Raumschlepper für Servicedienste im All

Wie wohl fast alle mitbekommen haben, ist die Sonde Herschel wegen Verbrauchs der Kühlflüssigkeit außer Betrieb gegangen.

Ich frage mich schon lange, warum man da keinen einfachen Schlepper Konstruiert, der in der Lage wäre z.B. dem Teil neue Kühlflüssigkeit zu bringen oder andere Wartungsoperationen durchzuführen.
Die Technologie dazu, ist doch z.B. durch das ATV schon weitgehend vorhanden. Es ist natürlich klar das das Teil auch betankt werden muss,
aber es müsste doch immer noch erheblich billiger sein, mittels Versorgungsflügen als Nutzlast Treibstoff hoch zu bringen, und nicht jedes mal das ganze drumherum auch noch.
Das teil müsste ja nicht sehr massiv aufgebaut sein, selbst ein kleiner Schub ändert die Geschwindigkeit wenn es nur lange genug läuft.
Oder man baut das sogar so auf, das es eine Antriebsplattform gibt die nur in der Lage ist irgendeiner Ladung einen bestimmten Impuls mitzugeben und dann z.B. ein Roboternutzlast die darauf mitreisen kann. Das hätte auch noch den schönen Nebeneffekt das es weniger neuen Müll im Orbit geben würde.
Falls so ein Ding solarelektrisch angetrieben würde, könnte man damit vielleicht sogar den ein oder anderen Satelliten einfangen und Reparieren oder gezielt zum Absturz bringen.

Edit: Threadtiteltypo angepasst. Gruß  Pirx

Ach, wenn das nur alles so einfach wäre.

Man müsste den zu versorgenden Satelliten erst einmal dafür auslegen.
Irgendeine Vorrichtung für Docking oder einfangen und die Tanks so zugänglich das man sie nachfüllen kann.
Das nachfüllen müsste gegen den Tankdruck erfolgen und dieser muss nachher auch noch vorhanden sein damit es funktioniert.
Das ganze macht den Satelliten deutlich komplexer und auch schwerer.

Und dann braucht man noch ein Versorgungsgefährt, von den Fähigkeiten zum Teil so änhlich wie das ATV. Das ist preislich auch nicht gerade ein Schnäppchen.

Ob sich das ganze finanziell unterm Strich lohnt ist fraglich.
Herschel ist ja an einem der L-Punkte, der Aufwand dorthin zu kommen ist nicht ohne.

Es gibt im LEO / GEO genug Satelliten die deutlich einfacher zu erreichen sind und trotzdem wurde diese Idee nie umgesetzt. Stattdessen hat man den Dingern lieber mehr Treibstoff mitgegeben um die Einsatzdauer zu erhöhen.

Wenn in Zukunft jetzt wirklich die "all electric satellites" mit Ionentriebwerken kommen wird das die Einsatzdauer noch weiter erhöhen, und sich ein nachfüllen noch weniger lohnen.

Alternative wäre noch eine aktive Kühlung, bei der man nicht ein Kühlmittel mitschleppt, das so gut isoliert sein muß, daß es über die Lebensdauer des Satelliten auch kalt bleibt.

Das Herrschel in einem Lx hängt war mir schon klar und das dies natürlich relativ viel dV bedeutet ist schon klar. Den Ansatz den ich da habe ist ja ein zwei gegliedertes System, einen Schlepper der bis auf ein Kopplungssystem für sich selber und vielleicht so was ähnliches wie eine Befestigungsdeck nur noch Antrieb, Tanks für den Eigenverbrauch, Energieversorgung (Solar/Nuklear), Kommunikationssystem und eine Steuerung enthält.
Das Deck könnte dann mit sehr unterschiedlichen Nutzlasten beladen werden, ob das z.B. in einem Satelliten besteht den man z.B. auf L2 schleppt, oder Versorgungstanks für Treibstoffe usw. und/oder ein Roboter ist eigentlich egal. Ist dann natürlich klar das ein Roboter wenn er für eine Mission nich benötigt wird, irgendwo geparkt werden muss. Anbieten würde sich das vielleicht die ISS.

Es wird grundsätzlich immer günstiger sein, die Betriebstoffe gleich beim Start mitzugeben.

Bei Herschel ist das Helium aufgebraucht. Das ist in flüssiger Form ein ziemlich spezielles Zeug, wenig geeignet zum Umfüllen im Weltraum. Man erinnere sich auch an das Betankungsexperiment, neulich auf der ISS, das war ein ganz schön langwieriges Gefummel.

Aktive Kühlung wird kein Helium ersetzen können. Helium ist eben die günstigste Möglichkeit, extrem tiefe Temperaturen zu erreichen. Das Problem bei Helium ist weniger die thermische Isolierung, eher muss man die Verluste minimal halten. Flüssiges Helium lässt sich nicht dauerhaft einsperren.

Beim Thema Helium und Wasserstoff gebe ich dir recht, das Zeug ist sicher sehr schwer händelbar, aber man sollte sich mal überlegen was z.B. Herrschel gekostet hat und jetzt ist er unbrauchbar nur weil kein Kühlmittel mehr drin ist!
Es ist mir natürlich klar, das dies nur dann auffüllbar ist, wenn da von Anfang an jemand daran gedacht hat. Nur eines ist ja wohl klar, falls man einen Schlepper hätte, wäre ein Nachfüllen sicher billiger als ein neuen Satelliten bauen und den in Position bringen.
Eines ist ja wohl klar, den Treibstoff von einem Schlepper und seine Ladung muss man in jedem Fall hochbringen, aber das ganze drumherum wie Triebwerke, Tanks, Kommunikation usw. nicht, die hätte ein Schlepper schon in der Umlaufbahn.
Das mit dem Treibstoff könnte allerdings bei chemischen Antrieben vielleicht ein K.O. Kriterium sein, weil ein Schlepper für seinen Auftrag die Strecke ja zweimal zurück legen muss.
Mit VASIMR dürfte das vermutlich funktionieren,  mit einem ISP von 5000s kommt man mit bei 50% Nutzlast auf ein delta V von fast 35km/s.
Im inneren Sonnensystem sollte das auch mit Solarpannels machbar sein.

Das hört sich an wie eine neue Ausgabe des ewigen Streits über die Wiederverwendbarkeit. Der gesunde Menschenverstand sagt, dass es Sinn machen muss, ein vorhandenes Stückchen Technik weiterzuwenden. Der kühl kalkulierende Ingenieur oder Ökonom rechnet das Ganze durch und kommt zum Schluss, dass es sich eben nicht lohnt.

Ironischerweise macht der einfache "Mann von der Straße" alias "Otto Normalverbraucher" heutzutage in der Regel dasselbe. "Der Fernseher tut es nicht mehr? Weg damit und einen neuen her!" Mobiltelefone werden sogar schon dauerhaft außer Betrieb genommen, nur weil eine neue Generation auf dem Markt ist. So gesehen ist es höchst zweifelhaft, dass sich Konzepte in Sachen Wiederverwendbarkeit bzw. Lebensverlängerung durch Wartung und Reparatur in der Raumfahrt durchsetzen werden.

Apropos Helium: Es wurde bereits diskutiert - das Helium auf der Erde wird allmählich knapp. Von daher wird es bald keine heliumgekühlten Sonden mehr geben.

Mein Passat, Diesel 90PS Bj96, braucht ca. 5,2L/100km, ok, keine eFensterheber & Klima :'(, aber solange ich für 20.000km/a weniger als 2000€ an Reparaturen brauche bin ich immer noch spot billig unterwegs.
Ist schon klar der Vergleich hinkt aber wenn eine Tankfüllung mehr kostet als das ganze Auto, dann würde ich auch ein neues Auto kaufen.
Mit chemischen Triebwerken haben wir genau diese Situation, das rechnet sich eben eher nicht.
Sobald man ein System hat, wo die Tankfüllung auf einmal nur noch 8% kostet, dann muss ich das neu bewerten.
Sobald ein neues System DEUTLICH billiger ist als ein altes System, rechnet es sich sobald eine Kostengrenze unterschritten ist und jedes % weniger, macht eine Umstellung attraktiver.

2014 soll das VF200 bei der ISS getestet werden, wenn das klappt und man damit jedes Jahr keine Tonnen an Treibstoff mehr braucht, wir auch dem letzten klar werden das dies viel billiger ist.
Man schaue sich nur mal an was ein einziger Flug zur ISS kostet, mit einem ATV sind das soweit ich weiß über 400Mill. $ oder €, vielleicht braucht man dann mehr Sonnenkollektoren, aber die werden nicht über Jahre immer wieder neue brauchen.

Ja, über die Autovergleiche haben wir schon ganz trefflich gestritten. Hier trotzdem noch einer (auch hinkend!): Wenn du ein Auto (gebraucht, und hier hinkt es) für 3.000 € kaufst und nach ein oder zwei Jahren für eine Reparatur 2.000 € zahlen sollst, überlegst du dir auch, ob du nicht direkt ein anderes kaufst.

Ob das VF200 sich bewähren wird, bleibt abzuwarten. Möglich ist es, dass es nicht richtig funktioniert oder dass es den Orbit nicht stabilisieren kann, weil es wegen der erwünschten Mikrogravitation nicht lange genug laufen darf.

Ich habe das versucht für die ISS mal nachzurechnen, falls das Teil 4h pro Tag läuft, so bedeutet das bei 288t und 5N Schub das die ISS in 4 Tagen 1m/s gewinnt. Hört sich zwar nach nicht so viel an, bedeutet aber das die ISS nach ca. 30 Tagen von 300km auf 400km steigt. Soweit ich weiß müsste selbst 1h pro Tag ausreichen um die Abbremsung durch die Hochatmosphäre zu verhindern.
Falls der Antrieb ein ganzes Jahr laufen würde, wäre die ISS über 6600km hoch, aber das würde dann doch ganz schön Treibstoff kosten, das müssten etwa 2,9t sein. Für die vielleicht 15m/s die pro Jahr für die ISS nötig sein würden wird wohl nur 90kg sein. Ich habe eben auf der Webseite von Astra gelesen die bei dem System ein Akku verbaut ist der für 15min die 200kW liefern kann.

Möglich ist es, dass es nicht richtig funktioniert oder dass es den Orbit nicht stabilisieren kann, weil es wegen der erwünschten Mikrogravitation nicht lange genug laufen darf.

Bei durchgehendem Betrieb läge die Beschleunigung für Bahnerhalt bei - geschätzt - 40 Nano-g. Das geht im Rauschen der Mikrogravitation unter. Oder vertu' ich mich hier total?

Zitat von: Ruhri am 02. Mai 2013, 20:16:24

Möglich ist es, dass es nicht richtig funktioniert oder dass es den Orbit nicht stabilisieren kann, weil es wegen der erwünschten Mikrogravitation nicht lange genug laufen darf.

Bei durchgehendem Betrieb läge die Beschleunigung für Bahnerhalt bei - geschätzt - 40 Nano-g. Das geht im Rauschen der Mikrogravitation unter. Oder vertu' ich mich hier total?

Ein VX200 hat bekanntlich 5N, das macht bei ca. 288t, 1,77µG.
Aus dem Vergleich würde ich sagen dein wert passt.

Maximal abwegig ist das ganze nicht. Zwar nicht im L2 und auch nicht zum nachtanken.
Aber ich denke mal die Deos Mission ist schon ein erster schritt in diese Richtung.

http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10081/151_read-5173//year-all/

Hallo,
ich bringe diesen Thread mal wieder nach vorne. Durch die Ankündigung der Raumschlepper von Bigelow scheint mir hier etwas Bewegung hineinzubekommen. Weiß jemand ob es schon Studien/Berechnungen gibt ob eine Versorgung von Satelliten mit Helium/Wasserstoff vom Mond aus günstiger wäre als sie aus von der Erde aus hochzuschiessen? Oder gibt es da ggf. einen "Break-even-Point"?

Maximal abwegig ist das ganze nicht. Zwar nicht im L2 und auch nicht zum nachtanken.
Aber ich denke mal die Deos Mission ist schon ein erster schritt in diese Richtung.

http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10081/151_read-5173//year-all/

Nun das Bild auf der verlinkten Seite ist hoffe ich mal nicht Zukunftsweisen, sonst wird das problematisch beim Kampfgewicht der beiden Herren recht und links außen.
Ich denke die freuen sich zuerst mal über den Auftrag, leider vermutlich egal was da bei raus kommt.

Ich mag solche Art von Gesten garnicht.
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Leider fast keine technischen Infos.

Von der Sache natürlich gut, aber wenn der Antrieb auf chemischen Treibstoffen beruht, was anhand das Bildes des Systems zu vermuten ist, ist das schon einer Fehlgeburt.
Man schaue sich doch nur einmal das Bild den Satelliten an, für elektrische Antriebe sind die Sonnenpanel viel zu klein.
Wenn das wirklich was werden soll, braucht man eine Tankstelle im All, z.B. an der ISS angedockt und das Ding braucht wirklich große und leichte Sonnenkollektoren und ich denke VASIMR, alles andere braucht viel zu viel Treibstoff.
Am besten 200kW mit 5,7N Schub bei einem ISP von 50km/s oder 2,85N bei 100km/s. Wo da das Optimum liegt muss natürlich durch gerechnet werden, aber eines ist sicher, bestimmt nicht bei chemischen Antrieben. Das kann doch wirklich nicht mehr so kompliziert sein heute, die ganze Technikbasis ist doch wohl vorhanden?

Anstatt den Schrott abstürzen zu lassen, könnte man das Zeug auch zusammen Parken, vielleicht bekommt man dann in 100 Jahren einen Schrottmond zusammen?

Ich sehe die Probleme weniger auf der technischen Seite. Ja, freilich muß man sich einig werden, wie man den Satelliten o.a. so ausrüstet, daß er "anfaßbar/fixierbar" wird. Ja, Nachtanken ist schwierig, aber auch hier ist es eine Frage der Planung und des kaufmännischen Rechnens und nicht der Technik.

Probleme wird die Bahnmechanik machen. Ein Raumschlepper, mit dem man Aufträge abarbeitet, indem man mal hierhin, mal dahin fliegt, wird noch solange SF sein, bis man wesentlich (!) bessere Triebwerke hat, mit denen man wirklich mit Power die Bahn/Route wechseln kann in einer Zeit, wo sich der Aufwand rechnet.
Rechnen heißt hier -
- wie schnell kann ich einen Sat erreichen. Es nutzt nix, mit den derzeitigen Mitteln unter krampfhafter Ausnutzung von optimalen Bahnen in vielen Tagen zu einem L-Punkt o.ä. zu kommen. Denn dann -
- muß ich auch ein kerniges Lebenserhaltungssystem in den Schlepper einbauen, plus Reserven. Da wird der Schlepper größer und ..... Spirale ....
- wie schnell komme ich zurück zu einer hoffentlich vorhandenen Station mit allen Möglichkeiten des Refresh für Mensch und Maschine.
- Einen Schlepper, der brauchbar ist, kann noch kein Land mal eben aus dem Boden stampfen. Selbst die Russen mit einem kleinen Vorsprung nicht. Wie ist es also mit der internationalen Zusammenarbeit? Wird jedes Land den Schlepper dann mieten können? Wie ist es mit Satelliten, die man aber weniger gern "besuchen" lassen würde?

Vermutlich gibt es noch viel mehr Fragen. Oder aber ich sehe zu schwarz. 

Wieso einen bemannten Schlepper für Arbeiten im erdnahen Raum? Ich denke bis zum GEO sind das unter 300ms, das ist zwar etwas lästig, aber das kann noch vom Boden aus gesteuert werden. Da mit dem Antrieb sehe ich als eigentlich schon gelöst, VASIMR+200kW Photovoltariksystem. Wieviel Masse das Teil hätte weiß ich leider nicht, aber ich denke unter 10kg/kWsollte erreichbar sein, das wären dann 2t für die Energieversorgung und für den Rest vielleicht nochmals 3t. Vielleicht mit Treibstoff usw. zusammen 11,4t?
Bei 5,7N macht das dann: 1,8m/s pro Stunde

Wieso einen bemannten Schlepper für Arbeiten im erdnahen Raum?

Ja dafür braucht man freilich keinen. Bzw. das könnte ein "richtiger" Raumschlepper nebenbei mit abfackeln in komplizierten Notfällen.
Vlt sollte man auch das Gerät eher unter Servicefahrzeug einstufen, Raumschlepper ist ja vlt nicht exakt.
Naja ist eh in 50 Jahren noch nicht zu sehen, glaub ich. Die Entwicklung könnte dann evtl. soweit sein, aber die Bedingungen zur Verwirklichung schwinden von Jahr zu Jahr...

Das sehe ich nicht so, falls Astra 2015 wirklich ein VASIMR VF200 für die ISS liefert, das gut funktioniert und die USA wirklich dadurch 150Millionen Dollar pro Jahr an Kosten für den ISS Lift spart, wird das sehr viel schneller gehen.
Wo soll den da das Problem sein, es gibt nach meinen Informationen schon Systeme die von Hand geführt Roboter steuern können, wo soll den da das Problem sein zwei Roboter-Arme von der Erde aus zu steuern?
Das komplizierteste daran ist nur eines und zwar die Gelenke Vakuum dicht zu bekommen, der Rest geht in unter zwei Jahren.
Mich würde noch nicht mal wundern wenn unsere Roboterhersteller eh schon Vakuum dichte Typen haben, schließlich gibt es sowas wie Vakuum bedampfen usw.
Nicht das dies nichts Kostet, aber gehen tut das sicher relativ leicht. Falls man den Roboter auf eine Schienenkonstruktion drauf setzen kann und er in der Lage daran entlangzufahren, könnte man ihn vielleicht sogar dazu benutzen die Schlepperteile aus Einzelteilen zusammen zu bauen.
Wenn man das gut macht, könnte der Knabe helfen mittels hoch transportierten Teilen nicht nur den Schlepper und seinen Aktionsbereich darauf auszudehnen, sondern auch helfen wertere Schlepper und andere Space Komponenten zusammen zu bauen.
Macht man das geschickt, könnte man mit sowas weit mehr machen, als Satelliten abzuschleppen.
Die Frage ist ja nicht eine Maschine zu haben mit Traktorstrahlen, sondern ein Gerät, das sich im All langsam beschleunigend, mit relativ wenig Treibstoffmasse, bewegen kann. Dinge aufnehmen und mit beschleunigen kann. Montage und Demontagearbeiten vornehmen kann und vielleicht auch noch an dem Schlepper selber rumschrauben kann.

Da mit dem Antrieb sehe ich als eigentlich schon gelöst, VASIMR+200kW Photovoltariksystem. Wieviel Masse das Teil hätte weiß ich leider nicht,

Was Ihr immer alles als schon gelöst anseht....

Was meinst Du denn wie groß (und damit welche Masse) ein Solargenerator mit 200kW sein wird?

Was meinst Du denn wie groß (und damit welche Masse) ein Solargenerator mit 200kW sein wird?

Eben. Dazu sind ja auch anständige Pufferbatterien zu rechnen, besonders bei Betrieb unter wechselnden Bedingungen. Dazu kommt die Spannweite/Ausdehnung der dafür nötigen Zellen. So ein Gerät kann man nicht andauernd hin und her beschleunigen. Was für ein Servicefahrzeug wohl sein muß. Denn da ist Zeit auch Geld.
Deshalb meine finstere Prognose, daß da erstmal entscheidende Fortschritte bei Triebwerken kommen müssen und daß es trotzdem vlt 50 Jahre dauert.

Was die Roboterarbeit betrifft - ich vermute mal, wenn man sich die Robotermontage richtig durchrechnet und dabei nicht nur den rein vor sich hinwerkelnden Roboter sieht, könnte das erschreckenderweise genauso teuer gestalten wie ein EVA-Betrieb. Es wird wohl ein gemischter Betrieb vorerst ökonomischer sein.

Man sollte da auch trennen : Ein Raumschlepper ist was Anderes als ein Servicefahrzeug. Einen Schlepper sehe ich ähnlich wie Klakow - eine (zum Beispiel) Fernraumsonde aufnehmen und mit einem Vasimir o.ä. beschleunigen und dann wieder domoi und bereit für das Nächste. Denn an der Sonde genügt ein kleinerer Antrieb für die "Arbeit draussen". Allerdings nicht mit Solarzellen als Versorgung.

Das mit den Solarzellen ist wie ich mal kurz gegooglet habe, ohne weiteres möglich. Man suche nur mal nach leichten Solarmodulen, da kommt einiges.
Es gibt Typen die sind gerade mal 0,05mm dick. Die Masse bei den Teilen kommt dann wohl vor allem von der Verkabelung, und den Trägern, die Module selber sind sehr leicht.
Derzeit kommt man auf 20,8% Wirkungsgrad, mit einer geschätzten Masse von max. 3kg/L Kollektormaterial, komme ich auf 0,15kg/m² und bei der Solarkonstante von 1,4kW/m², komme ich auf eine Masse von ca. 2kW/kg für die Module alleine. Falls man es hin bekommt, sowas als breite Rollen herzustellen (am besten 5m) und man macht das so das man die Verkabelung über die Ränder macht, könnte man es hin bekommen eine Leistung von vielleicht sogar 1kW/kg hinzu bekommen. Die Stromspeicher die man dann noch benötigt, wären für maximal 1h wenn man im Erdschatten weiter beschleunigen muss.

Für was braucht man den dann noch große Batterieleistungen? Mit so einem System könnte man auch 5MW haben. Mit größeren Triebwerken lässt sich dann ein Schub von 132N realisieren.
Setzt man mal 10t für leere Tanks+Triebwerke+Solarmodule_auf_Trägern an, bekommt man 47,5m/s pro Stunde an Geschwindigkeitszunahme.
Mit 5t Nutzlast+5t Treibstoff sind das immer noch 570m/s pro Tag!
Für was soll man denn da noch 50 Jahre warten?
Die einzige Frage ist, wie man sowas auf dicken Rollen von mehreren Metern Breite herstellen kann, nicht ob.
Das ausrollen könnte man z.B. durch so was ähnliches wie bei einer aufblasbaren Luftschlange machen. Nachdem das Teil aufgerollt ist, verpasst man ihm eine Gitterstruktur und einer Mechanik zum ausrichten. Mit solchen Verfahren kann man auch locker große Massen von 200t vom LEO zum Mars beschleunigen. Damit kommt man mit mehr als 130t am Mars an, inklusive dem Abbremsen ohne die Marsatmosphäre.

Ohje, ich weiß gar nicht wo ich da anfangen soll. Sei mir nicht böse, aber auf Basis von zusammengegoogelten Daten irgendwelcher terrestrischer Solarmodultechnik läßt sich keine Raumfahrt betreiben. Da gibt es Randbedingungen (Temperatur, Strahlung, UV, mechanische Belastungen beim Start) die so trivial nicht sind. Da kann man keine Dünnschichtmodule aus dem Labor mal eben auf flexible Folie gießen und hoffen, daß das funktioniert. Das tuts ja noch nichtmal im kommerziellen Maßstab hier unten....

Wir sollten hier wirklich trennen zwischen Raumschlepper für Beschleunigen von Frenraumkörpern  und R.f.Servicedienstleistungen (s.Überschrift) Beides in Einem geht glaub ich nicht. Vlt sollten wir Letzteres "Raum-Traktor" nennen 
Sowas Ähnliches hier 
Nur kräftiges Triebwerk und einen Truss, wo dann je nach Aufgabe die von Klakow empfohlenen Roboter drangeschraubt werden

Ein Solarzellenmodul der ISS bringt eine Leistung von 25 kW über etwa 60% einer Erdumkreisung und wiegt 17 t. Natürlich benötigt man Energiespeicher und Struktur für die Zellen und die sind deutlich schwerer.

VASIMR ist eine noch unerprobte Technologie, die sicherlich noch viele Verbesserungen/Anpassungen benötigt, bis sie für einen Dauerbetrieb geeignet ist. Da gibt es andere elektrische Antriebe, die weiter entwickelt sind. Allerdings noch nichts in dem nötigen Leistungsbereich.

Man wird also auf chemische Antriebe setzen und hin und wieder ein Tankmodul rauf bringen müssen.