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Autor Thema: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)  (Gelesen 4253 mal)

Offline MR

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Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« am: 26. Juli 2010, 16:01:58 »
Bei jedem größeren Bauprojekt in den USA werden anhand statistischer Angaben schon vor Baubeginn die Anzahl der zu erwartenden tödlichen Arbeitsunfälle einkalkuliert und die entsprechenden Mittel zur Entschädigung der Hinterbliebenen mit einkalkuliert. Klingt hart, ist aber so. Allein beim Bau das am 11. Sepember zerstörten WTC gab es 60 Tote.

Kein Passagierflugzeug hat irgendein Rettungssystem, ebensowenig Hubschrauber oder änliches. Man kalkuliert in der Wirtschaft bei bestimmten Sachen schon von vornherein eine bestimmte Anzahl an Opfern oder ein bestimmtes Risiko ein. Daran hat sich komischerweise bis heute noch nie jemand gestört.

Astronauten leben mit dem gleichen Risiko wie Piloten oder andere gefährliche Berufe. Sie werden allerdings dafür bezahlt, und es hat sie auch keiner gezwungen, diesen Beruf zu ergreifen. Wenn sie einen ungefährlichen Beruf hätten haben wollen, dann hätten sie sich in ein Büro setzen können.

Es gibt grundsätzlich nur 2 Möglichkeiten: Entweder man erachtet eine Sicherheit von 1: 200 - 1.300 (höher als der Shuttel, etwa wie Sojus) für ausreichend und fliegt mit nur gering modifizierten Trägern von der Stange oder es wird bald keine bemante Raumfahrt mehr geben. Zum einen sind dann die Träger und Raumschiffe nicht mehr bezahlbar, zum anderen ist das Risiko, das ein teures Programm nach einen Unfall auf Druck der Öffentlichkeit wegen angeblicher Unsicherheit eingestellt wird, sehr hoch. Man sollte vielmehr die Öffentlichkeit ehrlich darüber informieren, das Raumfahrt halt gefährlich ist und das es immer wieder Unfälle, auch mit Toten, geben kann. Das ist wesentlich sinnvoller, als der Öffentlichkeit ein 0 Prozent Risiko vorzugauckeln, das es eh nie geben wird.

Ares und Orion wurde schon wegen der verlangten 1:2000 Sicherheit extrem teuer, wo soll der Weg noch hinführen? Geht bei Orion wegen Schlamperie etwas schieb und es gibt Tote, dann ist das nächste Ziel 1:10000, wo dann schon die Entwicklung der Rettungsrakete 10 Milliarden kostet. Auf der anderen Seite fliegen Amerikaner weiterhin mit dem Shuttle (ca 1:80 - 1:100) sowie mit der Sojus (1:200 - 1:300). Ein Transportsystem mit einer Kapsel, die vernünftige Sicherheit und ein Rettungssystem bietet und auf einen leicht modifizierten Träger wie der Atlas 5 gestartet wird sollte mit einer Zuverlässigkeit von ca 1:300 einen vernünftigen Kompromiss zwischen Sicherheit und Preis bilden.
« Letzte Änderung: 29. Juli 2010, 09:11:59 von MSSpace »

Online Schillrich

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #1 am: 26. Juli 2010, 16:23:12 »
Btw,

der Vergleich "Flugzeuge haben auch keine Rettungssysteme" hinkt, bzw. greift so deutlich zu kurz.

Flugzeuge haben Sicherheitssysteme. Ein "Rettungsystem" funktioniert ja auch nicht von selbst, sondern ist erst ein mal auch nur ein weiteres System, das in einem Raumschiff funktionieren muss. Bei Flugzeugen wird viel Aufwand betrieben, damit es keinen Unfall aus technischen (und menschlichen) Ursachen gibt, bzw. damit in den möglichen/wahrscheinlichen Fällen eine Rettung möglich ist (Sauerstoffversorgung, Notrutschen, Rettungsinseln, Feuerlöschsysteme ...).
In einem Flugzeug (in seiner Technik an sich und in seiner Logistik) stecken eine Menge aufwändiger und teurer Technologien und Verfahren, um hohe Sicherheit herzustellen. Nur weil wir nicht auf Schleudersitzen sitzen, heißt nicht, dass an Sicherheit gespart wurde. Schleudersitze wären hier eh die schlechtere Medizin ... Gerade ein Flugzeug zeigt, dass man quasi "alles" tut, um einen Unfall zu verhindern, und nicht primär auf "Rettung im Fall der Fälle" setzt.
\\   //    Grüße
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Online Schillrich

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #2 am: 28. Juli 2010, 15:08:27 »
Wir fixieren uns hier auch sehr auf Sicherheit und Rettung beim Start. Ich hatte es ja auch schon mal angesprochen: bei Explorationsmissionen mit dem Langzeitaspekt kommen ganz neue Gefahren, bzw. Szenarien werden "größer" und wahrscheinlicher als beim "simplen" LEO. Bei Havarieszenarien auf dem Mond, einem NEO oder Mars ist "Rettung" quasi nie möglich. Daher muss man dort schon die Havarie vermeiden. Daher kommen auch die hohen Anforderungen in Constellation.

Hmmm, damit verlassen wir CST-100 schon wieder ;) ... ich kümmer mich mal um einen Thread zur Sicherheitsproblematik in der bemannten Raumfahrt.
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websquid

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #3 am: 28. Juli 2010, 15:39:25 »
Wir fixieren uns hier auch sehr auf Sicherheit und Rettung beim Start. Ich hatte es ja auch schon mal angesprochen: bei Explorationsmissionen mit dem Langzeitaspekt kommen ganz neue Gefahren
Das betrifft CST-100 aber kaum, weil diese Kapsel (nach unserem Wissensstand) nur im LEO als Zubringer eingesetzt wird. Das größte Risiko dabei sind Start, Docking (das dabei was schief gehen kann, haben wir ja bei der letzten Progress gesehen, auch wenns da nicht tragisch war) und eben Landung. Gerade deshalb ist die Trennung in Orion und Commercial auch sinnvoll, weil die CST-100 (und Dragon etc) für diese weiteren Risiken nicht ausgelegt sein müssen, was wiederum Geld spart.

Und was Loss of Mission / Loss of Crew Risiken betrifft gibt es immer noch zu bedenken, dass die beiden zusammenhängen. Wenn man das LOM-Risiko (und dadurch zusätzlich auch das LOC-Risiko) mit einem gewissen Mehraufwand vermindert, dann gibt es zwar höhere Kosten, aber dafür auch mehr erfolgreiche Missionen (zumindest wenn man von einer großen Missionsanzahl ausgeht, bei wenigen Missionen wie beim Apollo-Programm ist ziemlich egal, ob man ein Risiko von 1:200 oder 1:400 für LOM hat).

mfg websquid

Online Schillrich

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #4 am: 28. Juli 2010, 15:49:21 »
...zumindest wenn man von einer großen Missionsanzahl ausgeht, bei wenigen Missionen wie beim Apollo-Programm ist ziemlich egal, ob man ein Risiko von 1:200 oder 1:400 für LOM hat).

So funktioniert Statistik aber nicht ;). Das Gesetzt der Großen Zahl sagt nur, dass bei hinreichend großer Stichprobe die Werte der Parameter (hier Wahrscheinlichkeit LOC, LOM) gegen die wahren Werte streben. Es sagt aber nicht, dass bei wenigen Missionen die Wahrscheinlichkeiten kein Aussagekraft haben. Auch bei nur einer Mission (bzw. bei jeder einzelnen Mission für sich) sagt LOM 1:200 aus, dass ein Versagen doppelt so wahrscheinlich ist wie bei 1:400.
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websquid

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #5 am: 28. Juli 2010, 16:03:27 »
Stimmt, aber beides ist dann so unwahrscheinlich, dass mit einem Eintreten nicht zu rechnen ist (0,5% bzw 0,25%)
Für 200 Missionen z.b. ist das Risiko für mindestens einen Verlust bei den genannten LOM-Risiken 63,3% zu 39,4%. Das ist schon eher ein signifikanter Unterschied der auch eher Folgen hat, als der Unterschied bei einer Mission :)

Online Schillrich

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #6 am: 28. Juli 2010, 16:21:21 »
Für 200 Missionen z.b. ist das Risiko für mindestens einen Verlust bei den genannten LOM-Risiken 63,3% zu 39,4%. Das ist schon eher ein signifikanter Unterschied der auch eher Folgen hat, als der Unterschied bei einer Mission :)

Ich sage noch mal: so funktioniert Statistik nicht. Diesen Schluss kannst du so aus den Wahrscheinlichkeiten nicht ableiten, auch wenn es verlockend ist und auf den ersten Blick intuitiv erscheint. Wenn man dieser Linie folgt, würde es Sinn machen immer nur wenig zu starten und dann das Programm einzustampfen, bevor man die "magische Grenze" überschreitet.
Die Havariewahrscheinlichkeit gilt für jede Einzelmission, unabhängig von der Menge der geflogenen Missionen.
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websquid

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #7 am: 28. Juli 2010, 16:31:16 »
Ist mir schon klar. Vor jeder Mission ist die Wahrscheinlichkeit gleich. Ich sprech hier ja bloß von einer Abschätzung vor dem 1. Flug, wie viele Verluste über die gesamte Laufzeit zu erwarten sind. Wenn man dafür irgendein Limit erreichen will, ist das schon ein Kriterium, um die nötige LOM/LOC Wahrscheinlichkeit zu ermitteln. Und jetzt sag ich da nichts mehr zu, wir sind ja kein Matheforum ;)

Offline MSSpace

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #8 am: 29. Juli 2010, 09:11:30 »
In diesem Thread wurde wunschgemäß die neuere Diskussion zur Sicherheit und Eignung von Trägerraketen für die bemannte Raumfahrt gesammelt.
Gruß,
MSSpace...
Der Preis der Freiheit ist ewige Wachsamkeit!

SSRMS, EVA und SARJ???  Hier hilft das Abkürzungsverzeichnis!

Offline MR

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #9 am: 29. Juli 2010, 10:27:35 »
Wir fixieren uns hier auch sehr auf Sicherheit und Rettung beim Start. Ich hatte es ja auch schon mal angesprochen: bei Explorationsmissionen mit dem Langzeitaspekt kommen ganz neue Gefahren, bzw. Szenarien werden "größer" und wahrscheinlicher als beim "simplen" LEO. Bei Havarieszenarien auf dem Mond, einem NEO oder Mars ist "Rettung" quasi nie möglich. Daher muss man dort schon die Havarie vermeiden. Daher kommen auch die hohen Anforderungen in Constellation.

Wichtig ist vor allem die rettung beim Start. Das ist die einzige Flugphase, wo eine Rettung wirklich mit relativ geringem Aufwand möglich ist. In der Umlaufbahn, auf dem Weg zum Mond oder beim Wiedereintrit und Landung ist eine Rettung weitaus schwerer. Auf die interplanetare Flugbahn gehe ich hier erst mal nicht ein, weil ich denke, das für einen derartig langen Flug eine Kapsellösung nicht ausreichend ist. Ein Raumfahrzeug für eine bemannte Marsmission würde mehr am die ISS als an Orion erinnern. Dort sind andere Sicherheitsvorkerungen denkbar als in einer Kapsel.

Als Beispiel: Die Besatzung der Challanger hatte durch ein Rettungssystem gerettet werden können, die Besatzung der Columbia allerdings nicht. Ist der Hitzeschild beschädigt und nicht zu reparieren, dann gibt es keine Rettung (es sei denn durch eine andere, intakte Kapsel). Auch gibt es immer noch kein funktionierendes Konzept, wenn eine Kapsel durch einen Micrometeoriten oder Raumschrott getroffen und beschädigt wird, so sehr beschädigt, das die Luft innerhalb von ein paar Sekunden entweicht. Selbst wenn das die Besatzung überleben würde, weil sie gerade den Raumanzug trägt, wie geht es dann weiter? Bei einer Raumstation kann man das beschädigte Segment isolieren, bei einer Kapsel dagegen geht das nicht. Hier müsste die Kapsel schnellstens notlanden, was allerdings wiederrum vorrausssetzt, das der Hitzeschild trotz der Kollision unbeschädigt ist.

Von daher halte ich es für sinnvoller, lieber die Bevölkerung darauf vorzubreiten, das Raumfahrt gefährlich ist und es immer wieder Opfer geben wird, als eine eh nicht erreichbare absolute Sicherheit zu propagieren. Geht dann dennoch was schief, ist das Geschrei nämlich noch viel lauter.

Das soll nicht heißen, das man zurück in die 60er geht, wo die Astronauten mit kaum getesteten, unsicheren Trägern (Atlas, Titan 2) fliegen mussten, weil man keine anderen Träger hatte und unbedingt die Russen (bzw damals die Sowjets) schlagen wollte.

Heute gibt es sichere Träger für den Nutzlasttransport, die ohne großen Aufwand bemannte eingesetzt werden könnten. Beispiel sind die Ariane 5 (ursprünglich für einen bemannten Einsatz entwickelt) sowie die beiden EELV Träger, die bisher auch sehr zuverlässig waren. Abgesehen vom ersten Fehlstart der Ariane wäre die Besatzung bei allen übrigen Fehlstarts dieser Träger zu retten gewesen. Bei den beiden nur teilweise erfolgreichen EELV Flügen wurden lediglich die geplanten Nutzlasten nicht erreicht und auch bei den problembehafteten Arianeflügen wäre Zeit genug gewesen, die Kapsel abzutrennen. Keiner der Träger ist bisher beim Start explodiert (Ariane 5 Erststart ausgenommen).

Die Falcon 9 lasse ich hier mal außen vor, dieser Träger hat gerade mal seinen ersten Flug absolviert, so das noch keiner sagen kann, ob er wirklich so sicher ist, das ein bemannter Einsatz denkbar ist. Klappen die nächsten 10 Flüge ohne Probleme, dann spricht auch gegen die Falcon 9 nichts, scheitern 2 oder 3 der Flüge, dann ist die Falcon 9 keine Option.

Bei der ganzen Diskussion um die Sicherheit der EELV Träger habe ich aber dennoch das gefühl, das die Sicherheit bei der Entscheidung pro Ares 1 nur vorgeschoben war. Für mich sah es eher so aus, als wollte man aus politischen Gründen unter allen Umständen ATK den Hauptauftrag zuschanzen und alte Shuttle Hardware übernehmen.

websquid

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #10 am: 29. Juli 2010, 15:23:51 »
Keiner der Träger ist bisher beim Start explodiert (Ariane 5 Erststart ausgenommen).
Auch das war keine Explosion. Nach dem Feststellen der falschen Flugbahn wurde das Selbstzerstörungssystem ausgelöst. Es wäre hier auch einfach gewesen, die Astronauten zu retten (erst Kapsel wegschießen, dann Selbstzerstörung auslösen).

All diese Träger (Atlas, Delta, Ariane, vielleicht auch Falcon) müssten jedoch auf ein anderes Flugprofil umsteigen, da die momentan geflogenen Profile zu große Belastungen für Astronauten mit sich bringen.
Bei der Ariane 5 ist außerdem fraglich, ob die Vibrationen der Booster nicht zu groß geworden sind im Verlauf der Entwicklung (am Anfang war bemannter Einsatz ja geplant, wurde dann aber bekanntlich verworfen)

mfg websquid

Offline Marauder

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #11 am: 29. Juli 2010, 15:35:10 »
Abgesehen vom ersten Fehlstart der Ariane wäre die Besatzung bei allen übrigen Fehlstarts dieser Träger zu retten gewesen. [...] Keiner der Träger ist bisher beim Start explodiert (Ariane 5 Erststart ausgenommen).

Selbst da hätte ein funktrionierendes Rettungssystem die Besatzung vermutlich in Sicherheit bringen können: Die Rakete explodierte nicht einfach, sie zerbrach nach einem extremen Kurswechsel aufgrund eines Fehlers im Steuerungssystem, anschließend wurde die Selbstzerstörung ausgelöst. Hätte ein Überwachungssystem diese Kursabweichung festgestellt, wäre das Auslösen eines Rettungssystems vermutlich ohne weiteres möglich gewesen, spätestens im Rahmen der Selbstzerstörungssequenz. Inwieweit die dann wirkenden Beschleunigungskräfte die Besatzung verletzen oder gar töten, steht natürlich auf einem anderen Blatt. aber zumindest die technischen Möglichkeit hätte doch sicherlich bestanden.

Mal eine ganz andere Überlegung: Wäre es eigentlich prinzipiell möglich, in ein bemanntes Raumfahrzeug eine Art "Überlebenszelle" zu integrieren, die auch einen Wiedereintritt übersteht? Bei Hermes war ja mal angedacht, das ganze Cockpit abtrennen zu können. Ich frage mich halt, hätte die Columbia über eine solche Zelle verfügt, ware es dann zumindest möglich gewesen, zumindest die Crew zu retten, auch wenn die Fähre verloren geht?

websquid

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #12 am: 29. Juli 2010, 15:40:20 »
Mal eine ganz andere Überlegung: Wäre es eigentlich prinzipiell möglich, in ein bemanntes Raumfahrzeug eine Art "Überlebenszelle" zu integrieren, die auch einen Wiedereintritt übersteht? Bei Hermes war ja mal angedacht, das ganze Cockpit abtrennen zu können. Ich frage mich halt, hätte die Columbia über eine solche Zelle verfügt, ware es dann zumindest möglich gewesen, zumindest die Crew zu retten, auch wenn die Fähre verloren geht?
Ja ist möglich, das Konzept gab es für das Shuttle auch, wog 15t, war also zu schwer und wurde nicht genommen

mfg websquid

Offline MR

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #13 am: 29. Juli 2010, 17:09:55 »
Mal eine ganz andere Überlegung: Wäre es eigentlich prinzipiell möglich, in ein bemanntes Raumfahrzeug eine Art "Überlebenszelle" zu integrieren, die auch einen Wiedereintritt übersteht? Bei Hermes war ja mal angedacht, das ganze Cockpit abtrennen zu können. Ich frage mich halt, hätte die Columbia über eine solche Zelle verfügt, ware es dann zumindest möglich gewesen, zumindest die Crew zu retten, auch wenn die Fähre verloren geht?

Ich hab mir schon damals, kurz nach dem Verlust der Columbia, meine Gedanken dazu gemacht: Die Besatzungskabine müsste als komplett autake Rettungskapsel ausgelegt sein, inc eigenem Ablativ - Hitzeschild, Bremstriebwerk, Wiedereintritts - Kontrollsystem und Fallschirm. Dann gäbe es eine Chance, die Besatzung auch zb nach einer Kollision und Zerstörung der Fähre durch Weltraummüll oder während des Wiedereintritts zu retten. Allerdings glaube ich nicht, das das momentan zur Diskussion steht. Die nächsten 20 Jahren werden wieder Kapseln dominieren, ob und wann sich jemand an einen Nachfolger des Shuttles versuchen wird, steht derzeit komplett in den Sternen.

Offline spacer

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #14 am: 29. Juli 2010, 17:15:22 »
. Die nächsten 20 Jahren werden wieder Kapseln dominieren, ob und wann sich jemand an einen Nachfolger des Shuttles versuchen wird, steht derzeit komplett in den Sternen.
Hm... lass uns da in 10 Jahren nochmal drauf schauen...
Gruß, spacer
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Offline klausd

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #15 am: 29. Juli 2010, 17:45:42 »

Es gab beim Shuttle nach Challanger Überlegungen für ein Fallschirmkonzept der Mannschaftskapsel. Aber dann hätte keine Raumstation aufgebaut weren können aufgrund der großen Nutzlasteinbußen. Deswegen hat man das ganze sein gelassen.

Gruß, Klaus

Offline MR

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #16 am: 29. Juli 2010, 20:00:47 »

Es gab beim Shuttle nach Challanger Überlegungen für ein Fallschirmkonzept der Mannschaftskapsel. Aber dann hätte keine Raumstation aufgebaut weren können aufgrund der großen Nutzlasteinbußen. Deswegen hat man das ganze sein gelassen.

Gruß, Klaus

Ist da sogar verständlich. Ein Rettungssystem muss gleich von Anfang an mit eingeplant und eingerechnet werden. Nur, weil man es bis zu Challanger (auf US Seite) nie gebraucht hat, kann man es nicht einsparen. Raumfahrt ist schon gefährlich genug, selbst mit Rettungssystem gibt es noch genug Vorfälle, die tödlich enden können...

Offline Ruhri

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Re: Sicherheit von Trägerraketen (Man-rating)
« Antwort #17 am: 29. Juli 2010, 23:07:44 »
Hm... lass uns da in 10 Jahren nochmal drauf schauen...

Tja, dann werden wahrscheinlich aus den 20 Jahren bereits 30 geworden sein (vgl. Kernfusion). Aber wer weiß? Vielleicht gibt es bis dahin ein tolles Konzept, etwa auf Basis der aktuellen SHEFEX-Forschung.
« Letzte Änderung: 30. Juli 2010, 08:13:29 von Ruhri »

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