Es ist eine epische Raketenschlacht! Oder einen Kampf der Titanen, wenn Sie so wollen. Abgesehen davon, dass die Titanen in diesem Fall die beiden schwersten Raketen sind, die die Welt je gesehen hat. Und die Konkurrenten könnten nicht besser sein. Auf der einen Seite haben wir die schwerste Rakete, die aus den USA während der Weltraumrennen , und derjenige, der die Apollo-Astronauten zum Mond brachte. Auf der anderen Seite haben wir die schwerste Rakete der NewSpace-Industrie, die verspricht, Astronauten zum Mars zu bringen.
Und in vielerlei Hinsicht ist dieFalke Heavygilt als Nachfolger desSaturn V. Seit letzterer 1973 in den Ruhestand ging, gab es in den Vereinigten Staaten praktisch keinen superschweren Kraftsportler. Und mit demWeltraumstartsystemnoch in der Entwicklung, dieFalke Heavywird in den kommenden Jahren wahrscheinlich zum Arbeitspferd sowohl privater Raumfahrtunternehmen als auch Raumfahrtagenturen.
Vergleichen wir also diese beiden Raketen unter Berücksichtigung ihrer Fähigkeiten, Spezifikationen und ihrer Entwicklungsgeschichte und sehen wir, wer die Nase vorn hat. START!
Start der modifizierten Saturn-V-Rakete mit der Raumstation Skylab. Bildnachweis: NASA
Entwicklungsgeschichte:
Die Entwicklung derSaturn Vbegann 1946 mit der Operation Paperclip, einem Programm der US-Regierung, das zur Rekrutierung von Wernher von Braun und mehreren anderen deutschen Raketenwissenschaftlern und -technikern aus der Zeit des Zweiten Weltkriegs führte. Der Zweck dieses Programms bestand darin, das Fachwissen dieser Wissenschaftler zu nutzen, um den USA durch die Entwicklung ballistischer Interkontinentalraketen (Interkontinentalraketen) einen Vorteil im Kalten Krieg zu verschaffen.
Zwischen 1945 und Mitte bis Ende der 50er Jahre fungierte von Braun als Berater der US-Streitkräfte ausschließlich zur Entwicklung von Militärraketen. Erst 1957, mit der sowjetischen Einführung von Sputnik-1 mit an R-7 Rakete – eine sowjetische Interkontinentalrakete, die auch thermonukleare Sprengköpfe liefern kann –, dass die US-Regierung begann, den Einsatz von Raketen zur Erforschung des Weltraums in Betracht zu ziehen.
Danach begannen von Braun und sein Team mit der Entwicklung des Jupiter-Reihe von Raketen – eine modifizierte Ballistische Redstone-Rakete mit zwei Festtreibstoff-Oberstufen. Diese erwiesen sich als wichtiger Schritt in Richtung Saturn V, weshalb die Jupiter-Serie später den Spitznamen „ein Säuglingssaturn“ erhielt. Zwischen 1960 und 1962 begann das Marshall Space Flight Center mit der Entwicklung der Raketen, die schließlich von den Apollo-Programm .
Nach mehreren Iterationen ist dieSaturn C-5design (später als the . bezeichnet)Saturn V) erstellt wurde. Bis 1964 wurde sie für das Apollo-Programm der NASA als Rakete ausgewählt, die ein Lunar Orbit Rendezvous (LRO) durchführen würde. Dieser Plan sah eine große Rakete vor, um ein einzelnes Raumschiff zum Mond zu starten, aber nur ein kleiner Teil dieses Raumschiffs (der Mondfähre ) würde tatsächlich auf der Oberfläche landen. Dieses kleinere Modul würde sich dann mit dem Hauptraumfahrzeug treffen – dem Befehls-/Dienstmodul (CSM) – in der Mondumlaufbahn und die Besatzung würde nach Hause zurückkehren.
Ein Saturn V startet die historische Apollo-11-Mission. Bildnachweis: NASA/Michael Vuijlsteke. Public-Domain-Bild.
Entwicklung derFalke Heavywurde erstmals 2011 im National Press Club in Washington D.C. angekündigt Stellungnahme , zog Musk direkte Vergleiche zu denSaturn V, behauptet, dass dieFalke Heavywürde 'mehr Nutzlast in die Umlaufbahn oder Fluchtgeschwindigkeit bringen als jedes andere Fahrzeug in der Geschichte, abgesehen von der'Saturn VMondrakete, die nach dem Apollo-Programm außer Dienst gestellt wurde.“
In Übereinstimmung mit diesem Versprechen eines „Super-Heavy-Lift“-Fahrzeugs gaben die ursprünglichen Spezifikationen von SpaceX eine projizierte Nutzlast von 53.000 kg (117.000 lbs) in den Low-Earth Orbit (LEO) und 12.000 kg (26.000 lbs) in den Geosynchronous Transfer Orbit (GTO .) an ). Im Jahr 2013 wurden diese Schätzungen auf 54.400 kg (119.900 lb) für LEO und 22.200 kg (48.900 lb) für GTO sowie auf 16.000 kg (35.000 lb) für die translunare Flugbahn und 13.600 kg (31.000 lb) für eine trans- Marsbahn zum Mars und 2.900 kg (6.400 lb) zum Pluto.
Im Jahr 2015 wurde das Design – neben Änderungen an der Falcon 9 v.1.1 – geändert, um den neuen Merlin 1D-Motor und die Änderungen an den Treibstofftanks zu nutzen. Der ursprüngliche Zeitplan, der 2011 vorgeschlagen wurde, sah die Ankunft der Rakete am Startort von SpaceX an der Westküste – der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien – vor Ende 2012.
Der erste Start von Vandenberg fand 2013 statt, während der erste Start von Cape Canaveral Ende 2013 oder 2014 erfolgen sollteFalke 9Durch Testflüge wurde der erste Start auf Ende 2016 verschoben. Die Rakete wurde auch in den Kennedy Space Center Launch Complex in Florida verlegt.
Künstlerisches Konzept der Raumsonde SpaceX Red Dragon, die bereits 2018 auf SpaceX Falcon Heavy zum Mars startet. Bildnachweis: SpaceX
SpaceX hat auch in . angekündigt 0 Juli 2016 dass es plant, seine Landeanlage in der Nähe von Cape Canaveral zu erweitern, um die Vorteile der wiederverwendbaren Technologie zu nutzen. Mit drei geplanten Landeplätzen (statt einem an Land und einem Drohnenkahn auf See) hoffen sie, alle verbrauchten Booster bergen zu können, die für den Start von a . verwendet werdenFalke Heavy.
Entwurf:
BeideSaturn VundFalke Heavywurden geschaffen, um schweres Heben zu verrichten. Kein Wunder, da beide nur zu dem Zweck geschaffen wurden, „die mürrischen Bindungen“ der Erde zu lösen und Menschen und Fracht auf andere Himmelskörper zu bringen. Die . ihrerseitsSaturn VGröße und Nutzlast übertrafen alle anderen vorherigen Raketen, was ihren Zweck widerspiegelt, Astronauten zum Mond zu schicken.
Mit dem Apollo-Raumschiff oben war es 111 Meter (363 Fuß) hoch und hatte einen Durchmesser von 10 Metern (33 Fuß) ohne Flossen. Vollgetankt, dieSaturn Vwog 2.950 metrische Tonnen (6,5 Millionen Pfund) und hatte eine geschätzte Nutzlastkapazität von 118.000 kg (261.000 lbs) an LEO, war aber dafür ausgelegt, 41.000 kg (90.000 lbs) an Trans Lunar Insertion (TLI) zu schicken.
Spätere Upgrades bei den letzten drei Missionen erhöhten diese Kapazität auf 140.000 kg (310.000 lbs) für LEO und 48.600 kg (107.100 lbs) für den Mond. DieSaturn Vwurde hauptsächlich vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, entworfen, während zahlreiche Subsysteme von Subunternehmern entwickelt wurden. Dazu gehörten die Triebwerke, die von Rocketdyne, einem in Los Angeles ansässigen Raketenunternehmen, entwickelt wurden.
Diagramm der Trägerrakete Saturn V. Bildnachweis: NASA/MSFC
Die erste Stufe (auch bekannt als S-IC) war 42 m (138 Fuß) hoch und 10 m (33 Fuß) im Durchmesser und hatte ein Trockengewicht von 131 Tonnen (289.000 Pfund) und ein Gesamtgewicht von über 2300 Tonnen (5,1 Millionen Pfund) bei voller Betankung. Es wurde von fünf Rocketdyne F-1-Triebwerken angetrieben, die in einer Quincunx angeordnet waren (vier Einheiten in einem Quadrat und das fünfte in der Mitte), die ihm einen Schub von 34.000 kN (7,6 Millionen Pfund-Kraft) lieferten.
DieSaturn Vbestand aus drei Stufen – der ersten Stufe S-IC, der zweiten Stufe S-II und der dritten Stufe S-IVB – und der Instrumenteneinheit. In der ersten Stufe wurde Rocket Propellant-1 (RP-1) verwendet, eine Form von Kerosin, die dem Kerosin ähnelt, während die zweite und dritte Stufe auf flüssigem Wasserstoff als Treibstoff beruhten. In der zweiten und dritten Stufe wurden auch Feststoffraketen verwendet, um sich während des Starts zu trennen.
DieFalcon Heavy basiert auf einem Kern, bei dem es sich um einen einzelnen Falcon 9 handelt, wobei zwei zusätzliche erste Falcon 9-Stufen als Booster fungieren. Obwohl im Konzept dem ähnlich Delta IV Schwer Launcher und Vorschläge für die Atlas V HLV und Russisch Angara A5V , dasFalke Heavywurde speziell entwickelt, um alle aktuellen Designs in Bezug auf Betriebsflexibilität und Nutzlast zu übertreffen. Wie bei anderen SpaceX-Raketen wurde auch hier auf Wiederverwendbarkeit ausgelegt.
Die Rakete basiert auf zwei Stufen, mit der Möglichkeit von weiteren, die 70 m (229,6 ft) hoch und 12,2 m (39,9 ft) breit sind. Die erste Stufe wird von drei Falcon 9-Kernen angetrieben, die jeweils mit neun Merlin 1D-Engines ausgestattet sind. Diese sind kreisförmig mit acht außen und einer in der Mitte (was SpaceX als Octaweb bezeichnet) angeordnet, um den Herstellungsprozess zu rationalisieren. Jeder Kern enthält außerdem vier ausfahrbare Landebeine und Gitterrippen, um den Abstieg zu kontrollieren und Landungen durchzuführen.
Diagramm zum Vergleich der Falcon 9- und der Falcon Heavy-Rakete von SpaceX. Bildnachweis: SpaceX
Die erste Stufe des Falcon Heavy basiert auf unterkühltem LOX (flüssiger Sauerstoff) und gekühltem RP-1-Kraftstoff; während die Oberstufe sie auch verwendet, jedoch unter normalen Bedingungen. DieFalke Heavyhat einen Gesamtschub auf Meereshöhe beim Abheben von 22.819 kN (5.130.000 lbf), der auf 24.681 kN (5.549.000 lbf) ansteigt, wenn das Fahrzeug aus der Atmosphäre steigt. Die Oberstufe wird von einem einzigen Merlin 1D-Triebwerk angetrieben, das einen Schub von 34 kN (210.000 lbf) hat und für den Einsatz im Vakuum modifiziert wurde.
Obwohl nicht Teil der InitialeFalke HeavyDesign hat SpaceX seine Arbeit mit wiederverwendbaren Raketensystemen erweitert, um sicherzustellen, dass die Booster und die Kernstufe wiederhergestellt werden können. Derzeit wurden keine Arbeiten zur Wiederherstellung der oberen Stufen angekündigt, aber die jüngsten Erfolge bei der Wiederherstellung der ersten Stufen derFalke 9kann auf eine mögliche Änderung im weiteren Verlauf hinweisen.
Die Konsequenz des Hinzufügens von wiederverwendbarer Technologie wird dazu führen, dass dieFalke Heavywird eine reduzierte Nutzlast für GTO haben. Dies bedeutet jedoch auch, dass es zu viel geringeren Kosten pro Start fliegen kann. Bei vollständiger Wiederverwendbarkeit aller drei Booster-Kerne beträgt die GTO-Nutzlast etwa 7.000 kg (15.000 lb). Wenn nur die beiden äußeren Kerne wiederverwendbar sind, während das Zentrum entbehrlich ist, würde die GTO-Nutzlast ungefähr 14.000 kg (31.000 lb) betragen.
Kosten:
DieSaturn VRakete war keine kleine Investition. Einer der Hauptgründe für die Annullierung der letzten drei Apollo-Flüge waren die reinen Kosten für die Herstellung der Raketen und die Finanzierung der Starts. Zwischen 1964 und 1973 wurden insgesamt 6,417 Milliarden US-Dollar für Forschung, Entwicklung und Flüge bereitgestellt.
Eine Saturn-V-Rakete von hinten gesehen, die ihre fünf Rocketdyne F-1-Triebwerke zeigt. Bildnachweis: Infinity Science Center
Umgerechnet auf den Dollar von 2016 sind das 41,4 Milliarden US-Dollar. Bei den Einzelstarts sind dieSaturn Vwürde zwischen 185 und 189 Millionen US-Dollar kosten, wovon allein 110 Millionen US-Dollar für die Produktion aufgewendet wurden. Inflationsbereinigt entspricht dies etwa 1,23 Milliarden US-Dollar pro Markteinführung, von denen 710 Millionen US-Dollar in die Produktion flossen.
Als Musk dagegen vor dem US-Senatsausschuss für Handel, Wissenschaft und Verkehr in Mai 2004 , erklärte er, dass sein ultimatives Ziel bei der Entwicklung von SpaceX darin bestehe, die Gesamtkosten pro Start auf 1.100 US-Dollar pro kg (500 US-Dollar/Pfund) zu senken. Ab April 2016 , SpaceX hat angegeben, dass ein Falcon Heavy 2268 kg (8000 lbs) zu GTO für 90 Millionen US-Dollar pro Start heben könnte – was 3968,25 US-Dollar pro kg (1125 US-Dollar pro Pfund) entspricht.
Es liegen noch keine Schätzungen darüber vor, wie ein vollständig wiederverwendbarer Falcon Heavy die Kosten einzelner Starts weiter senken wird. Und auch hier hängt es davon ab, ob die Booster und der Kern oder nur die externen Booster wiederherstellbar sind oder nicht. Die Gewinnbarkeit der Oberstufe wird zu weiteren Kostensenkungen führen, aber wahrscheinlich auch die Leistung beeinträchtigen.
Spezifikationen:
Nachdem wir also ihre Hintergründe, Designs und Gesamtkosten abgedeckt haben, gehen wir zu einem direkten Vergleich dieser beiden bösen Jungs über. Mal sehen, wie sie sich stapeln, Pfund für Pfund, wenn alle Dinge berücksichtigt werden – einschließlich Größe, Gewicht, Hubnutzlast und Schub.
| Saturn V: | Falke schwer: | |
| Höhe: | 110,6 m (363 Fuß) | 70 m (230 ft) |
| Durchmesser: | 10,1 m | 12,2 m (40 ft) |
| Gewicht: | 2.970.000 kg (6.540.000 Pfund) | 1.420.788 kg (3.132.301 lb) |
| Etappen: | 3 | 2+ |
| Motoren (1. Stufe): | 5 Rocketdyne F-1 | 3 x 9 Merlin 1D |
| 2. Stufe | 5 Rocketdyne J-2 | 1 Merlin 1D |
| 3. Stufe | 1 Rocketdyne J-2 | |
| Schub (1. Stufe): | 34.020 kN | 22.918 kN (Meeresspiegel); |
| 2. Stufe | 4.400 kN | 934 kN |
| 3. Stufe | 1.000 kN | |
| Nutzlast (LEO): | 140.000 kg (310.000 Pfund) | 54.400 kg (119.900 lbs) |
| Nutzlast (TLI): | 48.600 kg (107.100 Pfund) | 16.000 kg |
Wenn man sie nebeneinander legt, sieht man, dass dieSaturn Vhat den Vorteil, wenn es um Muskelmasse geht. Es ist größer, schwerer und kann eine größere Nutzlast in den Weltraum bringen. Auf der anderen Seite ist dieFalke Heavyist kleiner, leichter und viel billiger. Während dieSaturn Vkann eine schwerere Nutzlast in die Umlaufbahn bringen oder an einen anderen Himmelskörper senden, denFalke Heavykonnte mehrere Missionen für jeden ausführen, der von seinem Konkurrenten bestiegen wurde.
Aber während die Beiträge des ehrwürdigenSaturn Vnicht zu leugnen, dieFalke Heavyhat seinen wahren Wert für die Weltraumforschung noch nicht unter Beweis gestellt. In vielerlei Hinsicht ist es so, als würde man einen Champion im Ruhestand mit einem Aufsteiger vergleichen, der, obwohl er viel verspricht und alle Schlagzeilen bekommt, noch keinen einzigen Kampf gewonnen hat.
Aber sollte dasFalke Heavysich als erfolgreich erweisen, wird es wahrscheinlich als natürlicher Nachfolger desSaturn V.Seit letzterer 1973 in den Ruhestand ging, fehlte der NASA eine Rakete, um bemannte Langstreckenmissionen durchzuführen. Und während Schwerlastoptionen verfügbar waren – wie dieDelta IV SchwerundAtlas V– keiner hatte die Leistung, Nutzlastkapazität oder Erschwinglichkeit, die die neue Ära der Weltraumforschung braucht.
In Wahrheit wird dieser Kampf mehrere Jahre dauern. Erst nach demFalke Heavywird rigoros getestet und SpaceX schafft es, seine Versprechen von billigeren Weltraumstarts, einer Rückkehr zum Mond und einer Mission zum Mars zu erfüllen (oder auch nicht), werden wir mit Sicherheit sagen können, welche Rakete der wahre Champion war Erforschung des menschlichen Weltraums! Aber in der Zwischenzeit bin ich mir sicher, dass die Fans von beiden viel Smack-Talk haben werden! Am besten in einem reimenden Format!
Und eine Spitze des Hutes zu ERB !
