeitfenstern genutzt werden, da sie den Rest Jahres ihrem Namen schon gerechter werden (Satzsee)
(2) Wahrscheinlich kann man den Landeort schon sehr präzise erreichen, wenn in Reichweite. Du meintest doch die Version mit Flächen, oder?
(4) Bestimmt, wenn in Reichweite und mit einer sehr langen Piste. Booster sind halt nicht wirklich Flugzeuge, auch mit Stummelflügeln nicht.

@ all:
Wie wäre folgende Idee:

Booster mit Gleiteigenschaften [Stummelflügel / Gleitschirme (Idee von Cebu)] landen direkt neben Bergungsschiff auf Airbags.

Vorteile: 1. man muss sie nicht Suchen
             2. gedämpfter Stoß beim aufsetzen auf das Wasser
             3. weniger Kontakt mit Salzwasser (nur Spritzwasser)
             4. leichtere Bergung
             5. kein Landebahn Problem auch bei 8 Boostern ist noch genug Platz ;)

Nachteile: 1. Schwerer als herkömmliche Booster
               2. es dürfen keine hohen Wellen im Landegebiet vorkommen (eher kein Problem, da Raketen
                   Schönwetterflieger sind)

MfG

Matthias

ILBUS

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Re: Future Launchers Preparatory Programme (FLPP)
« Antwort #24 am: 16. Mai 2008, 11:10:18 »
Zu dem Punkt, was Daniel bezüglich der Flügel für einen Shutlebosster gebracht hat, habe ich volgedes gefunden:

Zitat
Untersuchungen ergaben dass man mit einem Mehrgewicht von 13400 kg für Flügel und ein Landegestell die SRB in einem Gleitflug auch zurück zum Startplatz führen und dort landen könnte. Es kam jedoch zu keiner Umsetzung dieses Projektes.

Quelle:http://www.bernd-leitenberger.de/shuttle-srb-et.shtml
« Letzte Änderung: 16. Mai 2008, 15:19:39 von ILBUS »