Navigation

Raumcon-Seiten

Benutzer im Chat: 6

13. November 2019, 06:27:04
Raumcon
Willkommen Gast. Bitte einloggen oder registrieren. Haben Sie Ihre Aktivierungs E-Mail übersehen?

Einloggen mit Benutzername, Passwort und Sitzungslänge
Neuigkeiten: Unsere neue Tasse zu SpaceX - Beyond Frontiers im Raumcon-Shop
   Erweiterte Suche

Autor Thema: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk  (Gelesen 164161 mal)

Offline Doc Hoschi

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2037
  • EmDrive-Optimist
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #50 am: 06. November 2013, 19:30:55 »
@ Führerschein

Stark, danke dir für die Erläuterungen und den Link...:-). Dann wurde das also tatsächlich schon öffentlich geäußert.

Naja, hab diese Foren hier leider schon sehr lange nicht verfolgt, sonst wäre ich wohl sicherlich schon vorher im Bilde gewesen. Finde es daher sehr angenehm eigene Fragen so diskutieren zu können.....muss hier definitiv häufiger präsent sein.

Auch wenn das nun langsam zum Methanthema so gar nicht mehr passt und in den entsprechenden Thread gehört, hätte ich noch eine letzte Frage (die ich im entsprechenden Thread leider nicht zufriedenstellend nachlesen konnte):
In deinen letzten Einträgen sprachst du mehrfach von "Zurückfliegen". Ich dachte bisher immer, dass das "Zurückfliegen" die Erde meint, auf einen anderen Lande- als Startort bezogen und somit stets entlang der Flugparabel geschieht. Denn wie können drei Triebwerke eine mit 9 Triebwerken beschleunigte ca. 7000 km/h schnelle Stufe nicht nur abbremsen, sondern auch zurückfliegen, zumal der Treibstoff dafür niemals reichen dürfte?? Bist du sicher, dass Elon Musk mit "Downrange" nicht einen Landeort generell außerhalb des Festlandes meinte und alle Landungen der ersten Stufen stets entlang der Flugparabel geschehen? Auf Wiki steht zwar "intend to fly back to the launch site", aber ich versteh's trotzdem nicht.

Das mit dem Zerbrechen ist nachvollziehbar, aber:

Beim letzten Test der v1.1 hat die Rakete mit drei Triebwerken doch erfolgreich abgebremst, sonst hätte sie ja nicht wie geplant vertikal über dem Wasser niedergehen können (auch wenn's dann zu Trouble mit dem einzelnen Triebwerk kam). Die Zündung erfolgte auf 64 km Höhe, d.h. die Drehung erfolgte innerhalb der (zugegebenermaßen dünnen) Mesosphäre. Mist, so langsam kapier ich gar nichts mehr.
Und die zweite Stufe ändert doch laut SpaceX-Video auf Youtube zum Thema Reusable ebenfalls dreimal die Ausrichtung (Abbremsen (Antrieb voran), Wiedereintritt (Kopf mit Hitzeschild voran) und schließlich Landung (Antrieb voran)).....auch wenn die zweite Stufe nicht so lang ist und damit viel stabiler.

So long....
Douglas Adams: "In an infinite universe, the one thing sentient life cannot afford to have is a sense of proportion."

Offline Doc Hoschi

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2037
  • EmDrive-Optimist
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #51 am: 06. November 2013, 19:37:01 »
@ Eunel:
Ja, so richtig viel Brauchbares findet man zu den Marsplänen von SapceX leider wirklich nicht.
Hatte ja nie behauptet, dass man sich erst dort damit beschäftigen sollte...:-)
Würde mich nur mal interessieren, ob der Aparat von Zubrin und Kollegen aus der Zeit bei Martin Marietta (jetzt natürlich Lockheed Martin) mit 94% Wirkungsgrad patentrechtlich geschützt ist.
Douglas Adams: "In an infinite universe, the one thing sentient life cannot afford to have is a sense of proportion."

Führerschein

  • Gast
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #52 am: 06. November 2013, 19:55:14 »
Ich habe eine Antwort für Doc Hoschi in den dafür vorgesehenen Thread geschrieben. Dort wurde das alles schon ausführlich diskutiert.

http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=10338.msg269701#msg269701

Offline MR

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2060
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #53 am: 08. November 2013, 14:09:16 »
Aber eins ist klar: Den Treibstoff für den Rückflug werden sie nicht von der Erde mitbringen können.
Der muss auf dem Mars hergestellt werden.
Methan wäre dort wohl am leichtesten herzustellen.
Sollte man erst dort damit anfangen, sich mit dem Umgang zu beschäftigen?
Oder wäre es sinnvoll, jetzt schon Erfahrungen beim Umgang mit Methan zu sammeln?

Das Problem ist eher, wie man auf dem Mars Methan herstellt. Den Wasserstoff von der Erde mitzubringen ist keine Lösung. Man müsste den Wasserstoff auf dem Mars direkt aus Wasser gewinnen. Per Elektrolyse eigentlich kein Problem, aber man muss einen Landeplatz finden, der in der Nähe des Äquators liegt, keine großen Steine aufweist, möglichst tief liegt und zudem auch noch Eis im Boden bietet. Das könnte schwieriger werden als es klingt. Das meiste Eis befindet sich in Polnähe im Boden, nur wird dort die Energieversorgung per Solarzellen ein Problem. Bei der Menge an Energie, die für die Elektrolyse benötigt wird, wird es vermutlich nicht ohne Kernreaktor gehen.

Den erzeugten Treibstoff muss man dann bis zum Betanken der Rückstart-Einheit entsprechend lagern, wie auf der Erde auch in vakuumisolierten Thermogefäßen. Nur frage ich mich, warum man dann überhaupt Methan verwenden will. Es dürfte viel einfacher sein, Wasserstoff und Sauerstoff per Wasser-Elektrolyse zu gewinnen und zu verflüssigen, als zusätzlich noch Methan daraus herzustellen. Zwar braucht Wasserstoff größere Tanks, aber er ist auch viel energiereicher als Methan. Aus meiner Sicht ist es sinnvoller, auf Methan zu verzichten und lieber auf LH2 / LOX zu setzen. Das macht die Treibstoffherstellung deutlich einfacher.

Grundsätzlich bin ich aber der Meinung, das die Verwendung von kryogenen Treibstoffen beim Rückstart viel zu riskant ist. Ich würde lieber eine Feststoffstufe verwenden.

Führerschein

  • Gast
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #54 am: 08. November 2013, 15:14:06 »
Grundsätzlich bin ich aber der Meinung, das die Verwendung von kryogenen Treibstoffen beim Rückstart viel zu riskant ist. Ich würde lieber eine Feststoffstufe verwenden.

Feststoff, da fällt mir wirklich nichts mehr ein.

Der am leichtesten herzustellende Treibstoff wäre übrigens CO +LOX, herstellbar direkt aus der Atmosphäre. Nur für den Start in den niedrigen Marsorbit wäre das gut genug. Aber auch da hat man den leicht kryogenen flüssigen Sauerstoff. Dann kann man auch gleich Methan und LOX nehmen, wenn man  Wasser hat.


Offline MR

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2060
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #55 am: 08. November 2013, 17:45:37 »
Feststoff, da fällt mir wirklich nichts mehr ein.

Ist das sicherste. Feststoffraketen sind extrem zuverlässig, weit zuverlässiger als Flüssigkeitstriebwerke. Man muss sich keine Gedanken machen, wie man den Treibstoff erzeugt oder lagert. Immerhin geht es hier um das Leben der Astronauten, wenn bei der Treibstofferzeugung irgend etwas schief geht, sitzen sie auf dem Mars fest. Auch bei Apollo hing das Leben der Astronauten von der korrekten Funktion des Aufstiegstriebwerks ab, deswegen hatte man dieses Triebwerk bewusst einfach gehalten und auf maximale Zuverlässigkeit ausgelegt.

Offline Major Tom

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2356
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #56 am: 08. November 2013, 18:02:23 »
Den erzeugten Treibstoff muss man dann bis zum Betanken der Rückstart-Einheit entsprechend lagern, wie auf der Erde auch in vakuumisolierten Thermogefäßen. Nur frage ich mich, warum man dann überhaupt Methan verwenden will. Es dürfte viel einfacher sein, Wasserstoff und Sauerstoff per Wasser-Elektrolyse zu gewinnen und zu verflüssigen, als zusätzlich noch Methan daraus herzustellen. Zwar braucht Wasserstoff größere Tanks, aber er ist auch viel energiereicher als Methan. Aus meiner Sicht ist es sinnvoller, auf Methan zu verzichten und lieber auf LH2 / LOX zu setzen. Das macht die Treibstoffherstellung deutlich einfacher.

Methan lässt sich wesentlich einfacher lagern als Wasserstoff. Aktive Kühlung ist unnötig, Diffusion gibt es auch nicht, die Anforderungen an das Tankmaterial sind deutlich geringer. Die Vorteile von Wasserstoff können die erheblichen Nachteile nicht annähernd aufwiegen. Aus meiner Sicht (wie auch aus der von SpaceX) ist es deshalb sinnvoller, auf Wasserstoff zu verzichten.

Zitat
Grundsätzlich bin ich aber der Meinung, das die Verwendung von kryogenen Treibstoffen beim Rückstart viel zu riskant ist. Ich würde lieber eine Feststoffstufe verwenden.

Feststoff ist so ziemlich die schlechteste Wahl, die man für den Mars treffen kann. Den gesamten Treibstoff mitzubringen würde die Nutzlast in den Keller und gleichzeitig die Kosten in astronomische Höhen treiben, die angepeilte Wiederverwendbarkeit wäre so auch nicht möglich.
„Die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber der Mensch kann nicht ewig in der Wiege bleiben. Das Sonnensystem wird unser Kindergarten.“ K. E. Ziolkowski

-

Stolzer Träger einer Raumconverwarnung wegen Schreibens unbequemer Wahrheiten.

Offline Schillrich

  • Moderator
  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 18563
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #57 am: 08. November 2013, 18:12:53 »
Feststoff, da fällt mir wirklich nichts mehr ein.
Man muss sich keine Gedanken machen, wie man den Treibstoff erzeugt oder lagert.

Na doch, um die Lagerung muss man sich beim Feststoff auch kümmern. Materialeigenschaften und Funktion der Komponenten müssen überwacht und gesichert werden.
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

"Failures are ammo in your arsenal, not baggage that weighs you down." (JPL)

Offline MR

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2060
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #58 am: 08. November 2013, 18:51:23 »
Feststoff ist so ziemlich die schlechteste Wahl, die man für den Mars treffen kann. Den gesamten Treibstoff mitzubringen würde die Nutzlast in den Keller und gleichzeitig die Kosten in astronomische Höhen treiben, die angepeilte Wiederverwendbarkeit wäre so auch nicht möglich.

Ich weiß ja nicht, wie du dir eine Wiederverwendung vorstellst, aber geben wird es sie nicht. Egal was sich SpaceX so vorstellt, aber eine bemannte Marsmission wird anders ablaufen.

Als erstes braucht man eine Schwerlastrakete, die zunächst Habitate, Labore, eventuell Rover und eine Rückstartstufe unbemannt zum Mars befördert und sehr dicht nebeneinander landet

Als nächstes wird in der Erdumlaufbahn eine Marsflug-Kombination zusammengebaut, eine Art Raumstation mit der Möglichkeit, Schwerkraft durch Rotation zu erzeugen und einen stark abgeschirmten Raum zum Schutz vor der Strahlung von Sonneneruptionen. An dieser Kombi sind ein Marslander und auch eine Landekapsel für die Landung auf der Erde mit enthalten. Diese Kombination wird durch eine ganz zuletzt angekoppelte hochenergetische Stufe auf den Weg zum Mars gebracht. Das Einbremsen in den Marsorbit und der Rückstart zur Erde erfolgt mit Ionen- oder Plasmadynamischen Antrieben.

So und nicht viel anders wird irgendwann einmal eine bemannte Marsmission aussehen. Die Kosten sind sehr hoch, daher dürfte so ein Projekt nur mit internationaler Zusammenarbeit machbar sein. Leider sind wir aufgrund der politischen und finanziellen Situation noch einige Zeit von so einem Projekt entfernt.

Methan oder Wiederverwendung allgemein braucht man dafür nicht. Klar mag das Elon Musk anders sehen, aber auch er kann die Physik nicht außer Kraft setzen.

Na doch, um die Lagerung muss man sich beim Feststoff auch kümmern. Materialeigenschaften und Funktion der Komponenten müssen überwacht und gesichert werden.

Ist richtig, das ist aber nicht annähernd so aufwendig und komplex wie die aktive Treibstoffproduktion auf dem Mars.

Offline MX87

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1745
  • ex luna, scientia
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #59 am: 09. November 2013, 14:45:54 »

Methan oder Wiederverwendung allgemein braucht man dafür nicht. Klar mag das Elon Musk anders sehen, aber auch er kann die Physik nicht außer Kraft setzen.

Ich verstehe nicht wieso gegen Musks Pläne von einem wiederverwendbaren Mars-Raumschiff immer wieder die Physik als unumstößliches Gegenargument genommen wird. Selbst die NASA hat Konzepte entworfen, die dem was wir von MCT wissen sehr ähneln (im Hinblick auf einen großen Lander mit Wiederstartfähigkeit). Man denke nur an die als Apollo-Weiterführung angedachte Marslandung, die für die 80er anvisiert war und an die Konzepte der 80er und 90er. Umgesetzt wurden sie nicht, weil sie abwegige  "Science Fiction" wären, sondern weil nie ernsthaft die immensen Summen eines solchen  NASA-Projekts genehmigt werden würden. Die physikalische Machbarkeit hat da niemand ernsthaft angezweifelt. Musk erweitert die Konzepte von solchen "riesigen" Raumschiffen nur Methan als Treibstoff und das Thema Wiederverwendbarkeit.

Die Herausforderung ist eine technologische und finanzielle, nicht das Brechen der physikalischen Gesetze. Die Physik wird da sicherlich nicht gebrochen werden müssen.

Im Vergleich zu den Konzepten der vorherigen Jahrzehnte muss auch bedacht werden, dass MCT von vieleren kleineren Entwicklungen immens profitiert. Die Struktur kann durch neuartige Legierungen oder Materialien (z.B. Karbonfasern in einigen Bereichen) erheblich weniger schwer ausfallen, als man es noch vor 10 oder 15 Jahren dachte. Dazu gehört auch der verhältnismäßig leichte aber leistungsfähige PICA-X Hitzeschild.

Bezüglich Raptor denke ich mir, dass es erheblich weniger "filigran" als übliche Raketentriebwerke sein wird. Es soll auf eine hohe Wiederverwendbarkeit ausgelegt sein. Entsprechend dürfte jedes Bauteil mit entsprechend doppelter oder dreifacher (oder mehr) Sicherheit bzgl Struktur und Belastung ausgelegt sein.

Technologisch ist MCT mit hoher Sicherheit machbar. Ansonsten wäre auch schon bekannt geworden, dass viele Ingenieure die Firma wegen "Märchenschlösser" verlassen würden.  ;) Bei so ziemlich allen ganz großen technologischen "Märchenschlössern" sind technische Mitarbeiter vorher abgesprungen und haben mehr oder weniger öffentlich ihrem Frust Luft gemacht. Als deutsche Beispiel kann man da z.B. das große Luftschiff von Cargo-Lifter anführen. Dieses stand vor einigen immensen - im Rahmen der eigenen Zielsetzung - technologisch kaum lösbaren Problemen (Ballastausgleich für die immense Fracht, aufwendige Verankerung am Landeplatz zum Entladen etc), die auch ziemlich früh vor dem Kollaps des Unternehmens publik wurden.

Bei SpaceX bleiben selbst erfahrene ex-Mitarbeiter von Boeing, Lockheed und Co treu... könnte man so intepretieren, dass es intern wesentlich weniger Unklarheiten bzgl. MCT und Co gibt, was auch logisch wäre.  ;)

Die finanzielle Frage hinter MCT haben wir schon oft diskutiert und analysiert. Die Kosten dürften weit unter dem eines NASA oder Boeing / Lockheed-Programms sein. Im Detail wird es dann interessant mit den eigens erwirtschaftetem Geld und weiteren externen Geldgebern... aber lassen wir hier mal das leidige Thema raus und diskutieren das eher im gesonderten MCT-Thread.
"Whoopie! Man, that may have been a small one for Neil, but that's a long one for me."

Offline tobi

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 20281
  • EU-Optimist
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #60 am: 09. November 2013, 15:02:46 »
Die meisten Entwicklungsingenieure werden sich um solche Aufgaben reißen. Man sucht schließlich herausfordernde Aufgaben. 8)

Wie Shotwell schon in dem Youtubevideo im SpaceX-Thread gesagt hat: ca. 25 Leute arbeiten an Grasshopper, ca. 3000 würden gerne. ;) Und SpaceX ist ja keine Powerpointfirma, sondern da wird echte Hardware gebaut.
Jean-Yves Le Gall: "CNES: The Future of Space!", "Le CNES, The Place to Be!!!"

Offline MX87

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1745
  • ex luna, scientia
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #61 am: 09. November 2013, 15:17:42 »
Und SpaceX ist ja keine Powerpointfirma, sondern da wird echte Hardware gebaut.

Es ist ja in den letzten Jahrzehnten "Mode" geworden zich Alternativen am Computer zu entwerfen und aufwendigen Computersimulationen zu unterziehen. Da ist wohl vollkommen in Vergessenheit geraten, dass das praktische Ausprobieren mitunter schneller und kostengünstiger geht.

Da fällt mir für diesen Umstand ein Beispiel aus dem Rennsport ein, das aber auch hier gewisse Relevanz hat (hinsichtlich Hochtechnologie und Ansätze zur Entwicklung). Vor einigen Jahren kam in Mode den praktischen Windkanal durch einen im Computer simulierten zu ersetzen d.h. virtuelle Windkanaltests. Honda konstruierte so einen sehr erfolgreichen Rennwagen für die American Le Mans Series, was entsprechende Wellen schlug. Schnell experimentierten damit dann auch Formel 1 Teams damit, auch um Kosten zu sparen. Allerdings zeigte sich schnell, dass der virtuelle Windkanal nur sehr bedingt praktischen Nutzen hat. Das komplett aerodynamisch virtuell konzipierte erste Auto des Marussia-Teams hatte sogar eine geradezu katastrophale Aerodynamik in der Praxis. Bei der ersten praktischen Fahrt riss sehr schnell der Frontflügel ab...
Unterm Strich ist die Bilanz des virtuellen Wegs ernüchternd: In Relation zur nicht gerade günstigen Miete oder gar des Baus eines Windkanals sind die virtuellen Windkanalsimulationen schlichtweg ineffizient. Praktischer Bau und Tests von Windkanalmodellen (ob in 1:1 oder 1:4 etc.) sind in Relation zum Nutzen schlichtweg effektiver und effizienter. Zwar kann auch ein "echter" Windkanal falsche Daten liefern, aber dennoch ist die Fehlerwahrscheinlichkeit erheblich geringer und vor allem sind die Fehler leichter zu finden, als bei der virtuellen Simulation.

Trial & Error funktioniert erstaunlich oft mit Hardware viel besser als mit Software. Oder mit SpaceX gesagt: "Next Test might be our first smoking crater."  ;)
"Whoopie! Man, that may have been a small one for Neil, but that's a long one for me."

Offline Major Tom

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2356
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #62 am: 09. November 2013, 20:31:57 »
Ich weiß ja nicht, wie du dir eine Wiederverwendung vorstellst, aber geben wird es sie nicht. Egal was sich SpaceX so vorstellt, aber eine bemannte Marsmission wird anders ablaufen.

Als erstes braucht man eine Schwerlastrakete, die zunächst Habitate, Labore, eventuell Rover und eine Rückstartstufe unbemannt zum Mars befördert und sehr dicht nebeneinander landet

Als nächstes wird in der Erdumlaufbahn eine Marsflug-Kombination zusammengebaut, eine Art Raumstation mit der Möglichkeit, Schwerkraft durch Rotation zu erzeugen und einen stark abgeschirmten Raum zum Schutz vor der Strahlung von Sonneneruptionen. An dieser Kombi sind ein Marslander und auch eine Landekapsel für die Landung auf der Erde mit enthalten. Diese Kombination wird durch eine ganz zuletzt angekoppelte hochenergetische Stufe auf den Weg zum Mars gebracht. Das Einbremsen in den Marsorbit und der Rückstart zur Erde erfolgt mit Ionen- oder Plasmadynamischen Antrieben.

So und nicht viel anders wird irgendwann einmal eine bemannte Marsmission aussehen. Die Kosten sind sehr hoch, daher dürfte so ein Projekt nur mit internationaler Zusammenarbeit machbar sein. Leider sind wir aufgrund der politischen und finanziellen Situation noch einige Zeit von so einem Projekt entfernt.

Methan oder Wiederverwendung allgemein braucht man dafür nicht. Klar mag das Elon Musk anders sehen, aber auch er kann die Physik nicht außer Kraft setzen.

Wo steht geschrieben, daß es so ablaufen muß und nicht anders ablaufen kann? Die Physik soll das so festlegen? Wohl kaum. Vieles, was du aufgelistet hast, wird so bei einer SpaceX Marsmission wohl nicht zu finden sein.

Die Schwerlastrakate wird es geben, klar. Kleinere Erkundungsmissionen und Landungen von Modulen der Basis wird es auch geben. Dann gehen unsere Ansichten aber auch schon auseinander.

Eine unbemannte Landung der Rückstartstufe ist eher unwahrscheinlich, da der Lander gleichzeitig auch das Startvehikel und die Oberstufe der Schwerlastrakete ist, voll wiederverwendbar. Damit ist auch deine erste Frage beantwortet. Was vorher landen wird ist die Anlage zur Treibstoffherstellung, deren Lander kann wohl im Notfall auch zum Rückflug verwendet werden.

Einen Zusammenbau des Marsschiffs im Erdorbit wird es sicher auch nicht geben. Jeder Start bringt ein komplettes Marsvehikel in den Weltraum, das spart eine Menge Geld. Die Leistung der neuen Großrakete von SpaceX wird dafür reichen, denn genau dafür wird sie konzipiert. Möglich und wahrscheinlich ist eine Kopplung zweier Marsschiffe, um über Rotation künstliche Schwerkraft zu erzeugen. Ich finde das Rotationskonzept sehr elegant, der Aufwand hält sich in Grenzen und das Problem der Schwerelosigkeit wäre keines mehr. Die Redundanz zweier Schiffe würde auch die Sicherheit deutlich erhöhen.

Marslander und Erdlandekapsel gibt es nicht, daß gesamte Marsvehikel erfüllt beide Aufgaben. Das Ankoppeln einer Antriebsstufe entfällt ebenfalls, weil das Marsschiff und die Raketenoberstufe des Trägers eine feste Einheit sind. Ionen- oder Plasmatriebwerke sind unnötig, die Methantriebwerke reichen völlig.

Sicher braucht man Methan oder Wiederverwendung nicht, aber dank all dieser Optimierungen und den damit verbundenen Einsparungen werden die Missionskosten drastisch sinken. Elon Musk braucht dafür auch nicht die Physik außer Kraft setzen.
„Die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber der Mensch kann nicht ewig in der Wiege bleiben. Das Sonnensystem wird unser Kindergarten.“ K. E. Ziolkowski

-

Stolzer Träger einer Raumconverwarnung wegen Schreibens unbequemer Wahrheiten.

Offline MR

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2060
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #63 am: 11. November 2013, 12:26:49 »
Ich halte das für nicht durchführbar. Ein System, wie es dir vorschwebt, dürfte schon aus Gewichtsgründen kaum machbar sein. Zudem bietet eine einfache Kapsel, die man vielleicht mit so einer Oberstufe zum Mars transportieren könnte, einfach viel zu wenig Platz. Der Flug zum Mars dauert nun mal ca 7 Monate, wie sollen da 3 oder mehr Astronauten in einer Kapsel von der Größe einer Dragon auskommen? Wo flüchten sich die Astronauten hin, wenn es durch eine Sonneneruption zu einem massiven Anstieg von Strahlung kommt?

Vor allem: Warum sollte man auf diese Art zum Mars fliegen wollen? Wiederverwendung nur der Wiederverwendung willen? Das ist letztlich nicht billiger, sondern einfach nur undurchführbar. Ein „Alles in einem“-Vehikel würde für den Rückstart vom Mars Unmengen an Treibstoff brauchen, weil es jede Menge nutzloses Gewicht in Form von Tanks mitschleppt. Selbst wenn es möglich wäre, wäre das Risiko für die Besatzung viel zu groß. Landet man die Rückstartstufe separat, so kann man sie vor der eigentlichen Landung der Crew durchchecken und sicherstellen, dass sie richtig funktioniert. Zudem sollte das Triebwerk der Rückstartstufe so einfach wie möglich sein, hier geht die Zuverlässigkeit über alles. Dafür ein schon mehrfach ohne Wartung gezündetes Hauptstromtriebwerk zu verwenden macht keinen Sinn. Fällt das Triebwerk aus, ist die Crew tot. Daneben sind schon die atmosphärischen Bedingungen von Mars und Erde viel zu verschieden, um hier mit einer einheitlichen Stufe landen zu wollen.

Egal wie man es dreht, so wird nix draus. Keine Ahnung, was SpaceX wirklich plant, aber mit einem einheitlichen Raumschiff wird es garantiert nichts.



Offline Major Tom

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2356
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #64 am: 11. November 2013, 13:11:46 »
Ich halte das für nicht durchführbar. Ein System, wie es dir vorschwebt, dürfte schon aus Gewichtsgründen kaum machbar sein. Zudem bietet eine einfache Kapsel, die man vielleicht mit so einer Oberstufe zum Mars transportieren könnte, einfach viel zu wenig Platz. Der Flug zum Mars dauert nun mal ca 7 Monate, wie sollen da 3 oder mehr Astronauten in einer Kapsel von der Größe einer Dragon auskommen? Wo flüchten sich die Astronauten hin, wenn es durch eine Sonneneruption zu einem massiven Anstieg von Strahlung kommt?

Wer redet denn von Dragon? SpaceX will mit jedem Flug 50t zum Mars bringen, das ist ein ganz anderes Kaliber. Deshalb entwickelt SpaceX ja die neue Großrakete. Ein besonders abgeschirmter Raum sollte da kein besonderes Problem darstellen.

Zitat
Vor allem: Warum sollte man auf diese Art zum Mars fliegen wollen? Wiederverwendung nur der Wiederverwendung willen? Das ist letztlich nicht billiger, sondern einfach nur undurchführbar. Ein „Alles in einem“-Vehikel würde für den Rückstart vom Mars Unmengen an Treibstoff brauchen, weil es jede Menge nutzloses Gewicht in Form von Tanks mitschleppt. Selbst wenn es möglich wäre, wäre das Risiko für die Besatzung viel zu groß. Landet man die Rückstartstufe separat, so kann man sie vor der eigentlichen Landung der Crew durchchecken und sicherstellen, dass sie richtig funktioniert. Zudem sollte das Triebwerk der Rückstartstufe so einfach wie möglich sein, hier geht die Zuverlässigkeit über alles. Dafür ein schon mehrfach ohne Wartung gezündetes Hauptstromtriebwerk zu verwenden macht keinen Sinn. Fällt das Triebwerk aus, ist die Crew tot. Daneben sind schon die atmosphärischen Bedingungen von Mars und Erde viel zu verschieden, um hier mit einer einheitlichen Stufe landen zu wollen.

Egal wie man es dreht, so wird nix draus. Keine Ahnung, was SpaceX wirklich plant, aber mit einem einheitlichen Raumschiff wird es garantiert nichts.

Groß wird das Marsschiff auf jeden Fall und eine Menge Sprit für den Rückflug wird es sicher brauchen. Macht aber nichts, man stellt einfach genügend davon aus den vorhandenen Ressourcen her, auf ein paar Tonnen mehr kommt es da nicht an. Die Spritpreise auf dem Mars sind niedrig.  ;D

Ein größeres Risiko für die Mannschaft sehe ich auch nicht. Wieso auch? Geprüft wird das Marsschiff sowieso, notfalls hat man noch den Lander der Treibstoffanlage. Die Triebwerke dürften reichlich robust ausfallen, immerhin will man die mehrfach verwenden. Die atmosphärischen Bedingungen sind völlig unterschiedlich, sicher. Ich sehe da aber keine sonderlichen Auswirkungen auf ein Schiff, daß mit gezündetem Triebwerk landet.
„Die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber der Mensch kann nicht ewig in der Wiege bleiben. Das Sonnensystem wird unser Kindergarten.“ K. E. Ziolkowski

-

Stolzer Träger einer Raumconverwarnung wegen Schreibens unbequemer Wahrheiten.

Führerschein

  • Gast
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #65 am: 11. November 2013, 13:18:30 »
Ich halte das für nicht durchführbar. Ein System, wie es dir vorschwebt, dürfte schon aus Gewichtsgründen kaum machbar sein. Zudem bietet eine einfache Kapsel, die man vielleicht mit so einer Oberstufe zum Mars transportieren könnte, einfach viel zu wenig Platz. Der Flug zum Mars dauert nun mal ca 7 Monate, wie sollen da 3 oder mehr Astronauten in einer Kapsel von der Größe einer Dragon auskommen? Wo flüchten sich die Astronauten hin, wenn es durch eine Sonneneruption zu einem massiven Anstieg von Strahlung kommt?

Ein solches System hat den Vorteil von sehr geringem Startgewicht. Man muß nicht separate Einheiten mit Schnittstellen starten, die alle Gewicht haben. Von einer Dragon-Kapsel kann keine Rede sein, natürlich wird das Habitat viel größer. Strahlung von einer Sonneneruption ist gerichtet. Man kann den Tank mit dem Methan in die Richtung drehen, ein sehr gutes Material für die Abschirmung. Zusätzlich die Wasser- und Lebensmittelvorräte, die auch einen guten Schutz abgeben bzw die verpackten organischen Abfälle. Man darf auch nicht vergessen, daß schon die Apollo-Kapsel einen halbwegs brauchbaren Schutz gegen Solar Flares geboten hat. Viel Treibstoff und damit Gewicht wird auch eingespart, weil man nicht in einen Orbit einschwenken muß, weder auf dem Hinflug noch auf dem Rückflug.

Richtig ist das Problem mit dem Pad-Abort beim Start auf der Erde. Man könnte eventuell die Crew separat mit einem Dragon starten. Auf dem Mars hilft einem ein Abort auch nicht weiter. Wenn das Triebwerk beim Start auf dem Mars nicht funktioniert, muß die Mannschaft auf das nächste Startfenster warten, bis eine Ersatzrakete eingeflogen ist. Vorräte dafür sollten vorhanden sein. Es ist auch durchaus möglich, so zu planen, daß ein Triebwerk ausfallen darf.

Richtig ist auch, daß relativ viel Treibstoff auf dem Mars produziert werden muß, aber das ist dank vorhandenem Wasser machbar. Diese Fähigkeit muß einmal aufgebaut werden, dann können viele Flüge sehr kostengünstig durchgeführt werden.

Es ist die mit Abstand einfachste und daher kostengünstigste Methode für den Marsflug. Elon Musk hat sich noch nicht wirklich geäußert, wie das Konzept aussieht. Ich gehe aber fest davon aus, daß man es so macht.

Führerschein

  • Gast
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #66 am: 13. November 2013, 11:37:54 »
Nochmal zu diesem Konzept für den Flug zum Mars. Wenn es so viele Vorteile hat, warum wurde nicht schon lange so geplant?

Es werden drei neue Schlüsseltechniken gebraucht, um das Marsgefährt so zu bauen. Alle drei wurden als schwierig und aufwändig angesehen, so daß die NASA sie bis auf eine gar nicht in Erwägung gezogen hat, soweit ich weiß.

1. Senkrechtes landen einer ganz normalen Stufe einer Rakete. Das hat wohl noch niemand vorher gemacht. Die senkrechten Lander waren alle spezialisiert und nicht normale Stufen. SpaceX plant das als Bestandteil ihrer Wiederverwendungsstrategie und ist mit Grasshopper und dem Cassiope-Flug sehr weit fortgeschritten.

2. Zur Landung schwerer Nutzlasten auf dem Mars braucht man Triebwerke, die gegen den überschallschnellen Luftstrom starten und arbeiten. Das wurde als schwierig angesehen und NASA sah die Notwendigkeit, dafür ein Grundlagenforschungsprogramm zu starten. SpaceX hat es einfach gemacht und es funktionierte beim Cassiope-Flug einwandfrei. Damit ist dieser Punkt abgehakt.

3.Wiedereintritt einer ganz normal geformten, zylindrischen Stufe aus dem Orbit oder von einem interplanetaren Flug kommend.  Sicher das schwierigste und muß erst noch angegangen werden.

SpaceX wird das Problem wohl zuerst für eine potentielle Wiederverwendung der Falcon 9 Oberstufe angehen, unabhängig davon, ob es für Falcon 9 wirtschaftlich ist oder nicht. Sie brauchen die Technik für die vollständige Wiederverwendbarkeit der Oberstufe des neuen Trägers. Sie werden nicht erst beim neuen Schwerlastträger mit der Entwicklung dafür anfangen.

Aus dem Erdorbit zurück sind das knapp 8km/s, keine leichte Aufgabe für eine Form, die nicht aerodynamisch dafür entwickelt wurde.

Mit welcher Relativ-Geschwindigkeit käme ein Raumfahrzeug auf Hohmann-Transferbahn ungefähr beim Mars an? Das müßte doch deutlich weniger sein als aus dem Erdorbit oder liege ich da völlig falsch?

Am schwierigsten wird die Rückkehr vom Mars sein. Da wird die Geschwindigkeit deutlich höher liegen als die Fluchtgeschwindigkeit der Erde von ca. 11km/s. Allerdings weniger als die Geschwindigkeit der Inspiration Mars Mission mit ca. 14km/s.

Offline BadCop

  • Senior Member
  • ****
  • Beiträge: 307
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #67 am: 13. November 2013, 14:56:02 »
Ich weiss, ich mache mich vielleicht jetzt unbeliebt... aber was hat die Diskussion noch mit Raptor zu tun?

Führerschein

  • Gast
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #68 am: 13. November 2013, 16:31:14 »
Ich weiss, ich mache mich vielleicht jetzt unbeliebt... aber was hat die Diskussion noch mit Raptor zu tun?

Richtig, das hätte in den MCT-Thread gehört. Tut mir leid. :-[

Offline Major Tom

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2356
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #69 am: 30. Dezember 2013, 15:52:18 »
Ich bin gerade zufällig beim Stöbern nach alten Raketenkonzepten über das TR-106 Triebwerk und dessen Chefkonstrukteur Tom Mueller gestolpert. Beim TR-106 handelt es sich um ein sehr robustes und preisgünstiges Pintle Injector LH2 Triebwerk.

Wieso schreibe ich hier darüber? Nun, Tom Mueller baut auch als Hobby Raketentriebwerke und ist Mitglied in der Reaction Research Society, dem ältesten Amateurraketenclub der USA. Genau dort wurde er von Elon Musk entdeckt und angestellt. Er entwickelte Merlin und nun Raptor. Ist es Zufall, daß die Schubwerte von Raptor und TR-106 fast identisch sind? Ich glaube das nicht und vermute, daß Raptor auf dem TR-106 basiert. Es könnte also durchaus sein, daß die Entwicklung von Raptor viel schneller läuft, als manche sich das vorstellen.
„Die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber der Mensch kann nicht ewig in der Wiege bleiben. Das Sonnensystem wird unser Kindergarten.“ K. E. Ziolkowski

-

Stolzer Träger einer Raumconverwarnung wegen Schreibens unbequemer Wahrheiten.

Führerschein

  • Gast
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #70 am: 30. Dezember 2013, 16:06:50 »
Ich bin gerade zufällig beim Stöbern nach alten Raketenkonzepten über das TR-106 Triebwerk und dessen Chefkonstrukteur Tom Mueller gestolpert. Beim TR-106 handelt es sich um ein sehr robustes und preisgünstiges Pintle Injector LH2 Triebwerk.

Wieso schreibe ich hier darüber? Nun, Tom Mueller baut auch als Hobby Raketentriebwerke und ist Mitglied in der Reaction Research Society, dem ältesten Amateurraketenclub der USA. Genau dort wurde er von Elon Musk entdeckt und angestellt. Er entwickelte Merlin und nun Raptor. Ist es Zufall, daß die Schubwerte von Raptor und TR-106 fast identisch sind? Ich glaube das nicht und vermute, daß Raptor auf dem TR-106 basiert. Es könnte also durchaus sein, daß die Entwicklung von Raptor viel schneller läuft, als manche sich das vorstellen.

Allerdings war das TR-106 ein LH/LOX Triebwerk, also eine ganz andere Kategorie. Raptor wird ja ein Methan/LOX-Triebwerk. Trotzdem sind die Erfahrungen damit ganz sicher wertvoll für das Projekt.


Offline Gerry

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1108
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #71 am: 30. Dezember 2013, 16:17:43 »
Allerdings war das TR-106 ein LH/LOX Triebwerk, also eine ganz andere Kategorie. Raptor wird ja ein Methan/LOX-Triebwerk. Trotzdem sind die Erfahrungen damit ganz sicher wertvoll für das Projekt.

Nun das ist denke ich kein Problem. Alle bisherigen Versuche mit Methan wurden doch auf LH2/LOX basierenden Triebwerken durchgeführt, z.B. mit dem RL-10.

Ein Methantriebwerk ist von den technologischen Herausforderungen sicherlich viel näher an einem LH2/LOX-Triebwerk als an einem Kerosintreibwerk, nur um etwas einfacher.

Ein bestehendes LH2/LOX-Triebwerk könnte wohl ohne großen Aufwand in ein Methantriebwerk umgebaut werden, nur macht das kaum einer weil die Performance sigifikant schlechter ist als bei LH2....

@Major Tom

hast du vielleicht weitere Informationen über das TR-106? Bisher hatte davon noch nie gehört.
Raumcon-Realist

Offline Major Tom

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2356
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #72 am: 30. Dezember 2013, 16:47:58 »
Besonders viel kann ich nicht über das TR-106 sagen. Entwickelt hat es wie gesagt Tom Mueller bei TRW, das war unter der Space Launch Initiative. Der Schub war 2892 kN, er wurde erfolgreich auf 65% gedrosselt, es wäre aber wohl noch deutlich mehr dringewesen. Das Low Cost Pintle Engine (LCPE) Triebwerk war darauf ausgelegt, sehr preisgünstig, leicht skalierbar und mit verschiedenen Treibstoffkombinationen(!) betreibbar zu sein.

Das Projekt wurde mit dem Ende der Space Launch Initiative eingestellt. 2002 hat Northrop Grumman TRW gekauft und eine RP1-Variante des Triebwerks entwickelt, das TR-107 mit 4900 kN Schub.

Infos über das TR-106 fand ich hier:

http://blog.nss.org/?p=1900
http://www.astronautix.com/engines/tr106.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/TR-106
http://en.wikipedia.org/wiki/Space_Launch_Initiative
„Die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber der Mensch kann nicht ewig in der Wiege bleiben. Das Sonnensystem wird unser Kindergarten.“ K. E. Ziolkowski

-

Stolzer Träger einer Raumconverwarnung wegen Schreibens unbequemer Wahrheiten.

Offline Gerry

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1108
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #73 am: 02. Januar 2014, 19:06:33 »
Danke für die Links :)
Raumcon-Realist

Offline Major Tom

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2356
Re: Raptor - SpaceXs Methantriebwerk
« Antwort #74 am: 20. Februar 2014, 10:45:24 »
Tom Mueller, der Chef der Triebwerksentwicklung, sprach bei "Exploring the Next Frontier: The Commercialization of Space is Lifting Off", was gestern in Santa Barbara stattfand. Er sprach über persönliches und Raptor.

Zitat
"Right now, what we’re doing is the evolution, and we’re working on the revolution"

Was wir momentan machen ist Evolution, wir arbeiten an der Revolution.

Er sagte, Raptor soll eine Million Pfund Schub erreichen, also rund 4500kn. Das sind 50% mehr als bisher angenommen. Neun davon sollen kombiniert werden, die dahingehende Spekulation ist also offenbar richtig. Die Leistung des neuen Trägers wird also deutlich höher. Die Nutzlast zum Mars soll 100 Tonnen sein, das Doppelte des bisher angegebenen Wertes. Wir können gespannt sein.

Quelle: http://www.pacbiztimes.com/2014/02/19/spacexs-propulsion-chief-elevates-crowd-in-santa-barbara/
„Die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber der Mensch kann nicht ewig in der Wiege bleiben. Das Sonnensystem wird unser Kindergarten.“ K. E. Ziolkowski

-

Stolzer Träger einer Raumconverwarnung wegen Schreibens unbequemer Wahrheiten.