Das Raketendesign muss effizienter sein, sagt Wissenschaftler

Es gibt ein erneuertes Interesse an der Erforschung des Weltraums, aber die Art und Weise, wie wir die Raketen und Antriebssysteme entwerfen, die die Menschen tatsächlich an die Endgrenze bringen Super ineffizient und wahnsinnig teuer. Wenn die Menschheit wirklich den Weltraum erkunden will, muss sich das ändern.

So sagt Vigor Yang, der William R. T. Oakes-Professor und Vorsitzender der School of Aerospace Engineering des Georgia Institute of Technology. Er erklärte, wie wir die Art und Weise, wie wir diesen entscheidenden Aspekt der Erforschung des Weltraums angehen, während eines Vortrags im Space 2016-Forum des American Institute of Aeronautics and Astronautics neu überdenken müssen.

In der Vergangenheit haben die NASA und andere Agenturen bis zu 75 Prozent ihrer Mittel für die Prüfung und Neugestaltung von Antriebssystemen aufgewendet. Für Yang ist das viel zu teuer und nicht schnell genug. High-Fidelity-Designs - sorgfältige und genaue Planung vor dem Teststadium - und ein Ansatz der Tiefenverteidigung könnten fortgeschrittenere Systeme zur Realität werden lassen.

Bedenken Sie, wie Ingenieure so ziemlich alles ausprobierten, als sie die Raketen entwarfen, die die Apollo-Missionen schließlich zum Mond führen würden. Zum Beispiel benötigten die Raketen Ablenkbleche - Teiler, die verwendet wurden, um den Gas- oder Kraftstoffstrom zurückzuhalten oder zu lenken. Yang sagte, die Wissenschaftler testeten Entwürfe mit einer Anzahl von Leitblechen, die von bescheidenen drei bis zu absurden 81 reichen.

"Dieses 81-baffle-Design ist offensichtlich nicht wunderbar, aber es zeigt, wie verzweifelt sie waren", sagte Yang und bemerkte, dass Präsident John F. Kennedy sie mit seiner berühmten Rede von 1962 an einen Termin gesetzt hatte.

Yang sagte, dass niemand wirklich weiß, wie viel die NASA für dieses extreme Niveau an Test- und Irrtumstests ausgegeben hat. Laut seiner Forschung waren es rund 2,4 Milliarden Dollar, um die letzte F-1-Rakete und 1,7 Milliarden Dollar für die J-2 zu machen. Das heutige Geld beläuft sich auf 17,85 Mrd. USD bzw. 12,57 Mrd. USD. Die Entwicklung des Motors, der das Space Shuttle beförderte, war ähnlich teuer.

Diese Art von Geld auszugeben ist nicht nachhaltig. Yang witzelte, es sei "fast ein sogenannter Tom Cruise" Unmögliche Mission.”

Yang erklärte, dass sowohl solide als auch flüssige Raketen sowohl Vor- als auch Nachteile haben, aber "Design, nicht Architektur" macht den Unterschied. Eine High-Fidelity-Designstrategie könnte die Anzahl der möglichen Variationen für die Raketeninjektoren von einer Billion auf 120 für Starter reduzieren. Der intelligente Einsatz von 3-D-Druck und anderen fortschrittlichen Fertigungsmethoden könne die Kosten weiter senken.

Yang gab zu, dass es einfacher ist, Probleme aufzuzeigen und Vorschläge zu unterbreiten, als Lösungen zu implementieren.

Der andere Aspekt der Raumfahrt, den er neben dem Startantrieb erwähnte, war der Weltraumantrieb. Sonnensegel und Atomantriebe sind junge Technologien, aber Yang sagt, es sei eher die Leistung als die Kosteneffizienz, auf die wir uns konzentrieren müssen, sobald wir ein Fahrzeug im Weltraum haben. Ansonsten dauert eine Reise zum Mars "mehrere hundert Tage", und die Rückkehr dauert "Jahre".