Treibstoffbedarf pro kg Lebensmittel zur ISS

Auto, Rad & Mobilität Luft- & Raumfahrt
#1

Hallo,

ich kenne die Faustregel, dass man, um 1 Kilogramm Nutzlast in eine Erdumlaufbahn zu bringen 1 Tonne Treibstoff braucht.

Die Umlaufbahn der ISS ist aber ungewöhnlich niedrig, braucht man da evt. deutlich weniger Treibstoff pro Kilogramm Nutzlast ?

Falls ‚ja‘, ist das dann auch der Grund dafür, dass die Umlaufbahn so niedrig gewählt wurde ?

Danke und Grüße, Thomas

PS: die Infos, die ich zum Thema ATV und ISS usw. finde, beschreiben immer wieviel Treibstoff das ATV mitbringt und zum Anheben genutzt wird, aber es gelingt mir nicht daraus abzuleiten, wieviel Treibstoff das ATV oder eines der russischen pendants für den Anflug benötigt.

#2

Die „Fausregel“ ist sehr grob, weil hier tatsächlich viele Faktoren zu berücksichtigen sind. Wie viel Treibstoff für 1kg Fracht (ob es sich dabei um Lebensmittel oder etwas anderes handelt spielt dabei übrigens keine Rolle), hängt neben der Höhe der Umlaufbahn, auch vom Verwendeten Raketentyp, von der Position des Startplatzes und so weiter ab.
Die Umlaufbahn der ISS wurde von mehreren Dingen beeinflusst.
Daß die Bahn stark gegen den Äquator geneigt ist, liegt zB daran, daß man von den recht weit nördlich gelegenen Russischen Startanlagen dorthin kommen wollte. Eine Äquatornahe Bahn wäre zwar auch möglich gewesen hätte aber mehr Treibstoff gekostet.
Die Bahnhöhe wurde unter anderem vom Space-Shuttle bestimmt. Mit er Last eines Stationsmodules im Laderaum hätte das Shuttle gar nicht höher steigen können, weil ihm vorher der Sprit ausgegangen wäre.
Was das ATV angeht: Aus der Treibstoffmenge die das ATV zur ISS bringt, die Menge hochzurechnen, die es für den Anflug benötigt ist praktisch unmöglich. Einfacher ist es, das maximale Startgewicht der Ariane 5 ATV Rakete zu suchen, und von diesem das Gesamtgewicht des ATV alleine, und das Leergewicht der Ariane Rakete abzuziehen. Dann bist Du zumindest recht nahe am Gewicht des Treibstoffes der benötigt wird.

#3

Halla Fragewurm,

Daß die Bahn stark gegen den Äquator geneigt ist, liegt zB
daran, daß man von den recht weit nördlich gelegenen
Russischen Startanlagen dorthin kommen wollte. Eine
Äquatornahe Bahn wäre zwar auch möglich gewesen hätte aber
mehr Treibstoff gekostet.

Für Erdbeobachtungs-Experimente will man auch eine möglichst grosse Fläche überfliegen. Und die beteiligten Europäer wollen dabei auch etwas von ihren Ländern erforschen können.

Sateliten welche die ganze Erde überwachen (Spionage, Geo-Daten) sollen, haben deshalb polare Umlaufbahnen, deren Erreichung aber noch mehr Energie benötigt.

MfG Peter(TOO)

#4

Hi

ich kenne die Faustregel, dass man, um 1 Kilogramm Nutzlast in eine :Erdumlaufbahn zu bringen 1 Tonne Treibstoff braucht.

Wo hast du denn die Formel her? Nach der Formel hätte das Space Shuttle, um 16,4 Tonnen Nutzlast zur ISS zu bringen, ein Abfluggewicht von 16.716 Tonnen gehabt (da sind noch 300 Tonnen Strukturmasse drinn). Das ist völlig übertrieben. Zum Vergleich: Das Space Shuttle hatte eine Abflugmasse von 1.992,5 Tonnen (inkl. Nutzlast von 29,5 Tonnen für nen 278 km Orbit). Das macht ca. 102 kg Treibstoff pro 1 kg Nutzlast.

Für das ATV:
Die Ariane 5ES ATV hat ein Startgewicht von rund 764 Tonnen davon sind 661 Tonnen Treibstoff. Das ATV befördert normalerweise eine Nutzlast von 7,5 Tonnen, das macht dann 88 kg Treibstoff pro 1 kg Nutzlast.

Bei der Saturn V waren es sogar nur rund 60 kg Treibstoff je 1 kg Nutzlast (die Nutzlast ist in diesem Fall die Mondfähre mit 45 Tonnen).

Generell gilt: Je niedriger die Umlaufbahn desto mehr Nutzlast kann befördert werden (bei gleicher Treibstoffmenge).
Deshalb ist die Umlaufbahn der ISS ein Kompromiss aus einer möglichst niedrigen Höhe, um möglichst viel Nutzlast befördern zu können. Und einer möglichst hohen Umlaufbahn, um den schädlichen Einfluss der Atmosphäre möglichst gering zu halten (immerhin verliert die ISS jeden Tag etwa 1 km an Höhe). Zudem konnte man die Bahn nicht allzu hoch wählen, da man sonst in den inneren Van-Allen-Strahlungsgürtel (700-6000km Höhe) gekommen wäre.

Gruß
Hatje