Frage zu Raketentechnik

Die Amerikaner wollen jetzt die Ares V bauen. Eine Rakete die ähnlich gross, schwer und leistungsfähig wie die Saturn 5 ist und etwa 130 Tonnen in den erdnahen Orbit bringen können soll. Wenn man nun die Leistungsdaten vergleicht, stellt man fest dass es praktisch kaum eine Effizienzsteigerung gegenüber der doch recht alten Saturn 5 gibt.

So weit ich es verstehe, ließe sich durch eine Erhöhung des Drucks in der Brennkammer des Raketenmotors die kinnetische Ausbeute entsprechend verbessern. Nun sehe ich ein, dass die Konstruktion eines Raketenmotors an gewisse technische Grenzen stoßen muss. Das Material wird nur einem gewissen Ausmaß an Druck und Hitze standhalten können.
Gerade deshalb verstehe ich es nicht, dass diesbezüglich in einem Zeitraum von 40 Jahren anscheinend kaum Fortschritt gemacht worden ist.

Kann mir das jemand erklären?

Die Amerikaner wollen jetzt die Ares V bauen. Eine Rakete die
ähnlich gross, schwer und leistungsfähig wie die Saturn 5 ist
und etwa 130 Tonnen in den erdnahen Orbit bringen können soll.
Wenn man nun die Leistungsdaten vergleicht, stellt man fest
dass es praktisch kaum eine Effizienzsteigerung gegenüber der
doch recht alten Saturn 5 gibt.

[…]
Gerade deshalb verstehe ich es nicht, dass diesbezüglich in
einem Zeitraum von 40 Jahren anscheinend kaum Fortschritt
gemacht worden ist.

Wenn man heute Feststoffbooster bauen kann, die die gleiche Leistung haben, wie eine gleich große kryogene Flüssigkeitsrakete vor 40 Jahren, dann ist das ein erheblicher Fortschritt.

Hallo Fragewurm,

Grundsätzlich war man vor 40 Jahren auch nicht Dumm und die Materialauswahl ist nicht wirklich grösser geworden.

Das Andere ist, dass man mit dem Shuttle neue Wege ging und sich damit auch neue Probleme eingehandelt. Das Hauptargument beim Shuttle war, dass die Kosten durch die Wiederverwendbarkeit gesenkt werden sollten. Das hat aber ganz und gar nicht hingehauen, also kehrt man wieder zu der Wegwerftechnik zurück.

Wenn man die NASA-Unterlagen durchliest, werden die Booster vom Shuttle übernommen, also bewährte Technik, die man beherrscht und einschätzen kann.

Die Raketenmotore stammen eigentlich auch aus den 70er, werden aber Teilweise modernisiert und optimiert und entsprechen teilweise denen welche im Shuttle eingesetzt werden. Somit kann man, zumindest Teilweise, auf Bewährtes zurückgreifen.

Die „alte Technik“ hat bis auf zwei Fälle (Apollo 1 und 13) sicher funktioniert. Beim Shuttle gab es zwei Totalverluste, jede Menge Probleme und tausende Umbauten.

Sobald man an die Grenzen des machbaren geht, handelt man sich jede Menge unerwarteter Probleme ein, was zu Verzögerungen und höheren Kosten führt.

Als typisches Beispiel kannst du die die Formel I ansehen. Da zerreisst es regelmässig Getriebe und Motore platzen auch bei fast jedem Rennen.
Das Problem ist aber, dass man bei der Raumfahrt solche Risiken nicht eingehen kann, da im Weltraum der ADC nicht zu gegen ist und aussteigen und schieben ist auch nicht.

MfG Peter(TOO)

Naja …

Also in Sachen Feststoffraketen besteht die einzige Innovation in den letzten 1000 Jahren wohl darin, dass man sie nun abwerfen kann :wink:


Mod Petzi: Beleidigung entfernt

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Ja ich weiss nicht, da ergeben sich doch viele Fragestellungen.

Zunächst mal: Die Rakete wird, wie die Saturn 5, etwa 3000 Tonnen wiegen. Die Nutzlast für den LEO macht grad mal 4% davon aus. Allein eine Effizienzsteigerung von 1% würde 30 Tonnen an Sprit einsparen bzw. die Nutzlast auf 160 Tonnen erhöhen. Könnte man den Druck in der Brennkammer um also nur 1% erhöhen, könnte man die Rakete 20% kleiner bauen. Ich kann mir bei besten Willen nicht vorstellen, dass das nicht möglich sein soll.
Natürlich müsste man das Treibwerk dazu überarbeiten. Aber wenn man Mond oder gar zum Mars will sollte man zumindest dazu schon bereit sein.

Und dann stellt sich noch die Frage, wozu Booster verwendet werden, wenn am Ende erst nicht mehr Leistung rauskommt…

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Und dann stellt sich noch die Frage, wozu Booster verwendet
werden, wenn am Ende erst nicht mehr Leistung rauskommt…

Die „großen“ Booster, wie sie beim Shuttle, der Ariane 5 oder der AresV verwendet werden stellen quasi die 1. Stufe der Rakete dar, ohne sie geht gar nix.

So weit ich es verstehe, ließe sich durch eine Erhöhung des
Drucks in der Brennkammer des Raketenmotors die kinnetische
Ausbeute entsprechend verbessern. Nun sehe ich ein, dass die
Konstruktion eines Raketenmotors an gewisse technische Grenzen
stoßen muss. Das Material wird nur einem gewissen Ausmaß an
Druck und Hitze standhalten können.
Gerade deshalb verstehe ich es nicht, dass diesbezüglich in
einem Zeitraum von 40 Jahren anscheinend kaum Fortschritt
gemacht worden ist.

Kann mir das jemand erklären?

Hallo

Was Du aber auch berücksichtigen musst sind die Herstellkosten! Sobald man an die Grenzen des technisch machbaren herangeht, steigen die Kosten viel stärker an, als die eigentlich erziehlbare Leistungssteigerungen. Das spielt gerade bei einem „Wegwerfartikel“ wie dieser Rakete eine wesentliche Rolle.

Ich wäre nicht überrascht wenn die Herstellkosten (unter berücksichtigung der Teuerung natürlich) deutlich tiefer liegen als bei einer damaligen Saturn V und dafür die nur kleinen Leistungssteigerung „in kauf genommen wurden“…

Gruss
Christian

Hallo Fragewurm,

Zunächst mal: Die Rakete wird, wie die Saturn 5, etwa 3000
Tonnen wiegen. Die Nutzlast für den LEO macht grad mal 4%
davon aus. Allein eine Effizienzsteigerung von 1% würde 30
Tonnen an Sprit einsparen bzw. die Nutzlast auf 160 Tonnen
erhöhen. Könnte man den Druck in der Brennkammer um also nur
1% erhöhen, könnte man die Rakete 20% kleiner bauen. Ich kann
mir bei besten Willen nicht vorstellen, dass das nicht möglich
sein soll.

Das sind alles noch Design-Daten.

Die NASA steht unter Druck und kann sich auch keine groben Fehler mehr leisten. Gearbeitet wird ja mit Steuergeldern, also ist da auch Politik im Spiel.
Wenn man in etwa die Daten der Saturn V nimmt, gibt es auch wenig Diskussionen ums Budget, schliesslich ist es erwiesen, dass diese Werte funktionieren !
Wenn die Triebwerke effizienter sind, kann man entweder höhere Nutzlasten befördern oder man macht die Tanks nicht voll.

Hast du das und die Dokumente am Ende der Seite mal durchgelesen?
http://www.nasa.gov/mission_pages/constellation/ares…

Natürlich müsste man das Triebwerk dazu überarbeiten. Aber
wenn man Mond oder gar zum Mars will sollte man zumindest dazu
schon bereit sein.

Das Triebwerk bekommt ja z.B. einen neuen Mischer.

Und dann stellt sich noch die Frage, wozu Booster verwendet
werden, wenn am Ende erst nicht mehr Leistung rauskommt…

Das ist stand der Technik und die Booster hat man ja schon.

MfG Peter(TOO)

Ich wäre nicht überrascht wenn die Herstellkosten (unter
berücksichtigung der Teuerung natürlich) deutlich tiefer
liegen als bei einer damaligen Saturn V und dafür die nur
kleinen Leistungssteigerung „in kauf genommen wurden“…

Davon gehe ich sogar ganz fest aus. Offenbar versucht die NASA diesmal alles richtig zu machen, was sie beim Shuttle falsch gemacht haben. Das war zu kompliziert, zu störanfällig und vor allem viel zu teuer. Nun versuchen sie eine Rakete zu bauen, die möglichst einfach, möglichst robust und vor allem möglichst billig ist. Je früher man das Shuttle durch so einen Big Dumb Booster ersetzt um so besser.

hallo

eines darfst du nicht vergessen: vor 40 jahren war der kalte krieg gerade intensiv am laufen. für jedes probjekt, das den sowjets eine propaganda-ohrfeige geben konnte, waren sowohl politisch als auch monetär ausreichend ressourcen vorhanden. das apollo-programm wurde ja auf eine art und weise politisch gepushed, wie es seither praktisch nicht mehr erfolgt ist. ausserdem wurde dem projekt hinen und vorne geldmittel reingestopft, dass es nur so rauschte.

heute hat die nasa weder den politischen rückhalt noch die geldmittel umd grosse entwicklungen vorantreiben zu können. ausserdem haben sich die sicherheitsstandards dramatisch verstärkt. heutzutage darf man nicht mehr einfach eine rakete abfeuern und hoffen, dass alles gut geht. da braucht man langwierige und teure tests, gutachten etc. wenn mitte der 60er jahre eine umweltschutzorganisation auf den wahnsinn, der da abgelaufen ist, hingewiesen hätte, wäre sie öffentlich geohrfeigt worden. heute kann man nicht mehr einfach so die umwelt verpessten.

ausserdem hat das sehr kostspielige und grandios sinnlose space shuttle abenteuer das budget der nasa doch nachhaltig beeinträchtigt. (die russischen sojus-module sind um einiges billiger und zuverlässiger, haben aber halt nicht soviel kapazität). damit wurde jede weiterentwicklung lange zeit unterdrückt. von seite der politik gab es ja kein kleingeld mehr zu erwarten - der kalte krieg war vorbei, weltraummissionen inzwischen tagesgeschäft, das space shuttle war so teuer, also warum abschaffen (da haben wir soviele milliarden reingesteckt, jetzt nutzen wir es auch…) etc.etc.

und wie schon erwähnt wurde: die leute vor 40 jahren waren ja keine deppen. alte technik bedeutet manchmal eben bewährt und nicht obsolet. neu heisst nicht automatisch besser sondern oft nur billiger. es ist ja oft so, dass die entwicklung nicht darauf hin abziehlt, das produkt besser zu machen sondern um die proktionskosten zu senken. da wird manchmal durchaus funktionalitätsverlust in kauf genommen.

es ist aber ein generelles problem in der menschheitsgeschichte, dass viele dinge immer wieder neu erfunden werden mussten. die alten römer in der antike hatten z.b. schon ein medizinisches wissen, v.a. was die typischen kriegsverletzungen betraf, das sich durchaus mit modernen methoden messen konnte. dieses wissen ging aber bereits am ende des altertums fast völlig verloren und musste in der neuzeit erst wieder mühsam erarbeitet werden. die römer konnten auch schon qualitativ hochwertigen stahl herstellen - ebenfalls ein wissen, dass wieder verloren ging. warum sollte es in der raumfahrt anders sein?

lg
erwin