Mit Methan an Stelle des Wasserstoffs könnten die Tanks über 400t aufnehmen. Die Einbußen in der Effizienz fallen bei weitem nicht so stark ins Gewicht, wie der Gewinn an Treibstoffmasse. Zusammen mit einer passenden Oberstufe (etwa 80t Methan/Sauerstoff Treibstoff), könnte die Rakete etwa 6t in den GTO bringen. Bei ungefähr gleichen Herstellungskosten, aber ohne die Kosten für die Booster.

Es würde natürlich voraussetzen, dass man passende Triebwerke entwickelt. Die Rakete braucht zum Abheben etwa 600t Schub. Da mag es erschrecken, dass das Vulcain 2 Triebwerk nur 130t Schub liefert. Aber die geringe Dichte des Wasserstoffs ist auch hier ein Problem. Er mag zwar schneller aus dem Triebwerk kommen, aber bei gleichem Druck kann so ein Triebwerk in der Brennkammer nur eine viel kleinere Masse Wasserstoff “verarbeiten” als sie das mit Methan oder Kerosin könnte. Das merkt man zum Beispiel beim RD-701 Triebwerk, das für die Verwendung von Kerosion und Wasserstoff entwickelt wurde. Mit Kerosin entwickelt es über 2,5 mal so viel Schub. Es hätte also nicht mehr also letztlich 2-3 Triebwerke der gleichen Größenordnung gebraucht, um die Rakete abheben zu lassen.

Die Flut der dicken Raketen, hauptsächlich in Folge des Space Shuttles, ist alles in allem nie sehr vernünftig gewesen. Statt auf Effizienz, muss man bei Raketen zuerst auf Effektivität achten. Die Effektivität bemisst sich vor allem im Aufwand der beim Bau betrieben wird, denn die bestimmt den Preis. Beides ist Europa, den USA und Japan meistens zu hoch.

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Kommentare (5)

  1. #1 Hurtigwelle
    1. Juli 2015

    Dicke und dünne Raketen?

    Es gibt nur eine Größe die interessant ist: Was kostet es 1 Kg Nutzlast in eine bestimmte Umlaufbahn zu bringen (oder zu einem Asteroiden, Planeten oder was immer)?

    • #2 wasgeht
      1. Juli 2015

      Das hat noch nie jemanden davon abgehalten zu fragen “Warum ist das so?”.

  2. #3 Lercherl
    1. Juli 2015

    Da verwendest du das Wort “Efffektivität” aber in einem anderen Sinn als üblich. Effektivität von itrgendwelchen Maßnahmen bezeichnet normalerweise den Grad, wie weit mit diesen Maßnahmen das gesetzte Ziel erreicht wird. Effizienz bezeichnet den Grad der Zielerreichung im Verhältnis zum Aufwand (an Zeit, Geld, Personal, was auch immer).

    Meiner Meinung nach sind beide Kennzahlen, die du vergleichst, Effizienz, nämlich Treibstoffeneffizienz (möglichst viel Nutzlast für möglichst wenig Treibstoff oder auch Startmasse) einerseits und Kosteneffizienz (möglichst viel Nutzlast für möglichst wenig Geld) andererseits.

    Effektiv sind Space Shuttle, Ariane, Sojus und Falcon alle miteinander

  3. #4 Alderamin
    1. Juli 2015

    @Frank

    Interessant, habe nie darüber nachgedacht bzw. angenommen, die Stabilität für die zu tragende Last und die Größe der Nutzlast (Nutzlastbucht) würden den Durchmesser bestimmen (wobei bei einigen Raketen wie der Ariane 6 die Nutzlastbucht breiter als die Stufe darunter ist). Der Luftwiderstand ist vermutlich eher nebensächlich, die Strecke, die man durch die (dichte) Atmosphäre fliegt, ist ja nicht allzu groß (weswegen man das erste Stück senkrecht aufsteigt und erst später in Richtung des Orbits abbiegt).

    Und dazu käme noch die Isolierung, auf die man bei flüssigem Wasserstoff nicht verzichten kann.

    Ein dickerer Tank hat wohl auch ein besseres Verhältnis vom Volumen zur Oberfläche, das heißt, er nimmt weniger Wärme aus der Umgebung auf und man verliert weniger auszugasenden Treibstoff (falls die Menge überhaupt eine Rolle spielt; hab’ ich das bei Dir oder anderswo gelesen, dass es sich um einige Prozent handelt, was einkalkuliert ist?).

    Flüssigen Sauerstoff füllt man einfach in den Aluminiumtank und wartet, bis das Kondenswasser eine isolierende Eisschicht gebildet hat.

    Auch interessant, dann ist die Eisbildung ja sogar erwünscht, hätte ich für Ballast gehalten. Man sieht das Eis bei einigen Raketenstarts (insbesondere in den alten Saturn-V-Videos) schön herunter fallen, wenn die Rakete es aufgrund ihrer Vibrationen abschüttelt. Neulich hatte mal jemand bei Florian Freistetter danach gefragt, was da immer für ein seltsames weißes Zeugs herunterfällt.

    • #5 wasgeht
      1. Juli 2015

      Dass das Eis zur Isolation dient, habe ich auch erst in den letzten Tagen lauf der Diskussion um den Falcon9 Fehlstart gelernt.

      Was die Dicke angeht spielt es natürlich auch eine Rolle, dass viele Raketen senkrecht zusammengesetzt werden – und die Gebäude dafür nicht beliebig hoch gebaut werden können.