Raumstation bei EML 2

Laut einem Bericht auf Tagesschau.de hat NASA-Chef für Bemannte Weltraumoperationen, William Gerstenmaier eine Machbarkeitsstudie für eine Bemannte Raumstation am Lagrangepunkt L2 in auftrag gegeben.
Dies folgt auf eine Rede Newt Gingrigs in Florida, welcher im zuge des kandidatur Wahlkapft der Republikaner eine Bemannte Station auf dem Mond versprach.
Dieses Versprechen wurde nicht sehr ernsthaft aufgenommen, und Gingrich verlor einiges an Prestige.
So erstaund diese Ankündigung um so mehr, nennt sie doch mit SLS und ORION konkrete Rahmenbedingungen.
Man beachte allerdings das die  Studie zum 1. April bestellt ist. 

http://www.tagesschau.de/ausland/nasa194.html

Eine Station hinter dem Mond? Find ich doof, die armen Astronauten können dann ja gar nicht die Erde nie sehen.

was wäre denn der unterschied zu einer bemannten Station im LEO?

mir fällt ein:

1. mehr Treibstoffbedarf für den Transport von allen benötigten Ressourcen und für den Aufbau.
2. weniger Treibstoffbedarf für Bahnerhalt  (obwohl L2 soweit ich weiß ja nicht stabil ist, sind die notwendigen delta-vs sicher ziemlich klein)
3. keine Ausweichmanöver
4. funkkommunikation von L2 zu Erde nur über mehrere Satelliten möglich?
5. Kein Schutz vor Strahlung durch Erdmagnetfeld
6. Kein Tag/Nachtwechsel, nahezu ständige Stromversorgung außer dem verhältnismäßig kurzen Durchlauf des Mondschattens (grob gerechnet 1h, und das nur einmal im Monat)

Was für Unterschiede fallen euch noch ein?

Mir fiele ein nicht ganz unwesentlicher Vorteil ein:

Direkter Einschuss von ~20t Einheiten mit dem SLS. Warum wäre das ein Vorteil? Mit 20t Einheiten haben NASA und Co schon viel Erfahrung (ISS Module, ATV, ...) bzw. werden einige Einheiten dieser Größe gerade entwickelt (Orion, Bigelow Module, ...) oder ließen sich in Zukunft in dieser Größe verwenden (rudimentäre Mondlander, Tiefraum Habitate, Exkursionsmodule für Asteroiden ...). Und mit dem SLS (und einer "kleinen" Oberstufe auf Centaur Basis) ließe sich ein damit ein standardisierter Transport zum Assemblierort erreichen, der:

- eine relativ große Startrate des SLS ermöglicht.
- eine Langzeitlagerung von allzu großen Mengen kryogenen Treibstoffen im LEO unnötig macht, weil ja direkt zum L2 (oder auch L1) eingeschossen wird.

Also ich denke L1 oder L2 wären das ideale Sprungbrett und Erprobungsfeld für weitere Exkursionen ins Sonnensystem, gerade weil Tiefraum Bedingungen herrschen würden bei gleichzeitiger schneller Abbruchmöglichkeit und weil die gesamte Startinfrastruktur für zukünftige Missionen zu Asteroiden, Marsmonden und Co mit so einem Projekt schon geschaffen und intensiv erprobt wird und dann eigentlich "nur" mehr die (20t) Module für die jeweiligen Missionen fehlen würden.

Mir fällt höchstens ein, daß man dort vor Radiostrahlung von der Erde vollkommen abgeschirmt wäre. Ob das für radioastronomische Beobachtungen so wichtig wäre?

Der Artikel nennt mögliche Fernsteuerung von Monderkundungsrovern auf der Mondrückseite. Aber dafür wäre doch ein Satellitennetzwerk gut.

Gruß

Führerschein

Was soll das bringen?
Eine bemannte Raumstation baut man ja vor allem um Experimente ohne die störende Schwerkraft durchführen zu können. Von daher bringt L1 / L2 hier keinen Vorteil.

Dafür beträgt die Nutzlast nur einen Bruchteil dessen was man in den LEO transportieren kann. Außerdem ist ein guter (und schwerer) Strahlungsschutz nötig da man sich außerhalb des Erdmagnetfelds befindet.

Wenn man unbedingt eine Daseinsberechtigung für SLS finden will fallen mir sinnvollere Dinge ein.
Wie wäre es mit einem SLS Start eine Station mit >100t in den LEO zu schießen? Von der Größe her ähnlich wie damals Skylab.
Die verwendet man dann ein paar Jahre und wenn der Reparaturaufwand überhand nimmt versenkt man das Ding und startet das Nächste.
Von dem Verhältnis Kosten / Forschungszeit wäre das wahrscheinlich deutlich sinnvoller als die ISS, bei der 2,5 Leute laufend nur mit der Instandhaltung beschäftigt sind.

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ich verstehe das so, dass eine Station bei L2 oder L1 notwendige Bedingung für eine dauerhaft bemannte Mondbasis wäre.

Waas ja auch sinn macht, wenn man sich das so überlegt, dass es für jeden Abschnitt ein separates Fahrzeug gibt:

Erde-Erdorbit: Großes DV, Wiedereintritt für Astronauten usw
Erdorbit-L2: Keine Landefunktion notwendig, kein Widereintritt, viel Transportraum, Treibstofftransport
oder direkt Erde-L2
Mondbasis-L2:hier bräuchte man nur ein sehr kleines Shuttle, das weder Wiedereintritt noch große G-Kräfte aushalten muss

@Fabi

Leider hat halt das SLS mit seinen gewaltigen Fixkosten keine Daseinsberechtigung, wenn nur alle paar Jahre ein 100t Modul raufgeschossen wird. Für einen reinen LEO Betrieb ist das SLS einfach zu überdimensioniert, da man für eine vernünftige Startrate die nötige Menge an Hardware nicht bauen kann. Beim Shuttle hatte man zB. einen Fixkostenanteil von gut (wenn ichz mich nicht irre) 80%, die man zahlen musste egal ob das Shuttle nun startete oder nicht. Das SLS kann und wird nur dann annähernd ökonomisch vernünftig fliegen, wenn man oft (zB. 4x pro Jahr) startet, wo man wiederum beim Problem der Nutzlast wäre, das man aber dann umgehen könnte, wenn man eben zB. 2x Orion, 1x ATV und 1x Stationsmodul startet. Aber halt zu L1 statt in den LEO.

Im übrigen sehe ich ein einer L1/L2 Station primär kein Experimentierfeld für 0g Experiemnte, sondern als Basis für den Zusammenbau von Modulen (und sei es das Wiederbetanken eines Mondlanders), als Erprobungsstation für Tiefraum Flüge, ...
Desweiteren müsste man so ein Ding ständig bemannt halten...

Fragt sich nur noch wer das ganze finanzieren soll, bei der politischen & finanziellen Situation in den nächsten Jahren ist die Wahrscheinlichkeit groß das diese Idee genauso im Sande verlaufen wird wie Constellation.
Die ISS hat so wie sie heute dasteht etwa 130 Milliarden $ gekostet, da diese Projekte technisch nicht gerade einfacher sind ist mit ähnlichen Kosten zu rechnen.

Ich persönlich würde auch eine Station bei L1 / L2, eine Basis auf dem Mond und einen Flug zum Mars gut finden. Nur scheint heute niemand bereit zu sein dafür das nötige Geld auszugeben.

Von daher glaube ich kaum das diesem Politikergeschwätz außer ein paar Alibi-Studien irgendetwas folgt.

Zur Raumstation: es handelt sich dabei um die ISS-EP, welche aus Teilen bestehen soll, die auf den Modulen der ISS bestehen sollen. Hier der Thread im Forum: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=10522.0

@Fabi

Da hast du schon recht. Es ist ja schon bezeichnend, dass man bei einem Großprojekt wie dem SLS noch nicht mal weiß, was man mal damit machen möchte bzw. die Anwendungsszenarien mit dem jetzigen Budget einfach eine zu geringe Startrate bei zu hohen Flughardwarekosten vorsehen (meiner Meinung nach).

Nach meiner Einschätzung hätte eben so ein L1/L2 Ansatz noch die eheste Chance auf Verwirklichung, wenn man davon ausgeht, dass:

- 4 Starts des SLS pro Jahr in etwa den Shuttle Starts/Jahr entsprechen könnten (wird natürlich verkompliziert wegen der nicht-Wiederverwendbarkeit der Triebwerke, eine Oberstufe etc.)
- die Module nicht unähnliche, sowohl von der Struktur als auch den Kosten, denen der ISS sind und v.a. evtl. an internationale Partner gegen Beteiligung ausgegeben werden können
- das ganze nach oben hin skalierbar ist, d.h. mit 2 zusatzlichen Starts des SLS lassen sich zB. ein leerer Mondlander und Treibstoff zu L1 bringen, was dann zB. die Europäer/Russen/Japaner/Inder bauen und finanzieren.

So ließe sich so ein Programm mit grob den selben Kosten jährlichen vorantreiben wie die letzten 15 Jahre auch die ISS. Aber das ist mehr Wunschdenken

Nein es handelt sich hier nicht unmittelbar um die von sf4ever verlinkte Raumstation. Es handelt sich um eine neuere (erneute) Machbarkeitsstudie.
Bevor verwirrung entsteht. Die Idee einer solchen Station ist bei weitem nicht neu, und die verlinkten dokumente werden mit sicherheit hier eine Rolle gespielt haben.
Aber schauen wir uns doch mal an worum es sich hier handelt:
Der eingangs genannte Bericht geht auf eine Kolumne bei Space.com zurück.
http://www.space.com/14518-nasa-moon-deep-space-station-astronauts.html

Welche wiederum auf einem Memo von William Gerstenmaier vom 3. Februar basiert.

Dieses Memo nennt ziele und Ramenbedingungen der neuerlichen Machbarkeitsstudie.
Nun kann so eine Machbarkeitsstudie Alles sein, vom einfachen Propagandablättchen über fundierte Entscheidungsgrundlagen bis hin zu umfangreicher Grundlagenforschung und entwurf möglicher systeme.
Maßgeblich dafür was so eine Studie leisten kann ist die Finanzierung und vor allem der anberaumte Zeitrahmen.
Wenn man nun die Fakten sieht, also das das memo vom 3. Februar ist, und ein Abgabedatum als 1. April (bzw. bei Space.com 30.März) genannt wird, muss man feststellen das diese Machbarkeitsstudie wohl eher politisch motiviert ist als alles andere.
Vor allem in anbetracht bereits vorliegender (verlinkter) Studien.

Festzuhalten bleibt nur noch, das in besagtem memo von bereits konkreten Plänen für eine frühe  ORION mission zu L2 gesprochen wird. (was man dabei denkt ist jedem selbst überlassen )

Eine Station in L2 mit der einzigen Motivation dem SLS Arbeit zu geben, scheint mir etwas wenig Grund zu sein, sie zu bauen.

Den Artikel, zu dem Raziel verlinkt hat, finde ich recht interessant. Er nennt astronomische und radioastronomische Beobachtungen. Ob da der Vorteil der abgeschirmten Erde groß genug sein kann, um das zu rechtfertigen?

Das Bild der Lagrange-Punkte mit den Äqui-Gravitationslinien in dem Artikel finde ich toll. Einen echten Nutzen einer Versorgungsstation in L1 oder L2 kann ich mir aber erst dann vorstellen, wenn Treibstoff vom Mond dorthin gebracht wird für Mondlandungen und Fernflüge. Also im Rahmen eines großen Langzeitkonzepts.

Auch die Idee einer Orion-Mission zum L2-Punkt finde ich interessant. In dem Punkt müßte man doch auch Asteroidenmaterial finden können. Dann hätte man Material, das nicht durch die Erdatmosphäre oder einen Aufschlag auf den Mond gegangen ist. Das könnte die einfachste "Asteroidenmission" sein.

Gruß

Führerschein

Er nennt astronomische und radioastronomische Beobachtungen. Ob da der Vorteil der abgeschirmten Erde groß genug sein kann, um das zu rechtfertigen?

Dafür braucht man aber keine (wie auch immer aussehende) bemannte Station. Es wäre deutlich einfacher & günstiger einen entsprechend ausgestatteten Satelliten zu starten und am L1 / L2 zu platzieren.
Es kommt ja auch keiner auf die Idee das man die ISS braucht zur Erdbeobachtung, für diesen Zweck sind unbemannte Lösungen deutlich effektiver.

Das ganze bemannt aufzuziehen macht erst Sinn wenn es dort etwas sinnvolles gibt das die Astronauten dort tun können. D.h. eine Tätigkeit die eine so hohe Flexibilität erfordert das Maschinen sie nicht so einfach durchführen können.

Rein für Beobachtungs-Missionen lohnt sich das nie.

Dafür braucht man aber keine (wie auch immer aussehende) bemannte Station. Es wäre deutlich einfacher & günstiger einen entsprechend ausgestatteten Satelliten zu starten und am L1 / L2 zu platzieren.

Ich sehe das auch so. Der Artikel erwähnte aber Zuammenbau und Service von Geräten mit bemannten Orion-Missionen. Astronauten könnten eventuell sinnvoll sein beim Zusammenbau großer Strukturen für Radioteleskope. Eine dauerhaft besetzte Station braucht man dafür nicht.

Übrigens, sehe ich das richtig, daß die Rückkehr zur Erde mit einer Kapsel mit Hitzeschild wie die Orion von jedem L-Punkt sogar weniger Schub erfordern würde als aus LEO? Man müßte sich ja nur in der richtigen Richtung aus dem L-Punkt bugsieren und fällt dann zur Erde. Richtigen Punkt treffen für Eintrittswinkel mal vorausgesetzt.

Hallo Freunde!
Hat sich schon einmal jemand mit den Zeiten beschäftigt, die für ein moderates Zurückfallen vom Lagrange-Punkt auf die Erde notwendig sind. Sicher ist es ein Gleichgewicht zwischen Verpflegungsmenge für das langsame Zurück"fallen" und dem mit Treibstoff möglichen "schnellen" Zurückfliegen.
Essen und Trinken sind eben nicht das Problem bei unbemannten Missionen...
meint HausD

Hallo

Auch die Idee einer Orion-Mission zum L2-Punkt finde ich interessant. In dem Punkt müßte man doch auch Asteroidenmaterial finden können. Dann hätte man Material, das nicht durch die Erdatmosphäre oder einen Aufschlag auf den Mond gegangen ist. Das könnte die einfachste "Asteroidenmission" sein.

L2 ist keine Senke im Potentialfeld, er ist noch nicht mal stabil. Selbst wenn dort etwas ist, treibt es langsam weg. L2 ist dann eher sogar gerade leer. Es ist ja auch kein stationaerer Punkt im Raum/Sonnensystem, sondern nur im mit dem Mond rotierenden Erde-Mond-System.

Ich bin mit der Materie nciht ganz so vertraut - deshalb stelle ich einfachmal eine Frage in den Raum: Was genau bezeichnet L1 bzw. L2 ? 

Nochmal hallo ...

Übrigens, sehe ich das richtig, daß die Rückkehr zur Erde mit einer Kapsel mit Hitzeschild wie die Orion von jedem L-Punkt sogar weniger Schub erfordern würde als aus LEO? Man müßte sich ja nur in der richtigen Richtung aus dem L-Punkt bugsieren und fällt dann zur Erde. Richtigen Punkt treffen für Eintrittswinkel mal vorausgesetzt.

Das trifft nicht zu. L2 rotiert mit dem Mond um die Erde und ist nicht inertial stationaer. Bei L2 ist man, wie der Mond selbst auch, auf einem ordentlichen Orbit um die Erde mit all der Geschwindigkeit, Energie und Drehimpuls.

Nachdem ich die Nummerierung auch nicht mehr zuordnen konnte, habe ich nochmal geschaut:
L1 liegt zwischen Sonne und Erde - hier heben sich die Gravitationskräfte von Sonne und die entgegen wirkende von der Erde im richtigen Entfernungsverhältnis auf und die Umlaufzeit des Körpers bei L1 ist die der Erde. Das wiederum heisst, dass der L1 Körper durch die Erde etwas abgebremst wird, woher sicher auch manchmal von einer gebundenen Rotation gesprochen wird.
L2 liegt jedoch von der Sonne zur Erde aus gesehen hinter der Erde liegt und so die von Schillrich geschriebenen Effekte eintreten. L3 ist viel zu weit weg, als dass er für die Raumfahrt mit Besatzungen eine Bedeutung haben kann.
Gruß HausD

Die Lagrangepunkte gibt es sowohl im System Erde-Sonne als auch im System Erde-Mond. Die stabilen Punkte sind L4 und L5. Hier ein Bild von Wiki beim System Sonne-Erde:

Und hier ein Bild vom System Erde-Mond:

Super - wieder was gelernt - Danke! 

Mein Dank an Schillrich.

Das mit dem leeren L2 ist jetzt klar. An den Gravitationslinien sieht man, daß er nicht stabil ist. Das wären nur L4 und L5. Ich hatte fälschlich angenommen, daß die Definition eines L-Punktes die Stabilität einschließt.

Aber der andere Punkt mit der Rückkehr. Das sehe ich noch nicht als einen "ordentlichen" Orbit. L2 hat die gleiche Winkelgeschwindigkeit wie der Mond. Ein stabiler Orbit (wenn nicht durch den Mond gestört) hätte aber weiter draußen eine niedrigere Winkelgeschwindigkeit. Aus dem Punkt heraus müßte man sich durch das Schwerefeld des Mondes mit minimalen Steuerimpulsen in Richtung Erde lenken lassen können. Das ist allerdings nicht das, was ich bei meiner Frage angenommen hatte, meine Annahme war insofern falsch.

das stimmt vermutlich. sobald man sich ein bisschen vom l2 punkt wegbewegt landet man zwangsläufig in einem Erdorbit dessen Perigäum vermutlich weit unterhalb der Mondbahn läge. Jedoch könnte es auch sein, dass man eher in einen Mondorbit gelangt.

Geht es jetzt um eine Raumstation im L2 des Erde-Mond-Systems oder des Erde-Sonne-Systems?
Nach Schillrichs Posting ja eindeutig Erde-Mond. Im tagesschau-Artikel steht jedoch nur L2.