Single Launch Space Station (inoffizielles Konzept auf SpaceX-Basis)

Ich bin gerade auf das inoffizielle Konzept des Single Launch Space Station (SLSS) auf Basis des Starships bzw. des Super-Heavy-Boosters gestoßen.:



Es handelt sich hierbei um eine Raumstation, die von der Form her wie eine deutlich vergrößerte Nutzlastverkleidung der Falcon 9 aussieht. Ins All geschossen werden soll sie auf einer zweiten Stufe auf Basis des Starships. Und als erste Stufe hätte man den Super-Heavy. Die Raumstation hätte dabei eine größeren Durchmesser als die erste und zweite Stufe, also parallel zur Falcon 9.

Die Station hätte eine Länge von 31m und einen Durchmesser von 13m. Das Gewicht läge bei ca. 250t und der unter Druck stehende Teil der Station hätte ein Volumen von 2.200m³. Letzteres wäre laut Angaben doppelt soviel wie die komplette ISS.

Es sollen max. 20 Astronauten an Bord sein können mit genug Platz für Labore, Fitness, Wohnbereich und Schlafkabinen. Um die Spiutze herum gäbe es einen großen 360°-Fensterring. Dieser kann auch als "Rundlauf" genutzt werden, um beim Laufen künstliche Schwerkraft zu haben. Die Innenausrüatung kann jedoch frei konfiguriert werden, um auch für All-Touristen und weitere Missionen gerüstet zu sein. Hier wird auch ein rotierender Ring im inneren genannt, mit dem Schwerkraft für Pflanzen, Menschen und Tiere erzeugt werden soll.

Die Stromversorgung soll durch vier paarweise angeordnete und sich entfaltende Solarzellenflächen von je 420m² = 1.680m² geschehen. Damit sollen bis zu 300 kWh Elektrizität erzeugt werden.

An der Unterseite der Raumstationen gibt es ein Ionenstrahltriebwerk, um den Orbit mit der Zeit wieder anzuheben und wohl auch für aktives Deorbiting.

An der Seite soll es eine große Luftschleuse geben sowie zwei Standard-Andockpunkte für Kapseln. Dagegen soll es an der Spitze einen weiteren Andockpunkt geben, an dem ein Starship andocken soll und das einen breiten Durchgang bietet soll.

Die angesprochenen 2. Stufe soll im Orbit wie das Starship betankt werden können, um die Raumstation ebenso in Richtung Mond oder Mars zu bringen.

Meine Meinung:
Ich finde das Konzept einer so großen, mit einem Start per SS/SH ins All zu bringende Raumstation auf jeden Fall sehr interessant. Das sollte man unbedingt weiterverfolgen.

IRGEND ETWAS in diese Richtung wird es wohl geben, wenn sich das Starship als Träger durchsetzen sollte.

Aber... hier bin ich erst einmal noch skeptisch.

• Das LOD der Konstruktion ist noch recht gering. Ein Docking-Anschluss für einen Übergang zum Starship wird z.b. gar nicht erst modelliert.
• es ist eine vollständige Umkonstruktion des Spaceships nötig um diese Station in einen Orbit zu bringen (wobei ein reines Einweg-Starship auch für andere Anwendungen noch interessant sein dürfte)
• Es gibt anscheinend keine 'rescue to ground' Fluchtmöglichkeit? Keine angedockten Rettungsshuttels? Das wäre für NASA und ESA wohl allein ein KO Kriterium.
• Etwas Bullshit-Bingo ist auch dabei. "Graphene enhanced transparent aluminum"? Ein einzelnes Ionentriebwerk, ohne Angaben, wo ein solch großes her kommen soll?
• Kein Link zu einer Website, zu technischen Details oder Papers. Keine eigene Expertise oder track reckord. Dafür erst einmal Links zu Patreon und zum eigenen Shop...

Fazit: als Fingerübung von SpaceX Fans hoch interessant.
Aber die Chance auf Umsetzung diese speziellen Konzept ist gleich Null.

PS:
Sollte Starship regelmäßig und günstig fliegen sind viele lustige/erstaunliche Konzepte möglich.
Zuerst dürfte ein extra ausgestattetes Starship selbst als eine temporäre Weltraumstation genutzt werden. Selbst damit kann man schon viel erreichen.

Warum hat Pirx das Thema von den Konzepten Raumstationen nach hier verschoben?
Das macht aus meiner Sicht garkeinen Sinn, eben weil es KEIN offizielles SpaceX-Konzept ist, also ist es aus meiner Sicht in der Rubrik SpaceX falsch.

Bitte wieder zurückverschieben, da es wie gesagt keine SpaceX-Planung ist sondern ein eigenes Konzept auf SS/SH-Basis.

Das Konzept kommt mir vor wie *aus der hüfte geschossen* . Nicht ganz durchdacht und zu früh veröffentlicht.
SpaceX selbst wird es so wohl nie bauen, könnte sich aber möglicherweise dazu bereit finden, es hoch zu transportieren wenn auch der Starship-Umbau bezahlt wird.
Für künstliche Schwerkraft auf jeden fall um größenordnungen zu geringer Durchmesser. 2.Stufe nicht wiederverwendbar, keine Abdeckung der viel zu großen Fenster möglich und zahlreiche andere Mankos (s.a. post von #Sensei!)

@MH-Space: Hier im Forum hat es sich als praktikabel erwiesen alle Themen, die eine wesentliche Schnittmenge mit SpaceX haben, im SpaceX Unterforum zu diskutieren.
Egal ob es außerdem noch etwas mit bemannter Raumfahrt zu tun hat, Bücher über SpaceX, Meldungen zum Unternehmen oder eben ein Konzept sind.

es ist eine vollständige Umkonstruktion des Spaceships nötig um diese Station in einen Orbit zu bringen (wobei ein reines Einweg-Starship auch für andere Anwendungen noch interessant sein dürfte)

Im Grund wird ja "nur" die Nutzlastsektion vom Starship weggelassen, außerdem die Flaps und die Sealevel-Raptoren. Die Headertanks braucht man mangels Landefähigkeit auch nicht. Man braucht also eigentlich nur einen fliegenden Wasserturm ala SN5/SN6. Für mich sieht das weniger nach Umkonstruktion sondern mehr nach "die Hälfte einfach weglassen" aus.
Die Idee, eine expandable Oberstufe auf Starship-"Wasserturm"-Basis für extremst fette Nutzlasten als Alternative zu haben, finde ich grundsätzlich schon ziemlich cool.

Es gibt anscheinend keine 'rescue to ground' Fluchtmöglichkeit? Keine angedockten Rettungsshuttels? Das wäre für NASA und ESA wohl allein ein KO Kriterium.

Ja, tatsächlich müßten immer 3 Crew-Dragons mit voller 7-Sitze-Konfiguration als Rettungsboote angedockt sein bei einer ca. 20 köpfigen Besatzung.

Ein einzelnes Ionentriebwerk [...]

Hier frage ich mich, ob ein solches überhaupt ausreichen würde, wenn man Weltraumschrott ausweichen muß, was ja regelmäßig nötig ist. Wäre ein Ionentriebwerk für sowas schnell genug?

Sollte Starship regelmäßig und günstig fliegen sind viele lustige/erstaunliche Konzepte möglich.
Zuerst dürfte ein extra ausgestattetes Starship selbst als eine temporäre Weltraumstation genutzt werden. Selbst damit kann man schon viel erreichen.

Volle Zustimmung. Für mich ist Skylab immer noch die faszinierenste Raumstation aller Zeiten gewesen, die ebenfalls eine "SLSS" gewesen ist und bei manchen Eckdaten bis heute nicht übertroffen wurde.

Den meisten vermutlich bekannt, aber im Skylab gab es auch diesen "Rundlauf":

Zitat von: Sensei am 12. Januar 2021, 01:32:55

es ist eine vollständige Umkonstruktion des Spaceships nötig um diese Station in einen Orbit zu bringen (wobei ein reines Einweg-Starship auch für andere Anwendungen noch interessant sein dürfte)

Im Grund wird ja "nur" die Nutzlastsektion vom Starship weggelassen, außerdem die Flaps und die Sealevel-Raptoren. Die Headertanks braucht man mangels Landefähigkeit auch nicht. Man braucht also eigentlich nur einen fliegenden Wasserturm ala SN5/SN6. Für mich sieht das weniger nach Umkonstruktion sondern mehr nach "die Hälfte einfach weglassen" aus.
Die Idee, eine expandable Oberstufe auf Starship-"Wasserturm"-Basis für extremst fette Nutzlasten als Alternative zu haben, finde ich grundsätzlich schon ziemlich cool.

Mit vollständig bin ich wohl übers Ziel hinausgeschossen. Ich wollte verdeutlichen, dass es nicht Trivial sein wird und durchaus noch einmal Kapazitäten binden wird.
Es werden auch nicht nur Dinge weg gelassen, sondern das Starship soll (deren Vorstellungen nach) zusätzlich gekürzt werden. Man muss auch schauen ob man die Schubstruktur noch überarbeiten und da etwa Gewicht einsparen kann (es gibt keine SL-Triebwerke mehr). Außerdem ist eine Nutzlast mit Überhang auch nicht ganz trivial.
Das ist alles machbar. Aber eben nicht nebenbei mal eben so erledigt.

Ein einzelnes Ionentriebwerk [...]

Hier frage ich mich, ob ein solches überhaupt ausreichen würde, wenn man Weltraumschrott ausweichen muß, was ja regelmäßig nötig ist. Wäre ein Ionentriebwerk für sowas schnell genug?

Ja, für den Normalfall reicht das. Solche Warnungen werden eher Tage als Stunden vorher heraus gegeben.
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@ Rundlauf/Zentrifuge/..

Skylab hatte dabei nur 6.6m Durchmesser. Eine solche Station soll 13m Durchmessen einnehmen.
Da soll (wohl) dann mehr als nur ein Rundlauf hinein.
Aber man  wird sicherlich keine 1g Abteilung aufbauen. 0.1g passen da schon eher.

Ich bezweifle das man hiermit viel mehr als 200t ins LEO bekommt, aber ansonsten schon interessant, es hindert ja niemand daran mit separaten Starshipflügen weitere Ausrüstung noch zur Raumstation zu bringen, da wäre auf jedenfall mal Wasser, Sauerstoff und Stickstoff und natürlich Treibstoff.
Aber auch andere Ausrüstung kann nachträglich angeliefert werden.

Einen Durchmesser von 13m halte ich hingegen leicht für machbar, aber diese Fensterfront ohne Schutzklappen eher nicht.
Bei 300kW und einer Ausströmgeschwindigkeit von knapp 30km/s bekommt man ca. 20N Schub.
Bei 300t Stationsmasse bekommt man ein dV von ca. 5,7m/s pro Tag, ich habe aber keine Ahnung ob das genug ist um z.B. auf 500km Höhe reicht um die Bahn zumindest zu halten.

Festzuhalten bleibt:
Ein durchaus interessantes und ausbaufähiges Projekt, an dem aber wohl noch einiges verändert werden müßte bis es einmal sinnvoll eingesetzt werden könnte.

[...] es hindert ja niemand daran mit separaten Starshipflügen weitere Ausrüstung noch zur Raumstation zu bringen, da wäre auf jedenfall mal Wasser, Sauerstoff und Stickstoff und natürlich Treibstoff.
Aber auch andere Ausrüstung kann nachträglich angeliefert werden.

Als Orientierung hier nochmal ein Vergleich zwischen Skylab und ISS:

Aufbauflüge:
* Skylab - 1
* ISS - ca. 40
-> Faktor 40

Bewohnbares Volumen:
* Skylab - 280qm³
* ISS - 935qm³
-> Faktor 3,3

Natürlich kann man die beiden Stationen nicht einfach so vergleichen, alleine was die Erfahrung, den Technologiestand und die Langzeithaltbarkeit betrifft. Trotzdem liegt beim Verhältnis zwischen Aufbauflügen und bewohnbarem Volumen mehr als eine ganze Größenordnung dazwischen. Das zeigt, daß man mittels Superschwerlastträgern wie der Saturn V bzw. hoffentlich bald dem Starship in völlig anderen Dimensionen denken kann, und bei letzterem auch in völlig anderen - niedrigeren - Preisregionen.

Was im oberen Konzept völlig fehlt sind Kollektorflächen um die Wärme loszuwerden.
Auch sind die 300kW sicher nicht das ende der Fahnenstange, da geht sicher noch deutlich mehr.
Den Gedanke den Antriebsteil um Orbit zu "Parken" und später weiter zu verwenden finde ich gut, konsequenterweise kann man auch so eine verkürzte Oberstufe als Nutzlast eine leere Tankeroberstufe drauf packen vielleicht mit dünneren Tankwänden und nur mit 1 oder 2 (=Redundanz) Vakuum Raptoren.
Das gibt dann im Oribt vollgetankt faktisch eine Oberstufe die in der Lage ist so eine voll beladene Raumstation zumindest bis in einen Marsorbit zu bringen.

Ich hoffe wirklich das wir es sehen werden wie sowas real wird.

Was im oberen Konzept völlig fehlt sind Kollektorflächen um die Wärme loszuwerden.

Bei der ISS hat man für den "westlichen" Teil der Station die Wärmekollektoren, so dass man die überschüssige Wärme ins All abgeben kann. Aber der russische Teil hat Wärmetauscher und deutlich kleinere Radiatoren - v.a. in Form der typischen weißen, glatten Flächen - direkt an den Modulen dafür. Was spricht also bei der SLSS dagegen, die Wärme ähnlich wie bei den russischen Modulen auch über Radiatoren an der Außenhülle abzugeben?

Die müsste man doch außenbündig kontruieren können, also dass dass sie nicht weiter rausragen als der Rest der Hülle. Aber würden diese Radiatoren an der Außenhülle die Hitze beim Start ins All überstehen, wenn sie dabei nicht separat durch irgendwelche Abdeckungen geschützt wären?

... Aber der russische Teil hat Wärmetauscher und deutlich kleinere Radiatoren - v.a. in Form der typischen weißen, glatten Flächen - direkt an den Modulen dafür. ...

Das war der erste Modul und brauchte beides:
Solarpaneel und  Wärmetauscher.
Beides war dann mit dem Ausbau nicht mehr nötig, bis dahin aber schon..., wie eine erste Lampe, die man beim Einzug braucht .   

Gruß, HausD

Ich kann durchaus verstehen, warum euch dieses Konzept zunehmend gefällt.
Aber ich glaube nicht, daß dabei die durchaus vorhandenen Vorteile die praktischen Nachteile so groß überwiegen.
Wenn man unbedingt eine SLSS will, ist ein 9m-Starship-Oberteil vollkommen ausreichend. 13m-Raumstation wird kurzfristig sicher nicht gebraucht. Mittel- bis langfristig hat eine Raumstation ohne künstliche Schwerkraft keine große zukunft.
Ist eine 9m-Station wirklich nicht ausreichend, kann ohne weiteres ein 2., 3. usw. Starship angedockt werden. Das hätte dann auch den Vorteil einer durchaus möglichen künstlichen Schwerkraft.
Statt der Entwicklung eines vollkommen neuen 13m-Teiles mit all den dann notwendigen Umbauten an SS/SH wäre dann schon eine *Bigelow*-Station praktischer.
Nicht umsonst wird hier immer wieder der Vergleich mit Skylab u.ä. gebracht, das Konzept so wie es jetzt ist, ist *alte Raumfahrt*

Wenn man unbedingt eine SLSS will, ist ein 9m-Starship-Oberteil vollkommen ausreichend. 13m-Raumstation wird kurzfristig sicher nicht gebraucht.

Kommt ganz drauf an, wofür man eine künftige Raumstation bzw. mehrere künftige Raumstationen künftig nutzen möchte. Das Potenzial für touristische Zwecke und deutlich umfangreichere Forschung im All sind aus meiner Sicht nicht zu unterschätzen.

Mittel- bis langfristig hat eine Raumstation ohne künstliche Schwerkraft keine große zukunft.

Dahingehend sind wir uns einig. Deshalb ja auch der Drehbare Ring in der SLSS, um künstliche Schwerkraft für Pflanzen, Tiere und Menschen zu erzeugen.

Ist eine 9m-Station wirklich nicht ausreichend, kann ohne weiteres ein 2., 3. usw. Starship angedockt werden. Das hätte dann auch den Vorteil einer durchaus möglichen künstlichen Schwerkraft.

Das würde jedoch 2-3 wertvolle Starships im Orbit binden, was kostentechnisch wieder schlecht wäre. Denn dafür sind die Starships sicher nicht gedacht.

Statt der Entwicklung eines vollkommen neuen 13m-Teiles mit all den dann notwendigen Umbauten an SS/SH wäre dann schon eine *Bigelow*-Station praktischer.

Welche Umbauten am SH meinst du? Laut dem Konzept ist am SH dafür garnichts nötig, sondernman würde diese einfach 1:1 nutzen.
Und beim Starship stimme ich Prodatron voll zu, dass es sich hierbei nicht um einen Umbau handeln würde sondern dass man einfach den oberen Teil (Lebenserhaltungssysteme, Schlafbereiche, Wohnbereich, Toiletten, Andockvorrichtung, etc.) sowie die Header-Tank inkl. sämtlicher Lande-Ausrüstung weglassen würde. Die so entstehenden "2. Stufen" wären also verglichen zum normalen Starship wohl sogar vergleichsweise günstig zu haben.
Und die Entwicklung des SLSS mit 13m Durchmesser ist einfach eine Gegenrechnung von Nutzen zu Kosten. Wenn der Nutzen entsprechend hoch ist, dann rechtfertigt dies auch entsprechende Kosten. Wie gesagt: Das Thema Tourismus und deutlich mehr Forschung ist nicht zu unterschätzen - v.a. Ersteres verspricht hohe Rendite!

Nicht umsonst wird hier immer wieder der Vergleich mit Skylab u.ä. gebracht, das Konzept so wie es jetzt ist, ist *alte Raumfahrt*

Nur haben Skylab und SLSS außer dem einfachen Start nicht viel miteinander gemein. Eine alte Postkutsche und ein heutiger Postlieferwagen haben auch beide vier Räder...

Aber ich glaube nicht, daß dabei die durchaus vorhandenen Vorteile die praktischen Nachteile so groß überwiegen.
Wenn man unbedingt eine SLSS will, ist ein 9m-Starship-Oberteil vollkommen ausreichend. 13m-Raumstation wird kurzfristig sicher nicht gebraucht. Mittel- bis langfristig hat eine Raumstation ohne künstliche Schwerkraft keine große Zukunft.
[...]
Das hätte dann auch den Vorteil einer durchaus möglichen künstlichen Schwerkraft.

Mit absoluten Werturteilen muss man vorsichtig sein. Letztendlich ist alles nur eine Abwägung...

Ein SLSS soll etwa ein doppelt so großes Volumen wie ein Starship. Außerdem ist der Außendurchmesser beim SLSS wesentlich größer (28m vs 40m) und damit eine Gravitationszentrifuge etwa 40% besser nutzbar.
 
Die Frage ist einfach: Überwiegt der Nutzen eines größeren Volumens (u.a.) die Nachteile der Kosten der notwendigen Umkonstruktionen an der 2. Stufe?

Reicht ein umgebautes Starship schon so gut als Station dass man eine Zwischenstufe wie ein SLSS überspringen kann um danach direkt zu großen, im LEO zusammen gebauten Stationen zu wechseln?
Ich bin der Ansicht, dass man diese Fragen noch nicht 100%ig beantworten kann.

Und die Entwicklung des SLSS mit 13m Durchmesser ist einfach eine Gegenrechnung von Nutzen zu Kosten. Wenn der Nutzen entsprechend hoch ist, dann rechtfertigt dies auch entsprechende Kosten. Wie gesagt: Das Thema Tourismus und deutlich mehr Forschung ist nicht zu unterschätzen - v.a. Ersteres verspricht hohe Rendite!

Beim Thema "13m" und "Tourismus" muß ich gerade auch wieder an Skylab denken: Dort kam ja der Verdacht auf, daß die Raumkrankheit durch ein großes Innenraumvolumen verstärkt wird, weil man sich dann wohl noch orientierungsloser fühlt als in einer kleineren Kapsel.
Daher mußten die Astronauten bei den späteren Skylab-Missionen erstmal noch nach dem Andocken eine zeitlang im Apollo-Raumschiff bleiben, bevor in den (auch für heute immer noch) riesigen Skylab Orbital Workshop gewechselt wurde. Ob das wirklich so ist oder damals nur Zufall war, daß den Astronauten schlechter wurde als üblich, weiß ich allerdings nicht (denn eigentlich könnte das ja auch bedeuten, daß einem bei einer EVA erst recht übel wird, aber vielleicht ist das nicht vergleichbar, weil ein Raumanzug selber wie ein kleines Mini-Raumschiff wirkt).