Starship/Super Heavy (ehemals BFR/ITS/MCT)

[Klakow]

Na klar, alleine um Raketenteile dort weg zu transportieren macht das vermutlich nie Sinn, aber wer sagt den das es keinen weiteren Markt gibt?

[Hugo]

Offtopic: Das Prinzip Mega-Zeppelin ist an der Logik gescheitert. Der wird auch nie wieder kommen. Grund: Je größer der Zepelin, desto Windanfälliger ist er.

Auch für das ITS wird er somit nicht kommen können. Bei Windstille ja, aber nicht bei leichtem Wind.

[PaddyPatrone]

Rendering einer runter skallierten ITS version bei der Landung auf dem Mars. 



http://www.humanmars.net/2017/09/spacex-downscaled-its-spaceship-landing.html

[Stefan307]

das sieht ja so alles wunderbar aus! Was mich nur wundert, hat sich Musk mal dazu geäußert welchen Vorteil er darin sieht das "Komplette" Raumschiff auf dem Mars zu landen und zu starten? Das hatte man in der Frühphase des Mondprogramms ja auch so vor, und hat sich dann für das Mond Orbit Rendezvous Verfahren entschieden wie es einfach extrem Masse einspart....

MFG S

[PaddyPatrone]

hat sich Musk mal dazu geäußert welchen Vorteil er darin sieht das "Komplette" Raumschiff auf dem Mars zu landen und zu starten?

Es gehört zum Konzept des ITS, dass das ganze vollständig und vielfach wiederverwendbar ist. Ein Konzept, bei dem man nicht alles landet würde ja ein einschwenken in die Umlaufbahn des Mars vorraussetzen, wozu dann wesentlich mehr Komponenten benötigt würden. Beispiel wäre ein Cycler, so wie Buzz Aldrin das immer beschreibt oder wie es auch in "Der Marsianer" zu sehen ist. Landen und starten muss man aber in jedem Falle. Ich denke es geht auch darum das ganze so wenig wie möglich zu verkomplizieren. Ein Booster, ein Schiff, ein Tanker... und fertig. Rendevouz finden nur im Erdorbit statt, von da aus kann man im Notfall auch abbrechen und heimkehren, im Mars Orbit sieht das wohl anders aus. Ich denke auch, sobald nur eine der Komponenten nicht mehr wiederverwendbar ist, kann man das ganze Konzept vergessen, zumindest vom grad der Effizienz.

EDIT: Nicht zu vergessen ist natürlich auch, dass beim einschwenken in die jeweilige Umlaufbahn wieder Treibstoff vrebraucht würde. Das ITS hat dafür den Hitzeschild, nur bei der Landung wird Treibstoff verbraucht.

[Klakow]

Nun im Prinzip ist das ja auch so, nur gibt es heute mehrere bedeutende Unterschiede, welche andere Lösungen zulassen.
1) Wiederverwendung, weil diese es erst kostentechnisch überhaupt Sinn macht.
2) Nachtanken im Orbit ( siehe 1) und auf dem Mars mit Produktion vor Ort,geht, wenn auch eher nicht auf dem Mond.
3) Die Konstruktionen heute, zumindest die von SpaceX, sind sehr viel leichter, wodurch das Verhältnis Abflugmasse/Nutzlast sehr viel besser geworden ist.
4) Der ISP von LCH4/LOX ist viel höher als von anderen lagerfähigen Treibstoffen und beim Start aus dem LEO heraus spielt hier die Möglichkeit nachzutanken mehr eine Rolle, weil es damit effektiver wird als LH2/LOX.

Bei Apollo gab es folgende Stufen:
Saturn 5, Stufe 1-3
Apollo
Lander 1+2
Zusammen also 6 Stufen.
Bei ITS und BFR gibt es für Marsmissionen technisch nur 2-4, je nachdem ob man ITS (Fracht, Tanker und Personenschiff) als 1 oder 3 berechnet.
Missionstechnisch aber Mindestens 4, wenn man alle ITS Starts der Tanker und Cargo als eine Stufe zählt.
Startet man zum Mars, ist ein Flug mit der ITS, logistisch sogar erheblich leichter als zum Mond.
Man bekommt z.B. die Landung auf dem Mars antriebstechnisch fast geschenkt, bis auf vielleicht unter 500m/s am Schluss.
Bei einer Mondmission ist heute nur eines besser als bei einer Marsmission, das sind die langen Reisezeiten.

[Stefan307]

Ok, mir war nicht bewusst das ITS direkt aus dem Anflug landen soll, was natürlich eine erheblichen Anspruch an den Missionsablauf stellt wenn man dann punktgenau immer wieder an der gleichen Stelle landen will.
So ganz geht die Rechnung aber auch nicht auf wenn man von 2,3km/s einschwenken in die Marsbahn und 5km/s Start von der Marsoberfläche ausgeht.

Klar gibt es heute andere Materialien und damit Leermassen, nur an den Physikalischen Gesetzen hat sich ja nix geändert. Gerade mit der Möglichkeit im Orbit zu tanken und er In Situ Produktion auf dem Mars  würde es doch Sinn machen mit dem ITS jeweils zu "pendeln" und eine "Transferstufe" zwischen den Orbits einzusetzen... Aber OK vielleicht bin ich hier Gedanklich auch schon weiter als SpaceX

MFG S 

[PaddyPatrone]

Naja, ein Cycler müsste im Erdorbit ähnlich dem ITS aufgetankt werden. Das ITS muss im Marsorbit nicht betankt werden. Das könnte man beim Cycler evtl machen oder aber er hat vorher genug Treibstoff an Bord um wieder zur Erde zurück zu fliegen.
So wie SpaceX es plant ist es eben der direktere Weg.

[Prodatron]

Das ITS ist gleichzeitig
- zweite Stufe für den Orbit-Einschuß beim Start von der Erde
- Stufe für die Fluchtgeschwindigkeit zum Mars nach dem Auftanken im Orbit
- Abstiegs- und Landestufe bei Erreichen des Mars
- nach Auftanken mit InSitu auf dem Mars produziertem Treibstoff dort SSTO und Erreichen der Fluchtbahn zur Erde
Sie erfüllt quasi alle Dinge, für die man sonst normalerweise mindestens vier verschiedene Stufen/Module verwenden müßte.

Bei anderen bzw. "klassischen" Konzepten (wobei es hier eigentlich bisher nur die Mondlandung als existierendes Vergleichsmuster gab) würde man wohl um einige Wegwerf-Komponenten nicht drumherumkommen, und das soll halt komplett vermieden werden.

[Stefan307]

Ein Cycler müsste nach meinem Verständnis nicht aufgetankt werden, der macht ja nur Fly-bys...
Eine "Transferstufe" müsste jeweils aus dem Orbit oder einem Lagrange Punkt heraus und herein gebremst werden das ist richtig, dafür halt nicht bis auf die Oberfläche was allein für den Start jeweils 5 bzw. Km/s deltaV bedeutet.

So wie SpaceX es plant ist es eben der direktere Weg.

Es ist ja auch unstrittig das es so geht effizienter zumindest vom Massenverhältnis wäre halt das andere...
mit Wiederverwendung hat das ganze ja auch nix zu tun, man kann ja beliebig viele Stufen wiederverwenden...

MFG S

[PaddyPatrone]

Wenn er nur Flybys machen würde müsste man also warten bis er wieder vorbei fliegt wenn man nach hause will? Dann braucht es ja noch einiges weiteres um vom Mars aufzusteigen und auf Fluchtgeschwindigkeit zu kommen. Mehr Stufen und Komponenten bedeuten eben mehr Komplexität und jede Komponente müsste auch entwickelt werden, es wird halt komplizierter.
Die F9 hat ja auch nur 2 Stufen, bei mehr Stufen wäre die Wiederverwendung wohl auch wieder komplizierter. 

[Stefan307]

Wenn er nur Flybys machen würde müsste man also warten bis er wieder vorbei fliegt wenn man nach hause will?

So richtig verstanden hab ich das auch nicht was der Buzz daran so toll findet... Ich hatte dazu mal eine Thread gestartet da wollte aber keiner "mitdenken"

MFG S

[Klakow]

Der entscheidende Punkt damit eine wirtschaftliche Wiederverwendung möglich ist, ist NUR das Verhältnis der betankten Masse zur Trockenmasse jeder Stufe.
Das ganze steckt direkt in der Raketengleichung, geht die Leermasse gegen Null, geht auch der benötigte Treibstoff zur Landung gegen null.
Oder um es anders herum zu Formulieren, ist der Verlust durch den nötigen Treibstoff zur Landung umgekehrt proportional zum Verhältnis von oben.

SpaceX ist mit dem F9 Booster bei mehr als 20 zu 1, eine BFR/ITS wird dies auf über 30 zu 1 hochtreiben.

[Sensei]

Wenn er nur Flybys machen würde müsste man also warten bis er wieder vorbei fliegt wenn man nach hause will?

So richtig verstanden hab ich das auch nicht was der Buzz daran so toll findet... Ich hatte dazu mal eine Thread gestartet da wollte aber keiner "mitdenken"

MFG S

Man spart sich halt das Habitatmodul (+zus. Lebenserhaltung ect.)

Aber die/das bräuchte man auf dem Mars ja eh.
Ähnlich wie man sowohl für die Marslandung, Start von Mars als auch Einschuss zur Erde Triebwerke ect braucht.
Jaja, für die Anwendungen unterhalb des LMO könnte man noch optimieren (etwas weniger Schub und Tankinhalt) aber dafür bräuchte man das Zeug auch mehr oder weniger zwei bis drei Mal.
Zudem steigt die Missions- als auch technische Komplexität (verschiedene Triebwerke, extra Marsshuttle? ect)

[Klakow]

Die einzigen anderen Triebwerke die neben Raptor da noch sinnvoll sein können sind kleine Triebwerke zur Lagekontrolle und Bahnkorrektur, ob man das mit den großen Raptoren machen will, halte ich für schwierig.
Die brauchen ja nicht so gut zu sein, einfache Lösungen sind dafür ausreichend.

[Stefan307]

Die einzigen anderen Triebwerke die neben Raptor da noch sinnvoll sein können sind kleine Triebwerke zur Lagekontrolle und Bahnkorrektur, ob man das mit den großen Raptoren machen will, halte ich für schwierig.
Die brauchen ja nicht so gut zu sein, einfache Lösungen sind dafür ausreichend.

Na dann warten wir mal ab wenn das erste Raptor geflogen ist. Von Einer F9/FH oberstufe mit Raptor hatten wir es ja schon mal, wir waren uns auch Einig das das der nächste Logische Schritt wäre, nur man hört davon nix im Gegensatz zum ITS...

MFG S

[Klakow]

Da hast du natürlich recht, aber das könnte sich in Australien bald ändern.

[Schneefüchsin]

das sieht ja so alles wunderbar aus! Was mich nur wundert, hat sich Musk mal dazu geäußert welchen Vorteil er darin sieht das "Komplette" Raumschiff auf dem Mars zu landen und zu starten? Das hatte man in der Frühphase des Mondprogramms ja auch so vor, und hat sich dann für das Mond Orbit Rendezvous Verfahren entschieden wie es einfach extrem Masse einspart....

MFG S

Das Masse sparen ist der Knackpunkt und das Mond und Mars unterschiedliche Umgebungen darstellen.
Auf dem Mond gibt es keine Atmosphäre,somit auch kein Aerobrake. Auch konnte man damals auf dem Mond keinen Treibstoff herstellen (mit viel aufwand dürfte es heute gehen). Dies hatte zur Folge, das man den ganzen Treibstoff für den Rückflug hätte landen müssen, hierfür Unmengen an weiterem Treibstoff aufwenden müssen und hätte so eine riesige Rakete.
Man sparte also den Treibstoff, den man bräuchte um den Rückkehrtreibstoff von der Mondoberfläche in den Mondorbit zu bringen, den Treibstoff um das alles zu landen und die größeren Triebwerke um den ganzen Zusatztreibstoff zu heben, bzw auf die Mondoberfläche zu bremsen. Tank kommen an Masse noch hinzu.
Das Zusatzgewicht von Kopplungsmechanik und Teils doppelten Systemen ist dagegen vernachlässigbar.

Auf dem Mars sieht es ganz anders aus.
Dort lässt sich Treibstoff leichter herstellen und ist auch so geplant. Der muss also gar nicht aufwendig auf den Mars runter gebracht werden. Auch hat man dann schon große Tanks und starke Triebwerke auf dem Mars. warum also zusätzliche Tanks und Triebwerke im Orbit lassen?
Auch hat der Mars eine Atmosphäre, die beim Bremsen hilft, was es weniger schlimm macht extra Masse zu landen. Die großen leeren Tanks sind sogar von Verteil hierbei, da sie im Verhältnis zum Frachtbereich viel Widerstandsfläche liefern aber dabei relativ leicht sind.

hoffe dies hat geholfen.

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Übrigens würde ich eine Auftanken im Marsorbit nicht ausschließen.
möglich wäre es, dass zusätzlich zum Rückkehr-ITS ein zweites startet, sie in einem niedrigen Marsorbit umtanken und so einen schnelleren Rückflug ermöglichen.

Grüße aus dem Schnee

[Stefan307]

@Schneefüchsin
durchaus einleuchtend!

Das ergibt dann 2 Knackpunkte in situ Treibstoffproduktion ab dem ersten Flug!
Und Präzisionslandungen am gleichen Punkt direkt aus dem Anflug von der Erde aus...

Wie sagt Michael Khan immer so schön "hochgradig nicht trivial"

MFG S 

[proton01]

@Schneefüchsin
durchaus einleuchtend!

Das ergibt dann 2 Knackpunkte in situ Treibstoffproduktion ab dem ersten Flug!
Und Präzisionslandungen am gleichen Punkt direkt aus dem Anflug von der Erde aus...

Wie sagt Michael Khan immer so schön "hochgradig nicht trivial"

MFG S

Stimmt genau, wenn eines von beiden nicht genau funktioniert ist die Rückreise verpatzt. Und Rettung ist dann nicht in Sicht.

[PaddyPatrone]

Die Treibstoffproduktion müsste man wohl vorher sicherstellen, also vollständig robotisch. Zur Landung müsste es doch möglich sein das Landegebiet vorher mit einer Art Peilsender zu markieren oder? Wenn man dann vorher noch ein weiteres unbemanntes ITS mit Fracht dort hin schickt um dies zu testen wäre man eher auf der sicheren Seite. Die Schiffe kann man später ja alle wieder zurück schicken. 

[Schneefüchsin]

Es ist ja bisher mindestens ein unbemannter Flug geplant. Dieser kann die Treibstofffabrik gleich rüber bringen.

das richtige treffen des Sielorts hängt von der Zeit ab, da der Mars rotiert, wenn man anfliegt kann man aber recht gut seine Entfernung zur Erde messen (Funklaufzeit). wenn man Funksysteme auf dem Mars hat auch von dort  den Abstand. Die letzten Tage des Fluges dienen auch scheinbare Helligkeit des Mars und scheinbare Helligkeit.
Im Endanflug kann man über Bildabgleich (sichtbar und Radar) die Position gut feststellen und nachjustieren.

Abgesehen davon haben schon einige Marssonde ihr Landegebiet getroffen, es ist also machbar.
Auch wenn man einige km daneben landet ist dies noch kein Totalverlust, aber man muss dann genug Treibstoff für einen "Hüpfer" zum ITS schaffen.

Grüße aus dem Schnee

[PaddyPatrone]

aber man muss dann genug Treibstoff für einen "Hüpfer" zum ITS schaffen.

Oder man hat große Fahrzeuge, welche die Fracht und Treibstoff oder sogar die Produktionsanlage über größere Distanzen von und zur Basis und zum Landeort bringen können. Eine Basis sollte man ja mit ausreichendem Abstand zur Landezone errichten. Ein Startendes ITS-Schiff würde sicherlich viel Staub und Steine umherschleudern. Und wenn es bei der Landung eines Schiffes mal Abweichungen vom optimalen Landeplatz gibt will man da sicher auch nicht an der falschen Stelle stehen.

[Hugo]

Bei der Landung der F9 gestern ist eine riesige Platte weg geflogen, welche auf dem Landepad lag. Also Abstand zu einer landenen Rakete ist pflicht.

[Stefan307]

Die Abweichung entsteht bei der eigentlichen Landung die Navigation im Vorfeld ist nicht das entscheidende Problem. Die Lande Ellipsen der Sonden werden in km angegeben Punktlandung ist also relativ...
So oder so noch viel Arbeit im Detail...

MFG S