Difference between revisions of "Asparagus staging/de"

Latest revision as of 11:35, 12 December 2018

Alle Triebwerke verwenden zuerste den Treibstoff aus S4, dann aus S3 und so weiter

Asparagus staging ist eine Methode um Raketen zu generieren die sehr hohe Delta-v Werte erreichen. Bei der Kerbal X wird diese Technik im Spiel demonstriert.

Funktionsprinzip

Kerbal X's staging Sequenz

Die Grundidee des Asparagus staging ist eine Rakete mit vielen parallelen Raketentriebwerken die alle mindestens einen Treibstofftank direkt über ihnen montiert haben. Alle Triebwerke werden gleichzeitig benutzt, um den hohen benötigten Schub zu erreichen. Der Trick ist nun, mittels FTX-2 External Fuel Duct den Treibstoff so zu verteilen, dass sämtliche Triebwerke ihren Treibstoff von den äußersten Tanks beziehen. Ist deren Treibstoffvorrat erschöpft, findet sofort einen Stufentrennung statt und die äußeren Tanks werden samt dem daran angebrachten Raketentriebwerken abgeworfen. Dann werden die nächsten Treibstofftanks geleert, welche nun die Rolle der äußeren Tanks übernommen haben. Auf diese Weise bleibt der zentrale Tank voll bis alle Außentanks verbraucht und abgeworfen sind. Durch das ständige abwerfen von Tank-Triebwerkstufen wird die Leermasse stetig verkleinert, wodurch im Endeffekt bessere Delta-v Werte erreicht werden.

Das Asparagus Staging eignet sich vor allem dann, wenn sehr schwere Lasten in einen Orbit gebracht werden müssen oder auch wenn beispielsweise von der Oberfläche von Eve aus gestartet werden soll, da bei höherer Gravitation der Vorteil des optimierten Leergewichts besonders zum tragen kommt.

Nachteile

Vogelperspektive einer Rakete die ein mehrschichtiges Asparagus Design nutzt

Der grösste Nachteil des Asparagus Staging sind die Schwierigkeiten beim Bau. Der Symetriemodus kann nur zum Teil als Hilfe verwendet werden. Baut man die Antriebsstufen im Symetriemodus, müssen sämltliche Treibstoffleitungen danach einzeln gezogen werden. Ein weiterer Nachteil ist, dass nicht jede Stufe automatisch gleich hoch angebracht werden kann. Dadurch kann je nach Anordnung ein Drehmoment induziert werden, welches die Steuerung der Rakete erschwert.

Ein weiterer Punkt ist die hohe Anzahl an Bauteilen, welche die Spielperformance negativ beeinflusst. Bis zu einem gewissen Grad kann man diesem Problem jedoch begegnen, indem man nach Möglichkeit die größten verfügbaren Treibstofftanks und Triebwerke benutzt. Eine konventionelle Rakete bräuchte zudem noch mehr Bauteile um dieselbe Performance zu erreichen, dafür sehen diese aber weniger lächerlich aus.

Raketen mit einem mehrschichtigen Asparagus Staging haben zudem eine starke Tendenz, um die eigene Achse zu rollen. Dies kann dazu führen, dass man die Kontrolle über die Rakete verliert oder sie gar durch die induzierten Rotationskräfte zerbricht.

Luftwiederstand

Seit der Veröffentlichung von Version 1.0 und der damit verbundenen Einführung eines realistischeren Systems um den Luftwiederstand zu berechnen sind sehr breite, mehrschichtige Asparagus Designs unter umständen weniger effizient als ein konventionelles Design. Kleinere Asparagusdesigns sind allerdings immernoch äusserst effektiv und die Einschränkung gilt nur für die Verwendung auf Planeten mit einer Atmosphäre.

Reale Einsätze

Im Moment wird das Asparagus Staging zwar nur in KSP verwendet. In der realität soll es aber ab 2015 mit dem Testflug der Falcon Heavy eine erste Trägerrakete geben welche dieses System verwendet. Die schwierigkeit in der Realität besteht darin dass ein Treibstofftransfer während dem Flug nicht unproblematisch ist. Zusätzliche mechanische Komponenten implizieren auch mehr Bauteile die versagen können und damit wird die gesamte Zuverlässigkeit des Trägersystems vermindert. Ausserdem wird die Rakete durch die zusätzlichen Pumpen und Ventile welche das System für den Treibstofftransfer benötigt schwerer, was wiederum den Effizienzgewinn durch das Asparagus Staging verkleinert.

1947 entwickelte bereits Mikhail Tikhonravov diese Art der Stufentrennung, welche er damals aber noch “packet rockets” nannte. Dies führte dann zur Entwicklung der R-7 Semyorka. Später wurde daraus die R-7 rocket family entwickelt. Jedoch setzte keine dieser Designs das “packet rockets”/asparagus staging dann tatsächlich ein und es blieb zunächst bei der bloßen Theorie.

Ursprung der Bezeichnung

Die Bezeichnung "Asparagus Staging" gab es schon bevor Squad mit der Entwicklung von KSP begonnen hatte und ist damit keine Kreation der Entwickler oder der Spieler von KSP. Der "Asparagus-Stalk Booster" wurde erstmals vom Raumfahrtingenieur Ed Keith beschrieben auf Seite 144 des Buches "Orbital Mechanics: Theory and Applications" aus dem Jahre 1997.