Elon Musks Auto fliegt zum Mars – echt jetzt?

Am 2.12. erfuhr die staunende Weltöffentlichkeit: Bald wird Elon Musks Auto vom Typ Tesla Roadster “zum Mars geschossen” werden. Dies entnimmt man einem Tweet des Chefs der Unternehmen Tesla und SpaceX. Wie immer bei Nachrichten solllte man aber erst einmal genauer hinschauen.

Tweet von Elon Musk vom 2.12.2017, in dem er ankündigt, sein Auto vom Typ "Tesla Roadster" als Nutzlast für den ersten Start der Flacon Heavy-Großrakete seiner Firma SpaceX zu nutzen.

Credit: Elon Musk via twitter.com / Tweet von Elon Musk vom 2.12.2017, in dem er ankündigt, sein Auto vom Typ “Tesla Roadster” als Nutzlast für den ersten Start der Falcon Heavy-Großrakete seiner Firma SpaceX zu nutzen.

Im Tweet werden mehrere Sachen gesagt:

  • Das Auto soll als Nutzlast auf der Rakete sitzen (gemeint ist der Erststart der Großrakete Falcon Heavy im Januar 2018)
  • Ziel ist “Mars orbit”. Das kann man als “Bahn um den Mars” interpretieren. Ich meine, es bedeutet einfach nur “die Bahn des Mars um die Sonne”. Warum, erkläre ich gleich
  • Dann soll das Auto etwa eine Milliarde Jahre im “deep space” verbleiben. Das erscheint mir eine ziemlich steile These: Warum, das erkläre ich auch gleich

Kann man Elon Musks Auto ins Weltall schießen?

Klar kann man Elon Musks Auto ins Weltall schießen. Ein Auto ist erst einmal nur ein Stück Ballast. Ein Stahlklotz oder ein Klumpen Beton hätte es auch getan. Für die dynamische Stabilität der Rakete ist wichtig, dass der Massenmittelpunkt innerhalb eines gewissen Bereichs liegt. Nicht zu hoch, nicht zu tief, nicht zu weit von der Symmetrieachse entfernt.

Außerdem ist wichtig, dass der Massenmittelpunkt sich nicht während des Aufstiegs unvorhersehbar verschiebt. Er verschiebt sich auf jeden Fall, wenn sich die Tanks leeren und Stufen oder die Nutzlastverkleidung abgetrennt werden. Unerwünscht sind aber Änderungen dadurch, dass beispielsweise von der Nutzlast etwas verrutscht oder abbricht. Ich hoffe doch, dass Teslas stabil genug gebaut sind, um diese Anforderung einzuhalten. Notfalls kann man ja noch durch eingeschraubte Versteifungen nachhelfen, die man von außen nicht sieht.

Warum ein Auto?

Was weiß ich? Offenbar will Musk die Karre loswerden. Vielleicht gefällt sie ihm einfach nicht. Ich hatte auch mal ein Auto, das ich am liebsten auf den Mond geschossen hätte. Mindestens. Besser noch zum Pluto. Ich hatte allerdings nie einen Tesla. Keine Ahnung, ob die Dinger was taugen.

Der Unterschied zwischen Musk und mir ist halt, dass er auch die Rakete hat, die er braucht, um sein Vorhaben umzusetzen.

Ich denke, die Frage ist nicht: “Warum sollte Elon Musks Auto ins Weltraum geschossen werden?”, sondern: “Warum sollte Elon Musks Auto nicht ins Weltall geschossen werden?”.

Die ganze Sache wird lang und breit diskutiert und erzeugt dadurch jede Menge Publizität. Darum geht es doch bei der PR, oder nicht? Klar hätte er auch langweiligen Ballast draufsetzen können. Aber das hätte niemanden interessiert.

Wo geht’s hin?

Startfenster von der Erde zum Mars von Anfang 2016 bis Herbst 2018. Gezeigt ist die erforderliche hyperbolische Erdfluchtgeschwindigkeit, die resultierende hyperbolische Mars-Ankunftsgeschwindigkeit und die Summe der beiden als grober Richtwert, alle Werte in km/s.

Credit: Michael Khan / Startfenster von der Erde zum Mars von Anfang 2016 bis Herbst 2018. Gezeigt ist die erforderliche hyperbolische Erdfluchtgeschwindigkeit, die resultierende hyperbolische Mars-Ankunftsgeschwindigkeit und die Summe der beiden als grober Richtwert, alle Werte in km/s.

Hier die Pork-Chop-Plots für alle Startfenster zum Mars in 2016-2018. Man kann Anfang 2018 zum Mars starten und käme dort nach ca. 9 Monaten an, allerdings mit horrender hyperbolischer Ankunftsgeschwindigkeit. Ein Startfenster, das moderate Abflugs- und Ankunftszeiten beinhaltet, findet sich erst im Mai des kommenden Jahres.

Ich denke aber, das ist alles eher nebensächlich. SpaceX hat nicht vor, jetzt schon ein Raumfahrzeug mit der Falcon Heavy in eine Bahn zum Mars zu schießen. Wenn sie das vorhätten, dann wäre die Nutzlast der Rakete kein Auto, sondern ein Raumfahrzeug. Ein Raumfahrzeug hat keine Räder, dafür aber Energieversorgung, Antrieb, Lageregelung, Kommunikationseinrichtung für die erforderlichen Entfernungen, thermische Regelung, usw., und am Boden bräuchte man ein Netzwerk von Bodenstationen, ein trainiertes Kontrollteam.

Wenn die so etwas vorbereitet hätten, dann müsste das Raumfahrzeug schon vor Monaten im Kennedy Space Center angekommen sein und würde auf den Start vorbereitet. Das hätten wir schon vor langem gehört. Wahrscheinlich von Elon Musk höchstpersönlich.

Das ist aber wohl eher nicht das Thema. Es geht darum, eine Rakete zu starten. Diese soll gleich in eine Fluchthyperbel gehen, und Elon Musks Aussage “Destination is Mars Orbit” deute ich so, dass die Erdflucht tangential zur Flugrichtung der Erde um die Sonne erfolgt, mit einer hyperbolischen Geschwindigkeit von etwa 3 km/s, also typischerweise das, was man braucht, um von der Erdbahn die Marsbahn zu erreichen.

Was ist mit der Lebensdauer?

Elon Musk spricht von “a billion years or so” in “deep space”. Deep Space ist schon mal ein vager Begriff. Jeder meint damit immer gerade genau das, was er gerade damit meint. Meist bezeichnen Raumfahrtingenieure damit den interplanetaren Raum außerhalb der Einflusssphäre eines Planeten.

Wenn die Rakete im Dezember so wie eben beschrieben starten, dann fliegen Oberstufe und Nutzlast bis hinaus zur Marsbahn, aber sie begegnen dem Mars dort nicht, denn der liegt auf seiner Bahn noch ein Stück zurück.

Die Bahn ist eine elliptische Bahn um die Sonne, die am Perihel, dem sonnennächsten Punkt, die Erdbahn tangiert oder zumindest in der Nähe des Perihels die Erdbahn schneidet. Am Aphel dagegen tangiert sie die Marsbahn. Oder aber, das Aphel liegt unterhalb der Marsbahn, vielleicht sogar deutlich darunter, wenn die Rakete eine niedrigere Fluchtgeschwindigkeit erreicht als anvisiert. Vielleicht liegt das Aphel auch jenseits der Marsbahn, dann schneidet die Trajektorie die Marsbahn.

Die Umlaufperiode wird eine andere sein als die von Mars und Erde, und es wird auch nicht möglich sein, eine Bahn zu erreichen, deren Periode gerade so gewählt ist, dass eine spätere Begenung mit Erde oder Mars ausgeschlossen ist. Wahrscheinlich ist, dass sie entweder Erde oder Mars begegnet. Irgendwann einmal.

Wann genau, kann man nicht sagen, denn eine Rakete, noch dazu eine vollkommen unerprobte, hat immer eine erhebliche Restunsicherheit im erreichten Bahnzustand bei Brennschluss. Bei Raumsonden wird nach der Bestimmung der Bahn ein Korrekturmanüver vorgesehen. Hier aber ist die Nutzlast keine Raumsonde, sondern ein Auto. Also kein Korrekturmanöver.

Was genau bei der Begegnung passiert, kann man erst recht nicht sagen, wenn man noch nicht einmal den Zeitpunkt bestimmen kann. Bei jedem Umlauf verändert sich die Bahn geringfügig durch Störungen – die Schwerkraft der Planeten, der Solardruck und Ausgasen volatiler Bestandteile.

Möglicherweise treten Oberstufe und Nutzlast (ich nehme an, das Auto bleibt dran) in die Atmosphäre von Erde oder Mars ein. Oder sie krachen auf den Mond. Im Endeffekt wird es darauf hinauslaufen. Vorher aber könnten sie einen oder mehrere nahe Vorbeiflüge absolvieren. Durch den gravitationellen Einfluss  des Planeten, dem sie da begegnen, würde sich die Bahn erheblich verändern – und zwar gerade der Teil der Bahn, der dem Ort des Vorbeiflugs gegenüber liegt.

Ein naher Vorbeiflug an der Erde würde sich also vorwiegend auf das Aphel auswirken, das angehoben oder abgesenkt werden könnte. Dadurch geriete möglicherweise der Mars aus der Schusslinie, vielleicht aber auch nicht. Die Begegnungswahrscheinlichkeit mit der Erde wäre jedoch nicht erheblich verändert.

Durch einen nahen Vorbeiflug am Mars würde sich dagegen das Perihel verändern. Es könnte angehoben oder abgesenkt werden, was sich auf die Wahrscheinlichkeit auswirken würde, die Erde zu treffen.

Irgendwann kracht das Ding auf Erde oder Mars. Angesichts der Unsicherheiten, mit denen schon die Anfangsbedingungen behaftet sind, würde ich mir jedoch nicht zutrauen, eine Vorhersage zur orbitalen Lebensdauer um interplanetaren Flug zu machen. Ich wüsste auch nicht, ie man für solche Zeiträume wie von Elon Musk genannt überhaupt aussagekräftige Berechnungen anstellen sollte. Allein schon die Rechenungenauigkeiten verfälschen da doch die Ergebnisse erheblich und unvorhersehbar.

Ich vermute  (ohne Beweis): Aufgrund der Bahngeometrie ist nicht mit einer langen Lebensdauer zu rechnen. Möglicherweise einige Tausend Jahre. Ferner bezweifele ich, dass die Behauptung einer Lebensdauer von einer Milliarde Jahren auf belastbaren Annahmen fußt.

Was sagt der Planetary Protection Officer?

Keine Ahnung, ob Elon Musk einen gefragt hat. Das sollte er auch lieber bleiben lassen. Nach meiner Erfahrung sind diese Leute nämlich eher pingelig. Wenn mal so einer bei Ihnen anruft, gehen Sie besser gar nicht erst ran – am Ende haben Sie sonst mit Sicherheit eine Menge  Papierkram am Hals.

Es gibt Regelungen zum Schutz des Mars als Ort, an dem sich Leben gebildet haben oder eingeschleppte Lebensformen überleben können. Bevor man eine Raumsonde startet, muss man nachweisen, dass innerhalb eines gewissen Zeitraums die Impaktwahrscheinlichkeit von Oberstufe und Nutzlast unterhalb eines Grenzwerts bleibt. Beispielsweise unterhalb von 0.01% in 20 Jahren oder 1% innherhalb von 100 Jahren.

Es sei denn, man kann nachweisen, dass Oberstufe und Nutzlast vor dem Start aufwändig sterilisiert wurden. Da die Oberstufe aber ungeschützt auf der Rakete sitzt, ist dies wohl unmöglich. Auch ein Auto bietet sich für eine solche Vorgehensweise nicht an.

Bei der Erde muss man nachweisen, dass das Risiko, dass auch nur ein Mensch beim Wiedereintritt von Oberstufe oder Nutzlast getroffen wird, unterhalb einer ziemlich niedrigen Schwelle liegt – auch dies für einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten.  Wenn man nachweisen kann, dass schon beim Durchqueren der Atmosphäre nach dem Wiedereintritt das Objekt verglüht, dann ist man fein raus. Bei einer großen Oberstufe dürfte das aber nicht so sein. Bei Objekten über einer Tonne Masse kommt wahrscheinlich auch etwas unten an. Allemal, wenn hochwarmfeste Bauteile verbaut sind.

Zum Wiedereintritt von Automobilen gibt es nicht so viele Erfahrungswerte, aber ich nehme an, da die Masse über 1 Tonne liegt, wird ein aufwändigerer Nachweis erforderlich.

Elon Musk kann sicher Chuck Norris als Missionsanalytiker engagieren. Dann sind alle offenen Fragen im Nu geklärt.

Ich bin Luft- und Raumfahrtingenieur und arbeite bei einer Raumfahrtagentur als Missionsanalytiker. Alle in meinen Artikeln geäußerten sind aber meine eigenen und geben nicht notwendigerweise die Sichtweise meines Arbeitgebers wieder.

24 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Bingo. Phil Plait schreibt Folgendes:

    “(…) I decided to contact Musk. He got back to me, and gave me the info. There have been a lot of rumors and misinformation about what’s going on here, so let me lay this out for y’all:

    1) Yes, he’s serious. He’s putting a Tesla Roadster in the top of the Falcon Heavy and launching it into space.

    2) No, it’s not going to Mars. It’s going near Mars. He said it’ll be placed in “a precessing Earth-Mars elliptical orbit around the sun.””

    • Eine Sache wundert mich immer noch … dass ein Auto reicht. Mit der schlappen Nutzmasse von nicht mal 2 Tonnen (oder was wiegt so ein Roadster?) ist die Rakete bei einem Start zum Mars durch vollkommen unterfordert. Laut Performance Query Website des Kennedy Space Centre schafft die Falcon Heavy bei C3=10 km^2/s^2 (ein guter Wert für Transfers zum Mars) 10 Tonnen. Link hier, Bei Orbit “High Energy” auswählen. Mit 2 Tonnen dagegen wären 60 km^2/s^2 drin, also schon fast 8 km/s Fluchtgeschwindigkeit. Das reicht fast schon bis zum Jupiter.

      Ich hätte von Elon Musk nichts geringeres erwartet, als dass er es da gleich mal so richtig krachen lässt. Das Auto ein bisschen abspecken, Batterien raus oder so, und dann Hui! Ab bis jenseits der Jupiterbahn. Jetzt bin ich aber enttäuscht.

        • Das bin ich auch, bekanntermaßen, aber wenn ich das zu entscheiden hätte, würde ich da mal so richtig auf die Pauke hauen.

          Ich habe ihm menen Vorschlag mal per Twitter-Antwort gesteckt, aber das wird er wohl sicher nicht lesen.

          • Vielleicht will er das Ding für kleinere Tagesausflüge wieder einfangen, sobald er sich und DieMenschheit™ auf den Mars gerettet hat? Oder aber er möchte Amateurastronomen die Möglichkeit geben, das Auto auch durch kleinere Teleskope noch im Detail zu bestaunen? Ich fände das ausgesprochen vorausschauend bzw. rücksichtsvoll. Und hey, wie soll das Auto denn ohne Batterie noch “Space Oddity” abspielen! Also wirklich, ich hätte doch erwartet, dass einem Fachmann wie dir das klar ist! ^^

  2. Hi(gh)!

    Also, wenn ich vergleichbare finanzielle Mittel hätte und ähnlich größenw… äh, von mir selbst überzeugt wäre, würde ich, statt ein Auto ins All zu schießen (wenn so ein Tesla Roadster wenigstens marsgeländetauglich wäre…) mich für den Ausbau eines weltumspannenden 10000-mm-Hyperbreitspurbahnnetzes stark machen! Mit kernfusionsgetriebenen 200 m langen und 40 m hohen Monsterloks, die 20 km lange Züge ziehen! Auch wenn beim Bau der Trassen das eine oder andere Mittelgebirge weggesprengt werden und die Bevölkerung ganzer Großstädte vorübergehend nach Burkina Faso umgesiedelt werden muss (bis sie in den Zügen wohnen kann)… das wäre ich *meinem* Größenwahn schuldig!

    Bis bald im Khyberspace!

    Yadgar (wir kennen uns aus de.sci.astronomie…)

  3. Elon Musk schafft es immerhin mehr Aufmerksamkeit einzuheimsen als die NASA, obwohl er im Vergleich zur NASA nur eine winzig kleine Firma repräsentiert. Es ist ähnlich wie das Verhältnis AT&T zu Apple, das eine steht für die Vergangenheit, das andere für die Zukunft.

    • Aufmerksamkeit ist nun allerdings das Bitcoin unter den sozialen Währungen: Hat einen gewissen Wert, aber auch eine hohe Tendenz, sich zu einer Blase zu entwickeln, wenn kein Gegenwert dahinter steht. Musk hat schon einiges geleistet, keine Frage, aber dieses spezielle Vorhaben ist im Grunde doch nur deshalb so “spektakulär” und beachtet, weil es die Raumfahrt enorm trivialisiert. Es ist in gewisser Hinsicht eine Provokation. Möglicherweise ist auch genau das die Absicht hinter seiner Payloadauswahl. Aber rein technisch betrachtet haben andere da schon mit viel weniger Tamtam weit Beeindruckenderes auf die Beine gestellt. Eine echte, knifflige Wissenschaftsmission hätte ich pers. mehr bewundert als ein Stück Edelweltraumschrott. Dann doch lieber wieder ein Rad Käse.

      • Das sehe ich anders. Die Nachricht ist, dass eine kleine Klitsche eine fette Rakete gebaut hat, die konkurrenzlos dasteht.

        Oder vielmehr: Die eigentliche Nachricht ist, dass sie eine Rakete entwickelt und gebaut haben, nämlich die Falcon 9, die kompromisslos auf Vereinheitlichung und Senkung der Startkosten hin ausgelegt ist und zudem auch noch so flexibel ist, dass man gerade mal eben drei Zentralstufen in Serie starten kann und somit mit minimalem Delta-Aufwand eine Schwerlastrakete hat.

        Jetzt wird diese Schwerlastrakete gestartet. Sie demonstriert, was für ein Potenzial in der Falcon 9 steckt.

        Da Musk weiß, was ankommt, hat er diese Geschichte mit dem Auto lanciert. Und jeder redet darüber, so als sei das das Thema. Ich auch, zugegeben. Aber wenigstes habe ich mich auch schon zu den Eigenschaften der Heavy geäußert.

        Ich sehe nicht, dass hier etwas trivialisiert wird, was nicht schon trivial war. Es ist doch nicht Musks Schuld, dass die Leute sich immer von Nebensächlichkeiten ablenken lassen.

        • Natürlich ist es nicht Musks “Schuld”, aber er spielt doch mit genau diesem Effekt. Ich bin sicher, ihm war völlig klar, dass fast alle Aufmerksamkeit dem Auto gelten würde, statt der Rakete. Hinzu kommt: Während andere haareraufend & händeringend versuchen das Schrottproblem in den Griff zu bekommen, nutzt er eine Rakete mit so viel Kawumm, um direkt ein Stück Schrott ins All zu schicken. Eine “Nutz”last, die am Ende ebenfalls zum Problem werden kann, ohne aber je einen Nutzen erfüllt zu haben. Außer für ihn vielleicht. Das hat sogar viele der Leute abgelenkt, die die eigentliche Errungenschaft normalerweise durchaus zu schätzen wüssten. Schade eigentlich.

          Hm.
          Ich hätte jetzt fast geschrieben, dass ich selbst ja im Leben nicht auf so eine Idee kommen würde.
          Dann fiel mir allerdings wieder ein, dass ich als Kind ausprobiert habe, wie hoch man dänische Keksdosen und hohle Quader aus Legosteinen mit Chinaböllern schießen kann. Meine Tante ist vor Schreck fast gestorben und mein Spielzeug lag am Ende kaputt und unerreichbar auf dem Dach. (Immerhin: Drei Obergeschosse.)
          Allerdings war ich erst elf. Musk ist inzwischen 46. *hüstel*

          • OK, ja, kann man so sehen. Aber andererseits: Ob er ein Auto oder einen Betonklotz auf die Oberstufe schraubt, ist im Zusammenhang mit Weltraumschrott unerheblich. Was das Risiko für den Mars oder die Erde angeht – jede andere Oberstufe von bisherigen Missionen zieht auf ganz ähnlichen Bahnen um die Sonne wie die Oberstufe der Falcon Heavy, falls jene es schafft. Ich sehe jetzt wirklich nicht, was am aktuellen Start da besonders wäre.

            Da gilt meines Erachtens, was ein deutscher Kollege neulich im Beisein von Rainer sagte: “Wie schutt lief ße Tschörtsch in ße Willetsch.” Echt jetzt.

            Natürlich war Musk klar, dass alle Aufmerksamkeit dem Auto gelten würde. Deswegen hat er doch den Stunt angeleiert. Er wäre schön blöd gewesen, die Chance ungenutzt zu lassen.

            Vielleicht bin ich da etwas langsam, aber ich sehe nicht ganz, was man ihm da jetzt vorwerfen könnte. Wenn sich hinter der ganzen Aktion gar nichts verbergen würde, dann wäre das kritikwürdig. Aber so ist es doch objektiv gesehen nicht. Es wird dort ein innovatives technisches System getestet, das das Potenzial hat, die heute schmerzhaft hoen Startkosten ins Orbit kräftig zu drücken und Applikationen möglich zu machen, die heute realistischerweise nicht umsetzbar sind.

            Wenn die Rakete funktioniert, dann werden ihre Entwickler einen Haufen unter Einsatzbedingungen gewonnener Messdaten gewinnen. Wenn sie unterwegs schlapp macht, dann wird man immer noch eine Menge nützlicher Daten gewonnen haben. Diese Daten kommen dem späteren Einsatzmodell zugute.

            Das ist erst einmal die Sachlage, oder gebe ich da etwas unzutreffend wieder?

            Und drumherum gibt es eine Menge Tamtam um ein Auto. Das ist zwar vollkommen Banane, schmälert den eigentlichen Wert des Tests aber um keinen Deut.

            Das Problem ist also … äh, das Problem ist … was ist nochmal genau das Problem?

          • Den Erkenntnisgewinn für die Raketenentwickler stelle ich in keiner Weise in Frage. Ebensowenig die Errungenschaften, die mit der Rakete selbst einhergehen. Das Problem ist – nach meinem Eindruck -, dass es von vielen als totale Verschwendung empfunden wird _und_ obendrein vielleicht noch zur Gefahr werden könnte. Das meinte ich ja mit der Trivialisierung. Er schießt einfach ein völlig nutzloses Stück Schrott da hoch. Noch dazu eins, das Rohstoffe enthält, die man hier unten zu einem guten Teil wieder zurückgewinnen könnte. (Und sollte.) Es ist in dieser speziellen Form unnötig für den angestrebten Erkenntnisgewinn und läuft in dieser Sinnlosigkeit einfach allem zuwider, was im Interesse des Umweltschutzes allerorten gepredigt wird. Für eine echte Mission oder auch nur einen drögen Betonklotz als Nutzlast hätte man vermutlich mehr Verständnis gehabt als für so ein Auto.

            Ja, “Cluster”, ich hab’s mitbekommen. 😉 Da hätten aus anderen Gründen auch welche gemeckert. “Wie kann man nur bei einem Erststart…!?” Ich hab’ ja auch nie gesagt, dass man mit einer bestimmten Option alle glücklich machen könnte. Und sicher stellt sich die Frage, ob Musk das überhaupt wollen muss – das Publikum glücklich machen, oder ihm auch nur vernünftig erscheinen. Er ist keine nationale Raumfahrtagentur. Ist mir alles klar. Aber das ist nicht wirklich der Punkt.

            Logisch, wenn’s klappt, werde auch ich mich freuen. Aber nicht, weil dann da oben ein Auto rumgeistert. Das halte ich nach wie vor für ein fragwürdiges Signal.

          • Gefahr … nicht wirklich. Jedenfalls weniger als es ein Betonklotz wäre.

            Verschwendung. Objektiv gesehen natürlich. Dazu ließe sich jetzt eine Menge sagen, aber ich lasse es dabei bewenden.

            Vielleicht lässt sich Musk ja dazu bewegen, wenigstens die Batterien vorher auszubauen, natürlich bis auf eine kleine für das Radio.

  4. Elon Musk hat es geschafft die Schwellenangst zum Weltraum zu überwinden. Als nächstes wir Bruno Banani ein Flacon zum Mond schicken.

  5. Das Ganze erinnert mich sehr stark an jene Ruhnama Episode. Die Gesellschaft sollte wirklich endlich einmal aufhören, einzelnen Personen Milliarden in die Hände zu geben (oder zum gottgleichen Herrscher zu erheben). Dadurch erleiden diese Personen schwere psychische Erkrankungen. Sicherlich traurig mitanzusehen, aber die korrumpierende Wirkung auf viele andere Elemente der Gesellschaft ist wohl das größere Problem.

  6. Ich habe mal zwei Fragen, die nur mittelbar mit dem Thema zu tun haben. Die beiden Fragen sind :

    1. Vor vielen Jahren habe ich mal gelesen, daß die Düsenaustrittsgeschwindigkeit aus dem Raketentriebwerk begrenzt ist. Gegen den atmosphärichen Druck auf etwa 2,4 km/s und im Vakuum auf etwa 4,1 km/s weitgehend unabhängig vom Brennkammerinnendruck. Kann man durch größere Triebwerke (geringere Reibungsverluste) auch größere Austrittsgeschwindigkeiten erreichen ?

    2. Der Abgasstrahl eines Raketentriebwerks reibt sich mit hohen Überschallgeschwindigkeiten turbulent an der Atmosphäre. Dadurch entstehen sehr starke Vibrationen, die auf die Struktur der Rakete wirken. Bei Saturn V / Apollo hat man schon Strukturdefekte auf Grund dieser Vibrationen befürchtet. Kann man Raketentriebwerke beliebig vergrößern und dieses Problem in den Griff bekommen ? Heutige Flugzeugstrahltriebwerke sind auch leiser als frühere.

    Ansonsten finde ich es schade, daß Herr Musk nur Schrott ins All schaffen möchte. Es gibt auch sinnvolleren Ballast. Einen hohlen Metallkörper mit dickeren Wänden zum Beisiel, in dem man später Teile für die Forschung auf der ISS einbauen könnte. Herr Musk hat zu viel Geld !

    • Die Fragen zum Raketentriebwerk haben nicht mittelbar, sondern gar nicht mit dem Thema des Artikels zu tun. Auch bin ich nicht kompetent dazu etwas zu sagen. Ich schlage vor, sich an anderer Stelle zu informieren.

      Die Düsenaustrittsgeschwindigkeit ist meines Wissens thermodyamisch bestimmt; der Idealfall wird durch die Gleichung von St-Venant und Wantzel beschrieben. Wesentliche parameter sind die Molekularmasse und die Brennkammertemperatur, wobei die Austrittsgeschwindigkeit proportional zur Quadratwurzel aus (Brennkammertemperatur dividiert durch Molekularmasse des Abgases ) steigt. Verluste reduzieren diese Austrittsgeschwindigkeit, sodass die Ausströmgeschwindigkeit bei großen Triebwerke gegen einen Maximalwert strebt, der im Wesentlichen vom verwendeten Brennstoff und Oxydator abhängt. ‘

      Was die Vibrationen angeht, meinen Sie vermutlich den Pogo-Effekt. Das ist aber eine sich selbsr verstärkende Verrennungsinstabilität. Mir ist nict bekannt, dass die Vergrößerung eines Triebwerks eine wirksame Abhilfe darstellt. Bei der Erststufe der Saturn V waren die Triebwerke sicher nicht gerade klein, und doch traten Pogo-Schwindgungen auf. Heutige Flugzeugtriebwerke sind deswegen leider als frühere, weil sie mantelstromtriebwerke mit hohem Bypassverhältnis sind, bei denen sich ein kaler Luftstrom um den heißen legt und eine sofortige Vermischung des heißen Strahls mit der umgebungsluft verhindert. Hinzu kommt eine geschicktere Gestaltung der Triebwerkswände.

      Aber das lesen Sie bitte anderswo nach.

      Da der Erststart der Falcon Heavy in einer Erdflucht gehen soll, wäre es nicht sinnvoll, etwas als Ballast zu verwenden, was nur im niedrigen Erdorbit Sinn macht. Haben Sie den Blog-Artikel eigentlich gelesen? Es erscheint mir nicht so.

  7. Natürlich habe ich Ihren interessanten Artikel gelesen. Die Stelle, an der Sie erklärt haben, warum Herr Musk den Ballast unbedingt von der Erde wegfliegen lassen will, habe ich aber irgenwie überlesen. Die Funktion und die Leistungsfähigkeit einer Rakete kann man auch durch den Transport in eine Umlaufbahn um die Erde testen. Und nur so war der Schluß gemeint.

    Ich danke Ihnen für die Auskunft. Da Sie beruflich mit der Entwicklung von Weltraumtechnik zu tun haben, hatte ich gehofft, Sie wüßten eventuell darüber Bescheid. Man kann ja nicht alles wissen, und ich arbeite auf anderen Gebieten. Es hat mich nur interessiert.

    • Was die ersten Fragen angeht, so werden Ihnen die von mir gelieferten Stichworte hoffentlich weiter helfen.

      Zum letzten Punkt:

      Wenn noch nicht einmal die Funktionsfähigkeit der Rakete bekannt ist und deswegen auch nicht die Genauigkeit des Bahneinschusses, ist es vielleicht keine so gute Idee, eine tonnenschwere Oberstufe mit nochmals tonnenschwerem Ballast oben drauf ins niedrige Erdorbit zu starten. Wer weiß, welche Bahn am Ende erreicht wird – wenn 250 km anvisiert werden, könnte es auch eine niedrigere, höhere oder exzentrische Bahn werden. Dann hat man eventuell ein Problem mit einem bevorstehenden Wiedereintritt oder man hat ein Stück Schrott auf einer Bahn, die u.a. der ISS gefährlich werden kann. Das Risiko reduziert man durch Einschuss in eine Fluchthyperbel, voraus gesetzt, die Rakete funktioniert wenigstens einigermaßen.

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