Warum hat die Falcon Heavy Rocket eine höhere Nutzlast als das Space Shuttle?

Die schwere Rakete Falcon 9 hat einen Schub von etwa 5.340.000 Pfund (23.700 kN) mit einer LEO-Nutzlast von 140.660 Pfund (65,7 t). Das Space Shuttle hingegen hatte einen Schub von 6.780.000 Pfund (30.000 kN), konnte aber nur 53.700 Pfund (24,2 t) Nutzlast zu LEO heben. Wenn das Space Shuttle mehr Schub hatte, warum hatte es dann eine deutlich geringere Nutzlast?

Ihr Vergleich ist unfair. Sie zählen nur die Nutzlastbucht des Shuttles als "Nutzlast". Aber das Shuttle hatte auch Wohnräume, Essen, Trinken, Sauerstoff, medizinische und andere Vorräte für sieben Personen. Oh, und es hatte sieben Leute. Kann Falcon Heavy das?
Und Sie erwarten, dass ein riesiger, wiederverwendbarer Raumgleiter mit sieben Personen und Vorräten so leicht wie eine Rakete ist?
@JörgWMittag ganz zu schweigen von riesigen Flügeln für eine bereichsübergreifende Anforderung, die nie verwendet wurde.
Um den Kommentar von JörgWMittag auf den Punkt zu bringen: Betrachten Sie nicht nur das, was sich in der Nutzlastbucht befindet, als Nutzlast. Die Nutzlastbucht oder genauer gesagt das Shuttle war selbst eine Nutzlast!

Antworten (3)

Das Space Shuttle musste sich auch in den Weltraum begeben, was einen erheblichen Teil seiner "Nutzlast" ausmachte. Das trockene Space Shuttle wiegt etwa 82 Tonnen. Zugegeben, das beinhaltet den Motor, und die Nutzlast für Falcon 9 beinhaltet nicht die Oberstufe, aber das ist der signifikanteste Unterschied.

Unterm Strich war das Space Shuttle in der Lage, mehr Masse in die Umlaufbahn zu bringen. Diese Masse musste die Lebenserhaltung der Astronauten, Hitzeschilde und andere verwandte Gegenstände umfassen und konnte daher nicht so viel Nutzlast in den Orbit tragen.

"Musste sich selbst ins All bringen" klingt nach einem Nachteil oder schlechtem Design. Der vordere Teil des Orbiters, der bis zu sieben Besatzungsmitglieder auf einer zweiwöchigen Mission unterstützt, mit all seiner Ausrüstung, Luftschleusen, Manipulatorarm usw. und einschließlich des Inhalts der Nutzlastbucht, ist die Nutzlast .
Die Sache mit dem Space Shuttle war, dass sie feststeckten und das Gewicht eines massiven Orbiters zum und vom Orbit trugen, selbst wenn die Mission eigentlich keinen massiven Orbiter erforderte. Das hätte vielleicht geklappt, wenn die Renovierung des Orbiters billig und schnell gewesen wäre, aber wir alle wissen, wie das funktioniert hat.
Absolut. Es wäre verrückt gewesen, sich auf einen bemannten Einheitswerfer festzulegen, selbst wenn er seine Startfrequenz- und Kostenziele erreicht hätte.
Das Space Shuttle war für seine Zeit ein technologisches Wunderwerk und ein finanzieller Misserfolg. Ich wünschte, die Leute könnten das einfach akzeptieren und weitermachen.

Der Frachttransport war nicht die einzige Funktion des Space Shuttles. Der Orbiter war auch ein Besatzungstransporter für bis zu 7 Astronauten, konnte zum Boden zurückkehren und war auch größtenteils wiederverwendbar. All diese Funktionen erforderten eine beträchtliche Menge an Masse, die zusätzlich zu ihrer eigentlichen Nutzlast in die Umlaufbahn geschleudert werden musste.

Der Falcon 9 Heavy hingegen ist nur ein Frachtwerfer. Die zweite Stufe hat keine andere Aufgabe, als die Nutzlast in den Orbit zu schieben und endet dann als Weltraumschrott. Keine Mannschaftskabine, keine Lebenserhaltung, kein Hitzeschild, keine Flügel, keine Teile, die mehr als einmal funktionieren sollen (es wurde einmal überlegt, die zweite Stufe wiederverwendbar zu machen, aber SpaceX kam zu dem Schluss, dass es mehr Ärger machen würde, als es wert wäre ).

Dadurch ist das Verhältnis von Nutzlast zu Masse der Stufe viel besser als das des Space-Shuttle-Orbiters. Während die Space-Shuttle-Orbiter eine Trockenmasse von 68,5 Tonnen [src] hatten, hat eine Falcon 9-Zweitstufe nur eine Trockenmasse von 4,7 Tonnen [src] . Und diese Massenreduzierung kommt allen nachfolgenden Stufen zugute.

Schub ist nur eine Eigenschaft einer Rakete, aber nicht die einzige, die zur Fähigkeit einer Rakete beiträgt, Nutzlast in die Umlaufbahn zu heben. Sie müssen beispielsweise auch die Masse der Rakete berücksichtigen, wie effizient sie ihren Treibstoff verbrennt und wie viel Treibstoff sie mitnehmen kann.

Wenn Sie zwei Raketen mit dem gleichen Schub, den gleichen Triebwerken und der gleichen Treibstoffmenge haben, aber eine mehr (trocken) wiegt als die andere, kann die erste Rakete nicht so viel Nutzlastmasse in die Umlaufbahn bringen wie die leichtere Rakete.

Wie @PearsonArtPhoto bereits schrieb, musste das Space Shuttle nicht nur seine Nutzlast in die Umlaufbahn heben, sondern sich auch selbst in die Umlaufbahn heben. Der Falcon Heavy hingegen hat in der letzten Phase, die er zum Anheben benötigt, viel weniger zusätzliche Masse (wie die Verkleidung und andere Strukturteile).

Um abzuheben, muss eine Rakete mehr Schub als ihre Masse erzeugen (das Verhältnis von Schub zu Gewicht muss größer als 1 sein, um abzuheben). Deshalb musste das Space Shuttle einen höheren Schub haben, damit es die Startrampe tatsächlich nach oben verlassen kann. Das Space Shuttle hatte eine Gesamtmasse von etwa 2.000 Tonnen mit einem Schub von etwa 30.250 kN auf Meereshöhe, während die Falcon Heavy „nur“ etwa 1.400 Tonnen mit einem Schub von etwa 22.800 kN auf Meereshöhe hat. Das ergibt ein Schub-Gewichts-Verhältnis von etwa 1,5 für das Space Shuttle und etwa 1,6 für die Falcon Heavy.

Warum hat die Falcon Heavy Rocket eine höhere Nutzlast als das Space Shuttle?
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