Entwicklung eines vollständig selbst gebauten Raketentriebwerks
(blog.ablspacesystems.com)- Das E2-Triebwerk von ABL ist ein Raketentriebwerk mit Gasgeneratorzyklus, das Jet-A und flüssigen Sauerstoff nutzt; ein Qualification-Triebwerk erreichte nach 28 Zündungen und 1300 Sekunden Brenndauer eine vierfache Lebensdauer, ohne Leistungsabfall zu zeigen
- Das 2018 gestartete Antriebsprogramm war nahezu eine Clean-Sheet-Entwicklung: ABL baute nicht nur das Triebwerk selbst, sondern auch Testinfrastruktur, Testsoftware und Prüfstände, und montierte innerhalb von 4 Jahren 10 flugfähige Triebwerke an Raketen
- Zu den frühen Entscheidungen gehörten eine einwellige Turbopumpe mit Fokus auf Einfachheit, eine 3D-gedruckte Brennkammer aus Inconel und ein Pintle-Injektor; auf Basis der Testergebnisse wurden Injektorstruktur und Turbopumpendesign jedoch immer wieder verändert
- Als sich für die externe Fertigung von Impeller und Turbine jeweils Kosten von rund 18.000 US-Dollar und eine Vorlaufzeit von 4 Monaten ergaben, holte ABL die Fertigung mit einer 5-Achs-Fräse und eigenem Fertigungspersonal ins Haus und entwarf sowie testete einen problematischen Impeller innerhalb von 10 Tagen neu
- Im Zentrum der Entwicklung standen wiederholte Hotfire-Tests; ABL sammelt mit 50 Triebwerken, 3 Standorten und 6 Testständen Daten aus Hunderten von Zündungen und vielen Stunden Brenndauer, um das Design weiter zu verbessern
Aktueller Stand und Grundkonfiguration des E2-Triebwerks
- Das E2-Triebwerk ist ABLs einfaches, robustes und widerstandsfähiges Raketentriebwerk
- Das jüngste Qualification-E2-Triebwerk erreichte gemessen an Gesamtbrenndauer und Anzahl der Zündungen eine vierfache Lebensdauer
- Dieses Triebwerk zeigte auch nach 28 Zündungen und 1300 Sekunden Laufzeit keine Anzeichen von Leistungsabfall
- Als Treibstoffe dienen Jet-A und flüssiger Sauerstoff
- Beide gelten als weltweit am leichtesten verfügbare Treibstoffe
- Das Triebwerk verwendet einen Gasgeneratorzyklus und wird von einer einwelligen Turbopumpe angetrieben
- Die RS1-Rakete nutzt das E2 in drei Varianten
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- Stufe: E2 Vacuum
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- Stufe: E2 Sea Level Radial
- Mitte der 1. Stufe: Center, eine Zweikammer-Variante des Radial
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- Jedes Triebwerk liefert im Vakuum mehr als 16.000 lbf Schub und wird von ABL intern entworfen, gefertigt und getestet
Ein Triebwerksprogramm, das bei null begann
- ABLs Triebwerksprogramm begann 2018 eher auf Basis von mechanischer Intuition, Neugier und pragmatischer Problemlösung als mit direkter Triebwerkserfahrung
- Die anfängliche Einarbeitung stützte sich vor allem auf Lehrbücher, NASA-Monographien und Forschungsarbeiten
- Die NASA-Monographien enthalten Informationen zu Konstruktionsproblemen, Lösungsansätzen, Erfahrungswerten und Materialauswahl bei Raketentriebwerken und ihren Komponenten aus den 1960er Jahren
- Die meisten Raketentriebwerksentwicklungen haben einen Ausgangspunkt wie bestehende Triebwerke, Technologiedemonstratoren, extern beschaffte Komponenten oder IP, ABL startete jedoch faktisch als Clean Sheet
- Einige kleine Teile wie Dichtungen, Lager und Sensoren wurden von Zulieferern gekauft
- Das eigentliche Triebwerk, die Testinfrastruktur, die Testsoftware und die Prüfstände wurden selbst entworfen und aufgebaut
- Um eine Situation mit zu vielen Optionen zu vermeiden, legte man die Kernauslegung frühzeitig fest
- Der Gasgeneratorzyklus wurde gewählt, weil er einen mittleren Wirkungsgrad bietet und die einzelnen Komponenten relativ unabhängig getestet und abgestimmt werden können
- Die Hauptarbeitsbereiche wurden in Turbopumpe, Hauptbrennkammer, Injektor der Hauptbrennkammer und Gasgenerator unterteilt
- Die erste Auslegung erfolgte mit in Excel-Tabellen gesammelten Gleichungen
- Daraus wurden nacheinander gewünschter Schub, Treibstoffmassenstrom, Durchmesser des Brennkammeraustritts und das Sizing des Turbopumpen-Impellers berechnet
- Später stellte sich heraus, dass die Branche dies als power balance oder 1D code bezeichnet
Lernprozesse bei Turbopumpe, Injektor und Brennkammerdesign
- Die Turbopumpe rotiert mit etwa 50.000 RPM, erhöht den Treibstoffdruck von etwa 50 psi auf 2000 psi und fördert mehrere Gallonen pro Sekunde in die Brennkammer
- Selbst Kraftstoffpumpen von Formula-1-Rennwagen arbeiten zwar mit mehreren tausend psi, fördern aber weniger als 1 Gallone pro Minute
- Raketenturbopumpen können neben Impeller, Turbine, Lagern und Strömungskanälen auch komplexe Hilfsstrukturen wie slinger, balance piston, labyrinth seal und recirculation channel enthalten
- ABLs Prinzip bei der Turbopumpenauslegung war, Funktionen erst dann hinzuzufügen, wenn ihre Notwendigkeit eindeutig war
- Der 1D code liefert Drehzahl, Ein- und Austrittsgrößen, Schaufelwinkel und erwarteten Wirkungsgrad
- Für die endgültige Schaufelgeometrie waren Spezialsoftware und iterative Anpassungen nötig
- Impeller- und Turbinendesign wurden als Mischung aus Gleichungen, Erfahrungswerten und Intuition behandelt
- Für den ersten Injektor der Hauptbrennkammer wurde eine Pintle-Struktur gewählt
- Konventionelle showerhead- oder impinging-jet-Injektoren erfordern Hunderte kleiner Bohrungen, komplexe interne Strömungswege sowie präzise Bohrungsdurchmesser, -winkel und -positionen
- Nach den damals verfügbaren Informationen wurde entschieden, dass 3D-Druck nicht gut geeignet sei, die erforderlichen Präzisionsmaße und Oberflächenqualitäten bereitzustellen
- Beim Pintle kollidieren zwei Treibstoff-Sheets in axialer und radialer Richtung zur Zerstäubung, und er ließ sich eher wie ein Ventil entwerfen und fertigen
- Die Hauptbrennkammer wurde auf Basis von 3D-gedrucktem Inconel ausgelegt
- Man entschied sich für breit verfügbare und gut verstandene Geräte und Materialien und vermied hochspezialisierte Anlagen oder Werkstoffe
- Inconel ist eine für Jet Engines entwickelte Nickel-Superlegierung mit hoher Festigkeit, guter Hitzebeständigkeit und Schweißbarkeit und war für 3D-Drucker leicht verfügbar
- Nachteile sind die schwierige Bearbeitung und die geringe Wärmeleitfähigkeit
- Die Kühlung der Brennkammer war ein Kompromiss zwischen Verbrennungstemperaturen um 6000°F und den Grenzen des Metalls
- Metall wird bei 1200°F deutlich schwächer und kann bei 2500°F schmelzen
- Zur Kühlung wurde ein Teil des Treibstoffs durch das Innere der Brennkammerwand geleitet
- Die Innenwand musste dünn genug sein, damit die Kühlung wirksam übertragen wird, aber dick genug, um nicht unter Druck zu bersten
- Die Kühlkanäle mussten eng genug sein, um die Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen, durften aber nicht so viel Gegendruck erzeugen, dass die Turbopumpe übermäßig belastet wird
- Ein Brennkammeringenieur schrieb Code, der die Kühlparameter entlang der Längsrichtung kontinuierlich optimierte und das Ergebnis mit 3D-Modellierung und Druck verknüpfte
- Diese erste Kühllösung wurde auch nach 5 Jahren nicht verändert
- Bis heute ist das ursprüngliche Brennkammer-Kühldesign erhalten geblieben
Fertigung im eigenen Haus und bessere Herstellbarkeit
- Zu Beginn wurden wichtige Komponenten von Luft- und Raumfahrtfertigern in den USA gedruckt und bearbeitet
- Kleine Brennkammersegmente, der Gasgenerator, Brennkammersektionen und Injektorteile wurden nacheinander gefertigt
- Für Impeller und Turbine lagen Angebote spezialisierter Fertiger bei jeweils rund 18.000 US-Dollar und 4 Monaten Vorlaufzeit
- Problematischer als die Kosten war die Vorlaufzeit von 4 Monaten
- Da mehrere Designänderungen erwartet wurden, hätten 4 Monate pro Iteration nicht zur Entwicklungsgeschwindigkeit eines Startups gepasst
- ABL leasete seine erste 5-Achs-Fräse und stellte Fertigungspersonal ein, um die Bearbeitung intern aufzubauen
- Beim ersten Satz könnten die Kosten für gebrochene Endmills höher gewesen sein als das externe Angebot
- Mit der Zeit verbesserten sich sowohl die Bearbeitungsmethoden als auch das Design
- Der enge Abstand der Turbinenschaufeln führte dazu, dass das Fräsprogramm fast einen Monat benötigte und kleine Endmills häufig brachen
- Daher wurde untersucht, die Anzahl der Turbinenschaufeln zu reduzieren
- Die Leistungseinbußen durch weniger Schaufeln waren gering
- Durch größere und weniger empfindliche Werkzeuge sank die Bearbeitungszeit auf weniger als einen Tag
- Nach der Internalisierung konnten Impeller und Turbine innerhalb weniger Tage und zu deutlich geringeren Kosten hergestellt werden
- In frühen Pumpentests trat das Problem auf, dass der Kraftstoff-Impeller die einströmende Strömung nicht richtig aufnahm und die Triebwerksleistung unvorhersehbar wurde
- Nachdem entschieden worden war, dass dieses Design nicht flugtauglich war, dauerten Neudesign, Bearbeitung, Pumpenmontage, Auswuchtung und erneuter Test nur 10 Tage
- Bei externer Fertigung hätte dies Monate Verzögerung bedeutet oder die Auswirkungen des Problems wären auf andere Raketensysteme oder die Raketenleistung verschoben worden
- Danach wurde die interne Fertigung weiter ausgebaut
- ABL betreibt mehrere eigene 3D-Drucker, mehrere 5-Achs-Fräsen und mehrachsige Drehmaschinen
- Auch das Wuchten der Turbopumpenrotoren erfolgt intern
- Prozesse und Techniken, die anfangs schwierig wirkten, wurden durch Wiederholung alltäglich
Kleines Team und testzentrierte Entwicklung
- Das Propulsion-Team von ABL wurde bewusst so lange wie möglich klein gehalten
- 2018 begann es mit 2 Personen
- In den ersten 2 Jahren bis zum Betrieb des ersten vollständig integrierten Triebwerks bestand es aus 5 Personen
- Heute umfasst das Team 15 Personen
- Die Eigenschaften erfolgreicher Ingenieure wurden passend zu einer einfachen Triebwerksarchitektur und einem first-principles-Ansatz beschrieben
- Ingenieure, die nicht nur am Schreibtisch sitzen, sondern Hardware, Standort und Tests direkt anfassen, sind oft effektiver
- Erfahrene Ingenieure sollten Erfahrung nicht als vollständige Antwort, sondern als einen Teil des Puzzles nutzen
- Auch wer nur für ein bestimmtes Bauteil zuständig ist, sollte verstehen, wie dieses Bauteil Fertigung, Betrieb, Leistung und Interface-Teams der Rakete beeinflusst
- Statt an vermeintlich richtigen Ansichten festzuhalten, sollte man schnell handeln oder unabhängig von Struktur und Seniorität offen sprechen
- Die wichtigste Kennzahl ist eine starke Intuition für Mechanik und Strömungsdynamik
- Die erste E2-Testkampagne begann im Sommer 2019 in Spaceport America in New Mexico
- Zu diesem Zeitpunkt lag der Beginn des Triebwerksdesigns noch kein Jahr zurück
- Der erste Teststand wurde auf einer ebenen Betonfläche aufgebaut
- Gasgenerator und thrust chamber wurden ohne Turbopumpe im pressure-fed-Betrieb getestet
- Dabei sammelte man Erfahrung mit TEA-TEB-Zündung, dem Umgang mit kryogenen Fluiden und Einsätzen an einem austeren Standort
- Ein snap ring funktionierte im Inneren der Brennkammer nicht gut, und der Pintle schmolz leicht, sodass er sich als weniger einfach als erwartet erwies
- 2020 zog das Team zum AFRL-Standort 1-56 nahe der Edwards Air Force Base um
- Dort wurden ein pressure-fed-Teststand und ein Entwicklungsraketentank für pump-fed-Tests aufgebaut
- Die erste Turbopumpe wurde betrieben und förderte tatsächlich erfolgreich
- Die Turbine schmolz und es gab power instability, doch Teststand, Turbinenabgasführung und Turbopumpe wurden jeweils angepasst
- Zwischen den Tests in Spaceport America und AFRL wurde ein neuer Injektor ohne Pintle entworfen und gefertigt
- Nachdem bestätigt war, dass Brennkammer und Gasgenerator funktionierten, waren die Bedenken gegenüber anderen Injektortypen geringer
- Das neue Fertigungsverfahren war weniger mühsam als traditionelle Methoden, und der neue Injektor funktionierte sofort
- Danach wurde dieser Injektor nicht mehr verändert
- Einer der größten Erfolge bei AFRL war der Betrieb eines vollständig integrierten Triebwerks
- In einem Entwicklungsstufentank für Stage 2 schlossen Pumpe, Gasgenerator und TCA den Kreislauf und liefen aus eigener Leistung
- Ab diesem Punkt trat ABL in die Phase vollständig integrierter Triebwerkstests ein
Flugtriebwerke und iterative Entwicklung nach Mojave
- 2021 konzentrierte man sich darauf, in Mojave in Kalifornien einen neuen Teststandort aufzubauen und den Testbetrieb zu starten
- Upgrades an der Turbopumpe wurden umgesetzt
- Auch das Design rund um die Rakete reifte weiter
- Ende 2021 begann die Triebwerkstestkampagne für Flight 1
- Die Testkampagne für Flight 1 unterschied sich stark von den vorherigen
- Es wurden mehrere Teststände genutzt
- Viele Triebwerke wurden getestet
- Es wurden Tests über die vollständige Flugdauer durchgeführt
- Die gesamte Triebwerkslaufzeit wurde nun nicht mehr in Dutzenden, sondern in Tausenden Sekunden gemessen
- 2022 wurde der Triebwerksschub erhöht, um mehr Leistung bereitzustellen
- Zudem begann der Aufbau eines neuen Triebwerksprüfstands ausschließlich für Produktionstests
- Damit entstand die Fähigkeit, Entwicklungstests und Produktionstests vollständig parallel durchzuführen
- 2023 wurden dieselben Triebwerkskomponenten in ein modulareres Layout neu verpackt
- Das erleichterte Fertigung und Test
- Danach wurden Kernfunktionen wie das TEA-TEB-System optimiert, um Zuverlässigkeit und Langzeitleistung zu steigern
- Bis heute hat ABL 50 einzelne Triebwerke gebaut und an 6 Testständen an 3 Standorten betrieben
- Dabei kamen Hunderte von Zündungen und viele Stunden Hotfire-Zeit zusammen
- Die iterative Entwicklung des E2 ist nicht abgeschlossen und wird möglicherweise nie vollständig abgeschlossen sein
- Kleine Verbesserungsmöglichkeiten bei Fertigung, Leistung, Masse und Kosten bleiben weiterhin bestehen
- Zu den Problemen während der Entwicklung gehörten Druckpulver in Pumpenlagern, leistungsschwache volute und Impeller, schmelzende liner, turbine, manifold und tube, eine chugging pump, ein instabiler gas generator, undichte seals sowie hard starts
- Die Lösung jedes einzelnen Problems machte Ingenieure, Triebwerk und Unternehmen stärker
- Der größte Fehler bestand immer dann darin, Tests nicht fortzusetzen, weil sie scheinbar nicht zwingend nötig waren, und die Entdeckung von Problemen auf spätere, folgenschwerere Phasen zu verschieben
- ABL erweitert das Team weiterhin mit einer Mischung aus talented generalist engineers und propulsion engineers
- Die in den vergangenen 6 Jahren aufgebauten Annahmen und das Organisationswissen werden genutzt und gleichzeitig infrage gestellt
1 Kommentare
Meinungen auf Hacker News
Der NASA-Berichtsserver ist ein Nationalschatz, besonders die im Artikel zitierten Unterlagen aus den 50er- und 60er-Jahren.
Sie gehören zum Klarsten und Prägnantesten, was es an technischer Dokumentation gibt, und man kann daraus auch viel darüber ableiten, wie Projekte damals geführt wurden.
Auch die freigegebenen NRO-Berichte sind hervorragend; man sieht darin, wie die Prinzipien von Lockheed Skunk Works in der Praxis funktionierten.
Beispiel: https://www.nro.gov/Portals/135/documents/foia/declass/WS117...
Ich habe einige der Rad-Lab-Lehrbücher; sie sind auch heute noch nützlich, und da sie für eine Generation geschrieben wurden, für die Elektrizität noch ein relativ neues Konzept war, ist das Erklärungstempo sehr sorgfältig.
Was ich außerdem bedauere: Alte Bücher waren wirklich aufwendig gemacht, mit Ledereinband, dickem, aber glattem Papier und Ähnlichem.
Die Passage, dass die Abstände zwischen den Turbinenschaufeln so eng waren, dass das Bearbeitungsprogramm fast einen Monat lief und winzige, leicht brechende Schaftfräser nötig waren, ist letztlich ein hart erlernter Beleg dafür, wie wichtig kurze Feedback-Zyklen und im Team verankertes Wissen sind.
Der entscheidende Punkt ist: Wenn man die Zahl der Schaufeln reduzierte und die Abstände vergrößerte, war der Einfluss auf die Leistung gering; zugleich konnten größere und robustere Werkzeuge verwendet werden, wodurch die Bearbeitungszeit auf unter einen Tag sank und sich Kosten wie Zeitplan deutlich verbesserten.
Wenn der Maschinenbauingenieur, der das Teil entwirft, auch in seiner Freizeit Dinge selbst baut, hätte er ein solches Fertigbarkeitsproblem wahrscheinlich sofort erkannt.
Natürlich kann man nicht alles im Voraus absehen; deshalb sind enge Feedback-Schleifen, wo möglich, sehr wertvoll.
Es ist also weniger eine hart erlernte Lektion, sondern eher so, dass sie das Unternehmen von Anfang an in diese Richtung ausgelegt haben.
Als Text darüber, extrem komplexe Hardware von Grund auf zu bauen, ist das hervorragend; aus geschäftlicher Sicht beantworten aber weder dieser Blog noch die ABL-Website ausreichend die erste Frage: „Warum?“
Da es SpaceX bereits gibt und die Realisierbarkeit von Starship auf Basis von Falcon schnell näher rückt, frage ich mich, was das Hauptziel dieses Raketensystems ist.
Ich würde gern einen Text sehen, der behandelt, wie sie konkurrieren wollen, wer die Kunden sind, ob sie Nutzlasten der 1-Tonnen-Klasse schneller, günstiger und einfacher in den Orbit bringen, worin ein von Grund auf entwickeltes Triebwerk bestehenden Designs überlegen ist, wie hoch der aktuelle spezifische Impuls ist und ob Jet-A + LOX unter den erwarteten Missionsbedingungen die bessere Treibstoffwahl ist.
Wenn statt eines riesigen Monopols ein Ökosystem kleiner Raketenhersteller entsteht, fördert das Wettbewerb und Innovation.
Aus Investorensicht könnte SpaceX scheitern, und auch wenn Falcon derzeit nahezu unschlagbar ist, weiß niemand, was aus Starship wird.
Man kann sich vorstellen, dass auch Falcon bei einem entdeckten Defekt jahrelang am Boden bleiben könnte; realistischer ist, dass SpaceX durch Preissenkungen den Markt vergrößert und es genug Kunden geben kann.
Aus Insidersicht ist es natürlich eine spannende Herausforderung und buchstäblich Raketenwissenschaft.
Einige können demselben Weg folgen, wiederverwendbare Hardware entwickeln und die Startkosten senken.
SpaceX brauchte 20 Jahre, bis es sich auf ein zuverlässig wiederverwendbares System stützen konnte; andere Unternehmen könnten einen ähnlichen Zustand schneller erreichen.
Auch die US-Regierung wird absichtlich Startverträge außerhalb von SpaceX kaufen, um kleine Startunternehmen am Leben zu halten und nicht an einen einzigen Anbieter gebunden zu sein.
Die US-Regierung könnte sie besitzen und betreiben und Starts an Land, auf See oder in Expeditionsumgebungen durchführen; theoretisch ließe sich damit überall auf der Erde innerhalb von 5 Minuten Fracht abwerfen.
Genau diese Fähigkeit ist es, von der Militärstrategen träumen.
Es ist wirklich faszinierend, dass man Metallteile 3D-drucken kann, die den Temperaturen und Drücken eines Raketentriebwerks standhalten
Ich frage mich, wie hoch die Kosten sind
Die Nutzungszeit eines Elektronenstrahl-Sinterdruckers liegt üblicherweise bei 100 bis 200 Dollar pro Stunde, und große Druckteile brauchen leicht mehrere Tage
Nach dem Druck muss loses Pulver entfernt werden; an Stellen wie den kleinen Kühlkanälen in der Brennkammerwand ist das sehr schwierig und zeitaufwendig
Um anschließend die Festigkeit zu maximieren, kann eine Nachbehandlung wie heißisostatisches Pressen nötig sein, bei der das Bauteil in einer mit inertem Gas unter hohem Druck gefüllten Retorte erhitzt wird
Bei Raketentriebwerken ist innen meist eine Schicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit wünschenswert, etwa eine Kupferlegierung, außen dagegen ein festeres Strukturmaterial; dafür braucht man Spezialverfahren wie Multimetall-Druck oder Metallabscheidung auf dem Druckteil
Um zu prüfen, ob unsichtbare innere Geometrien korrekt hergestellt und gereinigt wurden, kommt auch Qualitätskontrolle wie hochauflösende industrielle Computertomografie hinzu
Außerdem müssen Geometrien, die sich nicht mit ausreichender Genauigkeit drucken lassen oder gar nicht druckbar sind, zusätzlich bearbeitet werden, wodurch die Gesamtkosten erheblich steigen
Teile dieses Prozesses sind in diesem Video zu sehen: https://www.youtube.com/watch?v=7pXEf0wHU1Y
Beim 3D-Druck ist Komplexität nahezu kostenlos, und welches Material den Temperaturen und Drücken eines Raketentriebwerks standhält, hängt völlig davon ab, um welches Teil des Triebwerks es geht
Ein Treibstoffinjektor und Stützstreben haben zum Beispiel sehr unterschiedliche Anforderungen
3D-gedrucktes Titan kostet etwa 300 bis 400 Dollar pro kg, Stahl ist mit rund 150 Dollar pro kg bei den meisten Inconel-Güten etwas günstiger
Auf http://rocketmoonlighting.blogspot.com/2010/ gibt es auch ein Beispiel für ein kleines, mit Distickstoffmonoxid gekühltes Triebwerk, das komplett privat finanziert gebaut wurde
Es ist schon eine Weile her, aber ich denke, diese Zahlen sind weiterhin ein Anhaltspunkt, um heutige Preise einzuschätzen
Inconel-Pulver ist auch nicht gerade gesund, und bei den Partikelgrößen der Drucker, die Raketenfirmen verwenden, braucht man Ganzkörperschutzausrüstung, um herumfliegendes Pulver sicher zu handhaben
Die Anlagen selbst liegen ebenfalls im Bereich von mehreren Millionen Dollar, und EOS, SLM und Velo3D sind die wichtigsten Anbieter in diesem Markt
Man braucht auch ziemlich viel Platz und Schulung, um sie richtig zu nutzen
Sehr wahrscheinlich braucht man außerdem Maschinenbauingenieure, die sich mit Materialwissenschaft auskennen und anspruchsvolle Maschinen aushalten, die häufig ausfallen
Allein der Bestand an Metallpulver kann 1 bis 2 Millionen Dollar ausmachen, dazu kommen Hochspannungsstrom, Tausende Liter Gas pro Monat wie Stickstoff, Helium und Argon, Abfallentsorgung, Sicherheitseinrichtungen, Klimakontrolle für feuchtigkeitsempfindliche Pulver und Werkzeuge wie aus Vollstahlblöcken bearbeitete Basisplatten
Zum Schluss kommen auch noch Arbeiten nach dem Druck wie Wärmebehandlung, Beschichtung, Analyse und CNC-Bearbeitung hinzu
Industrieller Metall-3D-Druck ist eine Aufgabe mit hohen Investitionsausgaben und nichts für Zartbesaitete
Allerdings gibt es viele Anbieter, bei denen man Nutzungszeit für solche Anlagen mieten kann; man kann also eine Rakete entwerfen und sich ein Angebot einholen
Der Preis richtet sich normalerweise nach dem Volumen, und Metall ist nicht billig, daher ist es besser, zur Maßprüfung zuerst ein paar Teile aus Kunststoff herzustellen
Wenn der Hintergrund kommerzielle Flugzeuginnenausstattung, Webentwicklung, Fluidkomponenten für Halbleiter-Fabs und Hydrauliksysteme der SpaceX Falcon 9 war, frage ich mich, warum ABL ihn als Leiter des Triebwerksprogramms eingestellt hat
Aus heutiger Sicht war es offensichtlich eine hervorragende Wahl, aber allein anhand dieses Lebenslaufs wäre das schwer vorherzusagen gewesen
Wahrscheinlich wurden sie Freunde, planten, das gemeinsam zu machen, und er stieß dazu, sobald die Umstände passten, oder der Gründer hatte genug Schwung, um ihn von SpaceX abzuwerben
Ich arbeite bei einem Zulieferer von ABL, und heute haben wir zufällig einige ihrer Teile in eine Thermokammer gelegt, um Zyklustests vorzubereiten; schon interessant
Wir arbeiten mit mehreren Trägerraketenfirmen, aber ABL ist die spannendste, und der Ansatz, das gesamte System zu containerisieren, ist eine clevere Anwendung bestehender Methoden, um ein schnelles Startsystem zu schaffen
In einer Situation, in der man das erste Triebwerk von Grund auf baut, wirken die Designentscheidungen ziemlich konservativ, und das ist völlig gerechtfertigt
Nachfolgende Designs werden vermutlich kühner und riskanter ausfallen
Auch die Druckbehältertechnik hat sich weiterentwickelt, daher denke ich, man müsste Stoffe wie flüssige Luft einfach in Drucktanks pumpen und in die Rakete laden
Ohne Mischen oder Pumpen, nur durch Öffnen eines Ventils, um den Druck abzulassen, müsste eine sehr billige und einfache Rakete möglich sein
Injektordesign ist der wichtigste Faktor beim Design der Schubkammer, und wenn sich die Treibstoffe nicht richtig mischen, entstehen schwere Verbrennungsinstabilitäten, die oft zu Explosionen führen
Auch die frühen Raumfahrtprogramme haben Treibstoffwahl und Injektordesign sehr umfangreich getestet
Siehe John D. Clarks Ignition!
Außerdem waren druckgeförderte Raketen schon immer ein ziemlich schlechtes Design
Druckförderung erfordert schwere Tanks und bringt eine große Strafe beim Massenverhältnis, also Trockenmasse/Nassmasse
Von seltenen Ausnahmen abgesehen wird sie hauptsächlich für Bodentests verwendet
Wenn es eine 3D-gedruckte Struktur ist, sieht es anhand der eingebauten Ports so aus, als wäre ein Teil der Düse hohl, und die Verdampfungsenthalpie von LOX ist deutlich kleiner; daher scheint Jet-A-Kühlung verwendet zu werden
Einer der Ports könnte für einen Temperatursensor sein
Ich habe mich gefragt, was das für ein Raumfahrtunternehmen ist und welche Vorteile es gegenüber SpaceX hat
Auf der Website werden Starts auf Abruf, ein einfaches System, das überall hin kann, und taktische Starts hervorgehoben
Das klingt nach Atomwaffen oder ähnlichen Einsatzzwecken
Dafür gibt es bereits Silos und U-Boote
Das ist für reaktionsfähige Starts gedacht, und skeptisch betrachtet entsteht die Nachfrage daraus, dass das Verteidigungsministerium ein großes Weltraumbudget hat, aber nicht genau weiß, was es damit anfangen soll
Es ist ähnlich wie das Geschäftsmodell von Astra, nur hoffentlich ohne das Astra-Fehlermodell
Realistisch gesehen kann man mit Venture Capital oder einem SPAC nicht sofort ein großes Trägerraketenunternehmen aufbauen; deshalb dienen kleine Satellitenträger als Machbarkeitsnachweis für mittelgroße und große Träger