SpaceX Falcon X und XX (Private Schwerlastrakete, Ares V-Ersatz?)

[MX87]

SpaceX hat Konzepte am Laufen, bei denen auf Basis/Erfahrung der Falcon 9 größere Schwerlastraketen in der Kategorie von Ares V und Saturn V geplant sind.

Alles ist bisher nur ein Konzept auf dem Papier und eine Verwirklichung ist zumindest noch nicht geplant. Mögliche Einsatzfelder wären der Transport von besonders großen Raumstationen oder Missionen außerhalb des Erdorbits. Im Grunde wäre eine mögliche Realisierung mit der NASA als Hauptauftraggeber denkbar, sofern es für Constellation bzw. diverse Teile daraus eine Zukunft gibt.

Infos und Fotos vom Konzept:
http://nextbigfuture.com/2010/08/spacex-talks-falcon-x-heavy-for-125.html

http://www.aviationweek.com/aw/generic/story_channel.jsp?channel=space&id=news/asd/2010/08/05/07.xml&headline=SpaceX%20Unveils%20Heavy-Lift%20Vehicle%20Plan


Was meint ihr dazu?

[websquid]

Wenn man davon ausgeht, dass die Falcon-Raketen erfolgreich sind, sieht das für mich nach einer guten Evolution aus. Man will anscheinend erstmal die vorhandene Falcon 9 mit dem neuen Merlin 2 Triebwerk mit 5400kN Schub ausstatten. Das klingt vernünftig, um die Produktionskosten der Falcon 9 (Heavy) zu senken. Wenn man bei SpaceX das Geld zusammenbekommt, wird man diesen Schritt gehen.

Die weiteren Raketen Falcon X (Heavy) und XX werfen allerdings wieder Fragen bezüglich der Nutzlast auf. So wird für die Falcon X eine Nutzlast von 38t angegeben, während die Falcon 9 Heavy eine von 34t hat. Beide setzen 3 Merlin 2 ein, müssen also auch in der Startmasse ähnlich sein. Die Triple-Core Falcon 9 Heavy sollte aber bessere Stufenteiler haben als die Single-Core Falcon X. Daher halte ich deren Nutzlast (im Vergleich zur Falcon 9 Heavy-Angabe!) für übertrieben.

Der Übergang von Falcon X zur Falcon X Heavy entspricht etwa dem Verhältnis von Falcon 9/Falcon 9 Heavy, kommt mir also passend vor.

An der Falcon XX habe ich aber wieder meine Zweifel. Bei ähnlichem Startschub wie die Falcon X Heavy  soll die XX mehr Nutzlast haben. Aber auch hier sollte die XH den besseren Stufenteiler haben, und somit leistungsfähiger sein. SpaceX Nutzlastangaben bleiben nach wie vor rätselhaft

Langer Rede kurzer Sinn: Halte ich nicht viel von, zumindest nicht mit den vorhandenen Daten. Wenn man mehr drüber weiß, kann man vielleicht ein anderes Urteil fällen.

Und wenn SpaceX von nuklearen Triebwerken redet, bekomme ich Angst. Trial and Error mag man mit Kerosin machen können, aber sicher nicht mit Uran....

mfg websquid

[MR]

Die weiteren Raketen Falcon X (Heavy) und XX werfen allerdings wieder Fragen bezüglich der Nutzlast auf. So wird für die Falcon X eine Nutzlast von 38t angegeben, während die Falcon 9 Heavy eine von 34t hat. Beide setzen 3 Merlin 2 ein, müssen also auch in der Startmasse ähnlich sein. Die Triple-Core Falcon 9 Heavy sollte aber bessere Stufenteiler haben als die Single-Core Falcon X. Daher halte ich deren Nutzlast (im Vergleich zur Falcon 9 Heavy-Angabe!) für übertrieben.

Ich halte die Nutzlastangaben speziell der Falcon 9 Heavy nicht für übertrieben, sondern für lächerlich! Wie soll eine Rakete, die in allen Stufen mit mittelenergetischen Treibstoffen und nicht sonderlich effizenten Triebwerken arbeitet, 10 t mehr Nutzlast in den LO transportieren als eine Delta 4 Heavy, die in allen Stufen hochenergetischen Treibstoff und Triebwerke mit deutlich höherem spezifischen Impuls einsetzt? Selbst Lockheed Martin gibt für seine projetierte Atlas 5 Heavy nur eine Nutzlast von 25 Tonnen LO an, obwohl dieser Träger 3 RD-180 in der Startstufe hat, gegen die die Merlin wie Spielzeug aussehen und zudem LH2 in der Oberstufe nutzt?

Sorry, aber solange SpaceX sich mit solchen Fantasiewerten lächerlich macht, brauchen sie sich nicht zu wundern, wenn sie nicht erst genommen werden. Eine Falcon 9 Heavy mit den aktuellen Triebwerken schafft nie 34 t in den LO. Mit etwas Glück vielleicht die Hälfte, aber nie 34 t.

Von daher kann man sich nach aktuellem Stand jede Diskussionen über Falcon XXX schenken...

[runner02]

Wie soll eine Rakete, die in allen Stufen mit mittelenergetischen Treibstoffen und nicht sonderlich effizenten Triebwerken arbeitet, 10 t mehr Nutzlast in den LO transportieren als eine Delta 4 Heavy, die in allen Stufen hochenergetischen Treibstoff und Triebwerke mit deutlich höherem spezifischen Impuls einsetzt?

Mit deutlich mehr Startmasse?

Man sollte die Falcon 9 ein paar mal fliegen, dann kann man darüber nachdenken, Wasserstoff und Sauerstoff (oder Fluor) in der Oberstufe einzusetzen... Das wäre schon mal ein Quantensprung - aber noch zu früh...

[becan]

@mr

Übertrieben zweifellos, aber nicht unbedingt lächerlich.

Mittelenergetisch hört sich zwar anfänglich an wie eine lahme Krücke, aber, weil wir ja schon beim Performancevergleich sind:

Die Zenit 2SLB schafft als zweistufige Voll-Kerolox Rakete mit 7250 kN Startschub 14 Tonnen in den LEO (von Baikonur). Wieso sollte daher eine zweieinhalb/zweistufige Voll-Kerolox Rakete wie die Falcon IX-H/X mit 3*5400=16200 kN Startschub rein prinzipiell nicht auch in den 30 t Bereich vorstoßen können? V.a. mit der zukünftigen Option auf Hydrolox (Raptor) in der 2. Stufe?

Natürlich kommen da noch viele Faktoren dazu (Isp. bei Keroloxtriebwerken ist stark Bautypenabhängig etc.) und die SpaceX Angaben sind äußerst optimistisch und von mir aus auch unrealistisch, aber deswegen gleich von einer halbierten Nutzlast auszugehen ...

[Nitro]

Zur Atlas Heavy hab ich jetzt nichts gefunden, aber die Delta Heavy wiegt 152 Tonnen weniger als eine projektierte Falcon Heavy und klar, das ist in erster Linie Treibstoff.

Mal als Beispiel: Die Ariane 5 hat eine Startmasse von 746 Tonnen. Die Trockenmasse abzüglich der Nutzlast liegt bei gerade mal 16 Tonnen. Das sind 2,1%.

Auf das oben genannte umgemünzt hieße das, eine Falcon 9-H hat 149 Tonnen mehr Treibstoff zur Verfügung als eine Delta IV Heavy.

Man kann sich über die Falcon 9 Heavy Angaben streiten und alles was darüber hinaus geht soll erst mal von offizieller Quelle kommen bevor ich es auf irgendwelchen Blogs lese.

Sorry, aber solange SpaceX sich mit solchen Fantasiewerten lächerlich macht, brauchen sie sich nicht zu wundern, wenn sie nicht erst genommen werden.

Ich glaube SpaceX interessiert es herzlich wenig wenn sie von einigen wenigen Weltraumenthusiasten wie dir, BL und anderen nicht ernst genommen werden. Wichtig ist doch nur, dass ihre potentiellen Kunden sie ernst nehmen und wenn ich mir das geplante Startmanifest ansehe besteht daran wohl kein Zweifel.

[MR]

Zur Atlas Heavy hab ich jetzt nichts gefunden, aber die Delta Heavy wiegt 152 Tonnen weniger als eine projektierte Falcon Heavy und klar, das ist in erster Linie Treibstoff.

Mal als Beispiel: Die Ariane 5 hat eine Startmasse von 746 Tonnen. Die Trockenmasse abzüglich der Nutzlast liegt bei gerade mal 16 Tonnen. Das sind 2,1%.

Auf das oben genannte umgemünzt hieße das, eine Falcon 9-H hat 149 Tonnen mehr Treibstoff zur Verfügung als eine Delta IV Heavy.

Und? Man muss hier weiter denken. Wasserstoff als Treibstoff ist sowohl energiereicher als auch leichter als Kerosin. Deswegen ist ein Träger mit Wasserstoff deutlich leichter.

Beispiel: Die S1C, die Startstufe der Saturn 5. Hätte man diese Stufe mit Wasserstoff anstatt Kerosin angetrieben, wäre sie, bei gleicher Nutzlast, 700 t leichter gewesen.

Das die Falcon 9 150 t schwerer ist als die Delta 4 Heavy, muss also nicht viel bedeuten.

[MR]

Weiteres Beispiel: Die geplante Atlas 5 Heavy.

Nach den Daten, die ich gefunden habe, kann man die Startmasse auf ca 950 t (ohne Nutzlast) bei einer geschätzten Nutzlast von 25 t LO annehmen.

1 x CBC = 307 t

3 x CBC + Befestigungen = ca 925 t
1 x Centauer + Fairing = ca 30 t

Die Falcon 9 Heavy dürfte damit etwas leichter sein als die Atlas 5 Heavy.

Die Triebwerke der Atlas gehören in beiden Stufen zu den aktuell besten und leistungsstärksten Triebwerken für diese Treibstoffkombination, dazu kommt die hochenergetische Oberstufe.

Die Falcon 9 dagegen setzt in beiden Stufen mittelenergetische Treibstoffe ein und Triebwerke, die (vom spezifischen Impuls her) bestenfalls mittelmäßig sind.

Wie also soll die Falcon 9 eine um 9 t höhere LO Nutzlast befördern als die Atlas 5, die der Falcon in allen relevanten Parametern deutlich überlegen ist? Das ist schon physikalisch nicht möglich. Die Nutzlast muss in jedem Fall deutlich unter der der Atlas 5 Heavy liegen. Wegen der weniger effizenten Triebwerke und der nur mittelenergetischen Oberstufe sogar deutlich darunter. 17 t LO sind daher nicht unrealistisch, mit etwas Glück vielleicht 20 t. Mehr aber in keinem Fall, zumindest nicht in der aktuellen Konfiguration. Mit einer neuen hochenergetischen Oberstufe und einem neuen Triebwerk in der Startstufe sähe das zwar ganz anders aus, aber aktuell kann man nur nach der Falcon 9 gehen, wie sie aktuell geplant ist.

[Schillrich]

Du sagst es doch schon selbst bei deiner Saturn-Analogie, und das ist auch was Nitro meinte: Leistungsdefizite der Triebwerke kann man durch mehr Treibstoff ausgleichen. Man muss einfach mehr Treibstoffmasse verwenden, um die selbe Nutzlast in den Orbit zu bringen.

[MR]

Du sagst es doch schon selbst bei deiner Saturn-Analogie, und das ist auch was Nitro meinte: Leistungsdefizite der Triebwerke kann man durch mehr Treibstoff ausgleichen. Man muss einfach mehr Treibstoffmasse verwenden, um die selbe Nutzlast in den Orbit zu bringen.

Das stimmt. Aber da genügen keine 150 t, wenn man einen Träger wie die Delta 4 schlagen will, der durchgehend hochenergetische Treibstoffe einsetzt. Selbst die Atlas 5 Heavy braucht trotz ihrer Hochleistungstriebwerke in der Startstufe (bei ähnlicher Oberstufe) 230 t mehr, um 2 t mehr Nutzlast zu befördern.

[becan]

Hi MR,

du musst bei deinen Betrachtungen genauer werden.

1. Ist die angebene Nutzlast der ATLAS V Heavy 29.400 kg in einen 400 km Kreisorbit bei 28°: http://www.ulalaunch.com/site/docs/product_cards/AV_product_card.pdf , Space X gibt die Werte aber üblicherweise für eine 200 km Kreisbahn an. Die Werte sind daher nicht direkt miteinander verbleichbar, aber die 200 km Werte einer Atlas V werden wohl deutlich über 30 Tonnen liegen.

2. Ist die LEO Kapazität einer ATLAS V 401 mit 12.500 um rund 2 Tonnen über einer Falcon 9 (200 vs. 400 km!). Hier wird zweifellos die Hydroloxoberstufe der ATLAS eine Rolle spielen. Um bei deinem ad hoc Vergleich zu bleiben: Bei 3 Kerolox CCBs und derselben Hydroloxoberstufe wird dieser Unterschied aber schon deutlich geringer ausfallen und die Werte der Falcon 9H deutlich näher an der der Atlas V-H liegen (Und hier wiederum einmal für die 200 km Kreisbahn, und einmal für eine 400 km Kreisbahn).

Dennoch: diese Dinge sind sehr schwer miteinender Vergleichbar, da es eben nicht nur um ISP und Schub geht, sondern auch im Inklination, Orbithöhe, Treibstoffzuladung etc.

Wenn man sich die Zahlen also genauer ansieht, so behauptet SpaceX noch nicht mal besser zu sein als eine Atlas V.

BTW: Arianespace wird demnächst wahrscheinlich die Falcon 1e vermarkten, Iridium wird auf der Falcon 9 fliegen, die NASA will die ISS mittels Falcon versorgen, Boeing spricht davon, dass ihr CST-100 auch auf einer Falcon 9 starten wird können, Bigelow will die Falcon 9 nutzen. Glaubst du all diese Firmen/Behörden sind leichtgläubige Amateure die die "einfachsten" Gleichungen nicht lösen können?

SpaceX wird eher Probleme bekommen die Falcons in ausreichender Stückzahl zu produzieren ....

[websquid]

BTW: Arianespace wird demnächst wahrscheinlich die Falcon 1e vermarkten, Iridium wird auf der Falcon 9 fliegen, die NASA will die ISS mittels Falcon versorgen, Boeing spricht davon, dass ihr CST-100 auch auf einer Falcon 9 starten wird können, Bigelow will die Falcon 9 nutzen. Glaubst du all diese Firmen/Behörden sind leichtgläubige Amateure die die "einfachsten" Gleichungen nicht lösen können?

Für diese ganzen Kunden ist es aber kein großes Risiko. Wenn SpaceX nicht die versprochene Leistung bringt, sind alle Verträge nichtig und man wird andere Träger nutzen. SpaceX hat sehr günstige Preise (wenn man nur amerikanische Träger betrachtet). Man kann diese also ruhig ausnutzen.

Ein Vertrauensbeweis wäre es nur, wenn man sich auf SpaceX verlassen würde. Tut man aber nicht. CST-100 kann genausogut mit Delta oder Atlas fliegen, für die ISS Versorgung gibts auch noch OSC , und bei Satellitenstarts hat man sowieso freie Wahl.

Außerdem sind Aufträge eine Sache, Starts aber eine ganz andere. Und die sprechen bei SpaceX eine deutliche Sprache: Die bringen einfach nicht das, was sie versprechen. Auch die Falcon 9 nicht.

mfg websquid

[GlassMoon]

...
Wie also soll die Falcon 9 eine um 9 t höhere LO Nutzlast befördern als die Atlas 5, die der Falcon in allen relevanten Parametern deutlich überlegen ist? Das ist schon physikalisch nicht möglich.
...

Natürlich. Wie sich die Massen der Stufen zueinander verhalten, wie groß die jeweiligen Reibungs-/Gravitationsverluste beim Start sind, wie groß das Schub-/Masseverhältnis ist spielt selbstverständlich keine Rolle.

[websquid]

Wie sich die Massen der Stufen zueinander verhalten, wie groß die jeweiligen Reibungs-/Gravitationsverluste beim Start sind, wie groß das Schub-/Masseverhältnis ist spielt selbstverständlich keine Rolle.

Stufenmassen: Das Verhältnis wird vergleichbar sein, konzeptionell sind sich Atlas V HLV und Falcon 9H schließlich ähnlich.
Reibungs/Gravitationsverluste: Sind bei Falcon 9 vermutlich geringer
Schub/Masseverhältnis: ist bei Falcon 9 besser, darum hat die ja auch geringere Verluste

Die Vorteile der Falcon 9 sind aber nicht so groß, das sie die Nachteile aufwiegen könnten, die aus den ineffizienteren Triebwerken resultieren. (Haben wir das nicht schon mal durchgerechnet gehabt? Warum kommt diese Diskussion ständig aufs Neue? )

mfg websquid

[MR]

1. Ist die angebene Nutzlast der ATLAS V Heavy 29.400 kg in einen 400 km Kreisorbit bei 28°: http://www.ulalaunch.com/site/docs/product_cards/AV_product_card.pdf , Space X gibt die Werte aber üblicherweise für eine 200 km Kreisbahn an. Die Werte sind daher nicht direkt miteinander verbleichbar, aber die 200 km Werte einer Atlas V werden wohl deutlich über 30 Tonnen liegen.

Bei Angabe LO bei US Trägern beziehe ich mich grundsätzlich immer auf 200 km / 28°.

In deinem Beispiel scheint ULA selbst nicht so richtig zu wissen, welche Bahn man mit den 29400 kg meint. Ich habe hier:

http://www.ulalaunch.com/site/pages/Products_AtlasV.shtml

185 km gefunden. Alle anderen Publikationen, auf die ich mich bezogen habe, gehen bei der Atlas 5 von 25 t in 200 km / 28 ° aus, so das sich die Werte sehr gut mit den Angaben von SpaceX zur Falcon 9 Heavy vergleichen kann. Verglichen mit der Delta 4 Heavy halte ich diese Nutzlastangaben für die Atlas 5 Heavy für durchaus realistisch. Knapp 30 t in eine 400 km Bahn erscheint mir etwas zu hoch.

BTW: Arianespace wird demnächst wahrscheinlich die Falcon 1e vermarkten, Iridium wird auf der Falcon 9 fliegen, die NASA will die ISS mittels Falcon versorgen, Boeing spricht davon, dass ihr CST-100 auch auf einer Falcon 9 starten wird können, Bigelow will die Falcon 9 nutzen. Glaubst du all diese Firmen/Behörden sind leichtgläubige Amateure die die "einfachsten" Gleichungen nicht lösen können?

SpaceX wird eher Probleme bekommen die Falcons in ausreichender Stückzahl zu produzieren ....

Wie websquid schon geschrieben hat: Das ist nicht unbedingt als Vertrauensbeweis zu werten. Alle komerziellen Starts erfolgen erst nach den 3 Dragon Quali Flügen. Zuerst muss SpaceX also diese Hürde nehmen. Schaffen sie das nicht, sich die Startaufträge das Papier nicht wert, auf dem sie stehen.

Und noch ein Punkt: Wo sind die großen Sat Betreiber? Wo sind Intelsat, Astra und co? Die scheinen noch kein so großes Vertrauen in SpaceX zu haben, als das sie Flüge bei denen buchen würden. Iridium ist zwar groß, war aber schon Pleite und nutzt daher jede Gelegenheit, einen billigen Start zu bekommen. Für die ISS Versorgung steht auch OSC in den Startlöchern und Arianespace hat noch die Vega in der Hinterhand. Von Bigelow liest man zwar viel, aber aktuell sind das alles noch Luftschlösser, ob das jemals klappt, kann heute noch keiner sagen.

Was Boing mit seinem CST-100 betrifft: Wenn überhaupt, dann würden wohl eher EELV Träger (genauer Delta 4) eingesetzt werden. Mit der Aussage, auch auf Atlas oder Falcon fliegen zu können, hält man sich lediglich alle Optionen offen. An die Falcon glaube ich dabei nicht. Die Atlas 5 ist weit besser erprobt und viel häufiger eingesetzt wurden, man kennt sie also bei weitem besser als die Falcon 9, von daher würde man wohl aus Sicherheitsgründen am ehesten mit der Atlas 5 fliegen, sofern da nichts dagegen spricht (russische Triebwerke zb).

Von daher braucht sich SpaceX auf die aktuellen Buchungen nicht viel einzubilden. Aktuell geht keiner der Kunden ein Risiko ein, auch die NASA mit der ISS Versorgung nicht. Die haben einen Festpreis und zahlen nur für erfolgreiche Flüge, Schafft es SpaceX nicht, ist das deren Problem.

[becan]

Die 25 t Angaben sind soweit ich weiß veraltet (waren glaub ich Zielvorgaben der Air Force?), zumindest verlass ich mich eher auf die aktuellen Zahlen der ULA.

Nur so nebenbei: Hier sieht man, nicht nur SpaceX gibt verschiedene (deswegen unglaubwürdige?) Zahlen als Performance an. Immerhin eine Nutulaststeigerung um 20%!

Warum fliegt ASTRA zB. nicht auf einer Falcon 9?
Ich denke mal, weil die aktuellen ASTRA Satelliten (Eurostar 3000 Klasse) zwischen 4000 und 6000 kg haben, die Falcon soll aber nur 4500 GTO (d.h. ohne Einschuss in den GEO) Leistung bringen -> zu schwach oder zumindest hart an der Grenze, warum sollten die daher die Falcon 9 buchen?

Und: natürlich sind die Firmen/Projekte die ich hier aufgelistet habe teilweise vage. Dennoch müssen die sich auf die Leistungsangaben der Hersteller verlassen (können). Ansonsten würden sie nie auch nur einen Transport mit der Falcon andenken. Und einen kurzen Überschlag ob die Falcon 9 mit den angegebenen Daten die Nutzlast erreichen kann, das schaffen sowohl Boeing, Arianespace als auch die anderen hier erwähnten.

Aber, wie gesagt, ob die Leistungen der Falcons dann wirklich das schaffen was SpaceX jetzt sagt, bezweifle ich auch, aber um die Welten die du hier veranschlagst wird die Nutzlastkapazität imho nicht daneben liegen. Und schon gar nicht kann man diese Abschätzungen mit den obigen ad hoc Vergleichen mit anderen Raketen machen, weil zu viele Faktoren mitspielen.

Wo ich größere Zweifel habe ist eben die Zuverlässigkeit und Produktionsrate/Startrate der Falcon Raketen. nd da hast du Recht, die Falcon 9 ist noch lange nicht qualifiziert und reibungslose, schnelle und verlässliche Produktions- und Startabläufe sind von SpaceX noch nicht demonstriert worden.