Ich bau mir eine Raumstation

Hallo, mich triebt schon lange der Gedanke um, wie man effiezient eine Raumstation realisieren könnte.
Jetzt hat mich in meinen letzten Semesterferien der Ehrgeiz gepackt und hat mich dazu gebracht, an einem Konzept zu arbeiten.
Nun fehlen mir in meinem Konzept aber leider ein paar Fakten.

Wieviel Treibstoff benötigt man mindestens um 5t halbwegs sanft auf dem Mond zu landen? (Die Anreise kann ruhig Monate dauern)
Welchen Durchmesser haben die Nutzlastverkleidungen von den gängien Raketen? (Also wie groß kann man die Module planen?)

Wäre jemand interessiert mir zu helfen?

Faring Durchmesser: Ariane5 - 5,4m , Delta4 Heavy - 5m , SLS Block1 - 5m Block2 8,4m ...


Willst du  nur das endprodukt, diese Mondstation, entwerfen oder auch den speziellen Weg dorthin inc verschiedener Ausbaustufen, Aufbauplan, Raumstation in Lunaren Orbit...?
Weißt du schon, wo du überhaupt hin willst? Wofür soll die Station da sein?
Soll das eine Private oder Staatliche station sein?

Konkreter:

An welchen Antrieb zum Mond hast du gedacht? SEP oder chemisch oder ne mischung aus beidem? Wenn du Personal hin schaffen willst muss es eigentlich chemisch sein.
Hier musst du noch mal strikt den weg von LEO zum LLO trennen vom Weg vom LLO zur Mondoberfläche.

Dann können dir deltaV Charts helfen.
z.b. https://images.raumfahrer.net/up049662.png

Sind zum LLO etwa 4000 m/s und zur Oberfläche dann noch mal 1800 m/s.

(Sollen die 5t reine Nutzlast sein oder ist da die Landefähre ect pp mit dabei?)

Das Endprodukt soll ein Station im Erdorbit sein, die Ressourcen vom Mond verarbeitet. Es soll eine private Station sein, die aber staatliche Institute willkommen heißt und ihnen Dienstleistungen (z.B. ein kleines Labor im All) anbietet.
( in finde es beschämend, dass der reichste Kontinent der Welt, so wenig Zukunftsweisendes zustande bringt)
Die Mondkapsel soll nur Ca. 5t Material vom Mond holen. Für das Gewicht der Kapsel selbst hatte ich5t geschätzt. Der Antrieb soll so gestaltet sein, das der Flug möglichst Billig wird. Daher sollte der Anflug möglichst langsam sein, um wenig Treibstoff zum bremsen zu verschwenden.

 Mit dem Material sollen dann neue Module auf der Station gefertigt werden.
Das Konzept soll nicht nur aus der fertigen Station bestehen, sondern auch den Weg dorthin beschreiben.
(Vielleicht könnte man am Ende, mit der richten Crew, das Projekt auch mal in Angriff nehmen.)

Das DeltaV, das du brauchst, um eine Sonde auf den Mond zu schicken und dann mit rund 5 t Material wieder zurück in den Erdorbit, dürfte summa summarum ähnlich sein, wie wenn du das material gleich von der Erde aus ins All startest. Das einzige, was ansatzweise Sinn ergäbe, wäre ein wiederverwendbarer Mondkomplex, der auf dem Mond Proben einsammelt, sie zu einer Raumstation bringt und nach dem auftanken wieder gen Mond startet. Aber da bräuchte man wohl nicht mehr als maximal 100 kg Probennutzlast...

Für den Start zum Mond, habe ich mit nem "Rail-gun" Abschuss der Sonde gerechnet, um Treibstoff zu sparen. (Da muss natürlich herausgefunden werden, wie sich das mit dem Treibstoff in der Sonde verträgt). Die Sonde sollte dann immer zwischen Mond und Station pendeln.

Eine zugehörige Mondbasis wollte ich vermeiden, damit für den punktgenauen Anflug kein Treibstoff draufgeht. Die Sonde soll nur landen, sammeln, abheben.
Ob man durch mechanisches Abstoßen vom Mond Treibstoff sparen kann?

Meine Überlegung war, wenn man 500kg Treibstoff hin und zurück braucht, könnte man mit einer Falcon 9 Heavy 100Flüge ausstatten und somit 500t Baumaterial besorgen.

ich glaub da hast du GANZ falsche Vorstellungen:

Nur für einen ersten vergleich um die größenordnungen klar zu stellen: Apollos Landemodul wog 15,2t, hatte insg. 10,2 t Treibstoff an bord, kam damit nur bis in den LLO und war nur zum teil wiederverwendbar (voll wiederverwendbar ist noch Energieaufwändiger).

Nutzlast: vlt 500kg

Heutzutage ginge so etwas schon ein wenig effizienter ABER du brauchst immer noch viel mehr Treibstoff als du überhaupt Nutzlast hast.

ps: davon ab - was willst mit Mondgestein im Leo?

Für den Start zum Mond, habe ich mit nem "Rail-gun" Abschuss der Sonde gerechnet, um Treibstoff zu sparen. (Da muss natürlich herausgefunden werden, wie sich das mit dem Treibstoff in der Sonde verträgt). Die Sonde sollte dann immer zwischen Mond und Station pendeln.

...

Hallo RaumRostock,

bei dem Gedanken fehlt etwas: Impulserhaltung zwischen Station und Sonde. Beim Abschuss per Railgun gewinnt die Sonde Impuls ... und die Raumstation verliert gleichviel Impuls. Dann muss die Raumstation selbst wieder beschleunigen, um im Orbit zu bleiben ... mit Treibstoff. Du sparst also nichts.
Du verlierst sogar ... weil jetzt die große, massenreiche Station mit Treibstoff manövriert werden muss, was mehr Treibstoff erfordert, als wenn eine kleinere Masse beschleunigt wird.

Naja Apollo musste ja auch in einer Woche hin und zurück, da geht eine Menge Treibstoff drauf. Außerdem mussten die Astronautn auch wieder auf die Erdoberfläche. Insgesamt soll das LEO-Mondsystem auf Treibstoffreduzierung ausgelegt sein.
Am Mond in teressant sind vor allem Oxide und Metalle.

An dem Problem mit dem Rückstoß feile ich noch. Da ist die größte Unbekannte, wie effektiv die "Rail-gun" Technlogie im All funktioniert. Wenn man die 34 km/s, die man im Labor auf der Erde erreicht, auch nur zu 2/3 erreichen könnte. Dann würde man gleichzeitig sogar die Station durch den Rückstoß beschleunigen können.

http://derstandard.at/2000021897119/Wie-man-auf-dem-Mond-ein-Video-dreht Weiß jemand, wie bei denen der Verbrauch aussieht?

Das ändert aber nichts an der Impulserhaltung. Mit jedem Abschuss änderst du den Orbit der Station, langsamer oder schneller werdend. Man kann jetzt natürlich die Abschüsse kombinieren, an der jeweils richtigen Position im Orbit: Abschuss 1 bremst die Station ... Abschuss 2 beschleunigt sie wieder ... Abschuss 3 bremst sie wieder ... usw.

Oder es wird einfach nur der Wiederstand im LEO ausgeglichen. Die ISS muss ja auch ständig angehoben werden.
Oder man macht den Abschuss senkrecht zur Flugrichtung/parallel zur Erdoberfläche und nimmt die Kursverschiebung in Kauf. Dann müsste die Beschleunigung auch gar nicht so groß sein.

Naja Apollo musste ja auch in einer Woche hin und zurück, da geht eine Menge Treibstoff drauf. Außerdem mussten die Astronautn auch wieder auf die Erdoberfläche. Insgesamt soll das LEO-Mondsystem auf Treibstoffreduzierung ausgelegt sein.
Am Mond in teressant sind vor allem Oxide und Metalle.

Mir ging es hier nur um den Abschnitt Mondorbit - Mondboden - Mondorbit. Für den Rest käme natürlich noch zusätzlicher Aufwand/Treibstoffverbrauch dazu!

Glaub mir einfach wenn ich dir sage: es wäre auf jeden Fall ökonomischer, einen einfachen Veredlungsprozess auf dem Mond selbst aufzubauen. (und selbst dann lohn es sich nicht mal dann, wenn du ganz einfach reine Diamanten extrahieren könntest)


Oder mal um eine Zahl in den Raum zu stellen: du brauchst vlt 15-40 tonnen treibstoff um eine Tonne Mondgestein in den Leo zu bringen.
Dh. mit deiner F9h würdest du etwa 2 Tonnen (sehr unedles) Baumaterial gewinnen können.

Insgesamt soll das LEO-Mondsystem auf Treibstoffreduzierung ausgelegt sein.
Am Mond in teressant sind vor allem Oxide und Metalle.

Ich denke, dieser Gedanke führt zu einer ganz wichtigen Frage: Du bist nur ein einem kleinem Teil des geschürften Mondgesteins interessiert. Warum willst du das für deine Zwecke unbrauchbare Gestein mit viel Aufwand transportieren?

Wäre es nicht deutlich wirtschaftlicher, auf Dem Mond eine Anlage zu plazieren, die die nutzbaren Rohstoffe vom restlichen Mondgestein trennt und dann nur die interessanten Stoffe auf den Weg in den LEO schickt?

Das Credo von Constellation, die auf dem Mond gelandete Masse zu maximieren war garnicht mal so dumm....

Ich bin mir nicht sicher wieviel Mondgestein/staub sich verwerten lässt. Ich bin von etwa 95% ausgegangen.
Ursprünglich wollte ich den ohnehin langsam anflug nur geringfügig mit Treibstoff abbremsen und den Rest, wie bei diversen Marslandungen, mit Ballons abfangen. Für die Rückreise sollten Pneumatikzylinder o.ä. den größten Teil der startgeschwindigkeit Beitragen.

Es sollte vermeiden einen bestimmten Punkt anfliegen zu müssen und damit Treibstoff zu verbrauchen.

Außerdem wird die Wartung problematisch und das schwere Gerät müsste da erst hingeschafft werden.

Andererseits ließe sich dann auch dort eine Abschussvorrichtung aufbauen. Das sind aber wieder 3-4 Raketen mehr -.-

Ich denke, wenn du aus Material, was du "irgendwo" auf der Mondoberfläche zusammenkratzt auch nur 5% verwertbare Rohstoffe gewinnen kannst, dann ist das schon sehr viel.

Angenommen du machst das auf der Erde, was willst du hier aus dem Material sinnvoll herausholen? Sand, evtl. Wasser, Spurenelemente, ok. aber sonst?

Selbst hier, wo man zum Tranport des ausgebaggerten Materials zu einer Verwertungsfabrik nur einen LKW bräuchte, macht das niemand. Falls man auf dem Mond mal eine Wassereismine entdeckt, könnte die Wassergewinnung daraus eine interessante Alternative zum Transport von der Erdoberfläche sein, aber sonst??

Die Ballon-Lösungen bei Marslandungen waren nur für relativ kleine Sonden machbar, daher auch das Skycrane-Verfahren beim Curiosity-Rover. Und Pneumatikzylinder? Woher kommt die Luft/Energie für deren Betrieb? Und die Größenordnung dürfte noch über der einer Railgun liegen.

Sorry, aber ich denke, es gibt dort noch erhebliche "Startschwierigkeiten" für ein derartiges Projekt, jedenfalls mit der heutigen Technologie.

Robert

Um solche Ideen auszutesten solltest du das mal mit Kerbal durchprobieren.
So versteht man am ehesten wieso manche Ideen die man so am Anfang hat nicht sinnvoll sind.

Und ein Grundverständnis in Physik wäre dafür ganz hilfreich (nichts für ungut. Von nichts kommt nichts. ).

Einen Pneumatikzylinder, der 7 Tonnen Augenblicklich auf 4 KILOMETER in der Sekunde beschleunigt wird es wohl nicht so schnell geben - und erst recht nicht noch mit in deine Kapsel passen.

--

Es ist ja nicht so, dass sich darüber Gedanken gemacht hat wie man Mondrecurcen nutzen kann. Im Film "Moon" wird z.b. eine Railgun genutzt um Helium 3 zur Erde zu schießen. Die viele Konzepte für O’Neill-Kolonie holen teile der Baumasse vom Mond. ect pp. ...

Bei der Ballonlösung hatte ich gehofft, dass durch die geringere Anziehungskraft des Mondes größere Sonden möglich sind.
Beim Mondgestein hatte ich halt nur die Stoffzusammensetzung gefunden, die ja zu 95% interessante Stoffe enthält. Natürliche wäre es Energieaufwändiger diese Stoffe zu trennen. So wollte ich in kleinem Maßstab das Silizium für die Herstellung von Solarpaneelen nutzen.

Der Pneumatikzylinder soll ja nicht die vollen 2,3km/s übernehmen, natürlich je mehr, umso besser.
Außerdem bin ich mir mit dem Zylinder auch nicht so sicher. Ich sehe das nur so Black-box artig. Ich habe Energie (Solarpaneel/Batterie/Kondensator) und ein Objekt zum abstoßen. Irgendwie sollte sich da doch eine vorteilhafte Lösung finden, die den Anteil an Verbrauchsmaterialien senkt.

Um solche Ideen auszutesten solltest du das mal mit Kerbal durchprobieren.
So versteht man am ehesten wieso manche Ideen die man so am Anfang hat nicht sinnvoll sind.

Kerbal, ist das ´ne neue interessante Droge?

Moin RaumRostock,

ich hatte vergessen, dass du ja irgendwo landen willst, also müssen die Pneumatikzylinder ja an dem Frachter selbst befestigt sein, und nicht Teil einer stationären Startanlage. Das geht garnicht, wirklich.

Also ich möchte dazu sagen, du hast da eine fixe Idee, die du ziemlich beharrlich verfolgst, sowas kann manchmal auch wirklich sinnvoll und wichtig sein. Aber irgendwann muss man manchmal auch einfach loslassen und sich den Realitäten stellen. Meine Meinung.

Robert

Wollte mein Post gerade edititieren. Das wäre bestimmt eine tolles Forschungsprojekt. Auch wenn der Pneumatikzylinder mehr oder weniger als Synonym für ein mechanisches Abstoßen von der Mondoberfläche stand. Je mehr ich darüber nachdenke, ist es aber momentan eine zu komplexe Aufgabe. Bei der nötigen Beschleunigung würde es wahrscheinlich die ganze Struktur zerfetzen.
Also dann doch eher eine feste Station. Hmpf  Aber hey, ich bin in der Konzeptphase und genau darum wollte ich euer Feedback.


Wie bei den O'Neill Kolonien einfach steuerlose kapseln durch's All zu schießen, finde ich aber auch nicht so gut.
Dann bleibt leider noch das 'klitzekleine' Problem, wie man im Leo dann wieder den Bahnvektor der Station trifft...

Zitat von: holleser am 21. September 2015, 16:25:46

Um solche Ideen auszutesten solltest du das mal mit Kerbal durchprobieren.
So versteht man am ehesten wieso manche Ideen die man so am Anfang hat nicht sinnvoll sind.

Kerbal, ist das ´ne neue interessante Droge?

ja da ist die Droge ,siehe
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=11990.0

Hallo RaumRostock,
vielleicht klickst du dich hier http://www.drg-gss.org/typo3/html/index.php?id=80 mal durch, das ist auch ganz interessant und thematisch recht nah an deiner Idee. Man beachte auch die anderen Artikel und Kategorien, da war auch irgendwo etwas dazu, wie man Mondgestein für eine Raumstationi nutzen könnte...

Hallo twix, die Seite vom drg gss kenne ich schon. Allerdings möchte ich gerne eine große bemannte mondmission vermeiden. (Ich denke die Kosten wären exorbitant.) Und die Lösung mit dem Kevlarsack halte ich auch nicht für die beste.
Auch die coil gun halte ich für sehr gewagt.

Ah, danke akku.

KSP fetzt ja
Zurück zum Thema.
Ne rail-gun auf den Mond zu bringen, halte ich schon für sehr schwierig. Meint ihr es macht Sinn das Material schon auf dem Mond zu "veredeln"?
Ich denke das wäre zu Fehleranfällig und ne dauerhafte bemannte Mission zu teuer.

P.s. ist einer von euch auch dieser Tage in Rostock Beim DGLR Kongress?