SpaceX Marsbasis - Diskussion

- man braucht daher eine Solarfläche (PV) mit einer Leistung von 602kW (meint er kWp?)
...
- alleine 8 Cargo Starships wären nötig, nur um eine solche PV-Anlage zum Mars zu bringen

Er meint, daß SpaceX wohl nicht an einen Nuklear-Reaktor drankommt, weshalb sie es mit PV machen müssen.

Zugegeben, das klingt für mich von den Größenordnungen her korrekt, ich bin sogar erstaunt, daß nicht eher mehr PV-Leistung benötigt wird.

Ja, das soll wohl 600kWp (beziehungsweise 600 kWp_Mars) heißen.

das mit den 8 Cargostarships haut vorn und hinten nicht hin. Selbst wenn man NICHT von Dünnschichtzellen ausgeht:

4 x Wechselrichter mit 150kWp (a 100kg) = 400kg
2000 x 300W PV Module (sehr schwere Bauweise, Hagelfest ect, ohne Untergestell; a 25kg): 50t
Einfaches Untergestell: 10t
Kabel + staubfester Schrank für WR etc: ~ 10t
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~70t für eine 600kWp PV Anlage. Bei Dünnschicht macht man da kaum die 30t voll.
Das passt, samt verlegetechnik und Rover alles in einen FrachtStarship.

*The angry Astronaut* hat ein neues Video in youtube reingestellt: "Mars direct 3.0"
Darin geht es um eine neue Idee (hauptsächlich) von Robert Zubrin, Treibstoffsparender und sicherer bemannt auf dem Mars zu landen.

Bin gestern auch erst über das selbe Video gestolpert 
Muss dich nur (leicht) korrigieren:
Mars direct 3.0 kommt von Miguel Gurrea (Mars society).


Dieses basiert aber direkt auf Mars direct 2.0 (und 1.0) von Robert Zubrin.
PDF zum Mars Direct 2.0 Konzept.


Ich muss mich noch durch beide durcharbeiten.
ABER zwei Dinge lassen sich jetzt schon herausstellen:

- die Treibstoffproduktion für den Rückflug ist beim SpaceX Projekt wirklich eine Schwachstelle. Und für den Rückflug der Crew wird theoretisch wirklich nur ein kleineres Raumschiff gebraucht.

- dieser deutlich komplexere Ansatz widerspricht aber fundamental dem KISS (Keep it simple) Prinzip: Mehr Technik zu entwickeln, neue Raumschiffe zu bauen, mehr was kaputtgehen kann und getestet werden muss.

Ich glaube das ganze hat den Denkfehler das man von 1 Schiff ausgeht was hin fliegt und demnach wieder zurück muss.

Eine bemannte Mission zum Mars ist doch im Grunde nicht vorstellbar ohne dort irgendeine Infrastruktur zu haben. Es bringt ja nichts da wie beim Mond hinzufliegen und nach kurzer Zeit wieder umzukehren. Und selbst wenn man dies vorhätte, würde man sicherlich wesentlich höhere Anforderungen an Backup Systeme erstellen. Niemand schickt Menschen zum Mars mit einem Plan das Sie nur (mal übertrieben gesagt) nur ein paar Tage überleben können. Eine Infrastruktur wird man aber nicht mit einem Starship hinfliegen. Und egal wie lang die Treibstofferzeugung braucht, das erste Raumschiff was da unbemannt landet, wird kaum wieder zurück kommen können.

Wenn man das also annimmt, ist es gar nicht so unwahrscheinlich das durchaus einige Starships auf dem Mars rumstehen und Material geliefert haben, bevor eine bemannte Mission überhaupt losfliegt. Da die Starships ohnehin auf Massenproduktion ausgelegt werden, ist das auch recht unproblematisch.

Überlegen wir mal weiter in welcher Reihenfolge man dies tun würde. Wenn man weiß das der Treibstoff ein Problem ist, würde man wahrscheinlich die Produktion recht früh ankurbeln, wodurch es nicht weiter dramatisch wäre, wenn die Produktion lang dauert, da man automatisch genug Vorlauf hätte um locker genug produziert zu haben, bevor das bemannte Starship überhaupt startet.

Somit sehe ich für den Beginn der bemannten Missionen keinerlei Notwendigkeit. Ob es später einmal einen Punkt gibt, wo man aus Effizienz Gründen solch ein kleines Gefährt baut ist wieder ein anderes Thema, das wäre durchaus denkbar. Aber das ist dann noch sehr lange hin.

Was mich wundert ist - man macht sich Gedanken (nicht nur hier), mit wieviel Schiffen man hinfliegen sollte, was dort mit ortsansässigen Heinzelmännchen schon vorher gebaut werden müßte und mit dessen Funktion man fest rechnet, aber hallo!

Aber wie sieht es denn mit solch anscheinend nicht erwähnenswertem Vorgang wie der Landung aus? Ich hatte grad in "... in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)" geschrieben - wären da nicht superexakte Messungen am Landeort nötig? Wenns geht mit einem extra Rover? Der ausschließen kann, daß sowas wie mit dem Maulwurf oder mit Spirit passiert?
Ja, ok, die Landebeine werden später anders aussehen. Aber wo ist der Kompromiß zwischen "kann jede Situation abfangen" und "oha, wird etliche Tonnen schwerer" ?

Was kommt billiger - dieser zusätzliche Rover oder ein umgefallener Zulieferer, dessen  kostbare Brühe im Marssand versickert oder wo Maschinen als Schrott in der Gegend verstreut werden?

Und beim Wiederstart - wieviel hochgeschleuderte Brocken hält ein Vakuumtriebwerk aus ?
Nein, das will ich garnicht wissen...

Ich schätze mal sie werden sich an den Gegebenheiten orientieren.
Sie werden versuchen Methalox auf dem Mars herzustellen. Wenn das nicht, oder nicht ausreichend, klappt, den fehlenden Treibstoff mitbringen oder überhaupt umdenken (müßen) und vielleicht eben doch mit einem kleineren und leichteren Schiff fliegen, notgedrungen eben dann wieder mal einige Jahre später.
Wenn das SpaceX macht, wird es eben wie bei SX üblich ablaufen: man probiert so lange bis es klappt.

Wenn das SpaceX macht, wird es eben wie bei SX üblich ablaufen: man probiert so lange bis es klappt.

Das kann ich nicht glauben. Die "Scherze im Hinterhof" zur Zeit kann man sich erlauben, obwohl da garantiert mehr Gedanken und Sorgfalt dahintersteckt, als es uns erscheint.
Da sagt sich noch jeder "Ok ist ja sein Geld und etwas zugebuttert von der Nasa".

Aber am Mars sind das andere Dimensionen, sowohl in Material als auch in Planung und Berechenbarkeit. Da muß weitestgehend alles klappen, weil sonst langfristige Planungen durcheinanderkommen, was immer auch mit Geldverlust verbunden ist. Von kritischen, ja lebensbedrohlichen Versorgungslagen mal abgesehen.

Ich finde Starship insgesamt eher ungeeignet als Mars - Vehikel.

Es gibt keinerlei Abbruchsmöglichkeit, weder beim Start noch bei der Landung, der Schwerpunkt ist zu viel hoch für den Mars (Curiosity kann per Design 45% Neigung, was kann das Starship?), es braucht zu viel Treibstoff, es "riskiert" seine überlebenswichtigen Triebwerke bei der Landung und beim Rückstart, es ist schlicht ein gigantischer Single Point of Failure.

Wenn ich eine Kapsel mit LAS habe (z.B. Orion), ein funktionieredes Transfer-Verhikel (z.b. Copernicus B aus dem Constellation- Programm) im LEO, einen eigenen Lander mit Treibstoff für Abort (siehe Apollo) am Transfer- Verhikel, dazu ein bereits am Mars befindliches und funktionierendes Habitat inkl. Energieversorgung und eine vorab gelandete Aufstiegsstufe habe, dann kann ich viele Risiken klären, ehe die Crew überhaupt die Erde verlässt. Mit Starship wird das eher ein wilder Trip ...

Ich halte Starship für eine wichtige Entwicklung (z.B. um die ganzen oben genannten Teile an ihr Ziel zu bringen), aber nicht um damit direkt zum Mars zu fliegen und mit dem Ding dort zu landen.

Es gibt keinerlei Abbruchsmöglichkeit, weder beim Start noch bei der Landung

Von der Erde ok, kein LAS. Aber welches jemals geplante Vehikel hat den am Mars eine Lande- und Startabbruchmöglichkeit?

Zitat von: FlyRider am 18. November 2020, 20:39:47

Es gibt keinerlei Abbruchsmöglichkeit, weder beim Start noch bei der Landung

Von der Erde ok, kein LAS. Aber welches jemals geplante Vehikel hat den am Mars eine Lande- und Startabbruchmöglichkeit?

So viele wurden ja auch noch nicht geplant 

Landungs-Abort am Mars wäre wohl möglich, war bei Apollo ja auch möglich. Gut, das deltaV ist höher, aber vermutlich könnte man das schon irgendwie schaffen. Startabbruch am Mars ist wohl kaum möglich, das sehe ich auch so.

Ich denke halt, dass es sehr, sehr schwer ist, ein "Eines-Für-Alles" Vehikel zu konzipieren, man muss dann viele Kompromisse eingehen, die man bei spezialisierten Landern, Transfermodulen usw. nicht machen muss. Dafür wird natürlich das Missionsdesign komplexer. Ein Starship starten, noch mal auftanken, hinfliegen, wieder tanken und zurückfliegen - das klingt natürlich sehr sexy ... aber ich halte es halt auch für extrem gefährlich.

@FlyRider
 Ersttaten waren im prinzip praktisch immer *wilde Trips*. Das liegt einfach in der natur der sache. Das war beim ersten Planwagen in den Wilden Westen, bei der ersten Lokomotive, den ersten PKW, bei den ersten Flugzeugen, bei Wostok und Mercury und auch bei den ersten Mondlandungen so. Und bei den ersten bemannten Marslandungen wird es genauso sein, ganz egal wer und wie. Das war und ist immer wieder Neuland und entsprechend unkalkulierbar und risikobehaftet. Und je komplizierter, desto fehleranfälliger.
Man kann, und muß, natürlich versuchen die Risiken zu vermindern, verschwinden werden sie nie.
Es ist immer ein Kompromiß zwischen "mach ich das jetzt wo noch vieles nicht ganz klar und *perfekt* ist", oder "plane, teste und konstruiere ich noch wasweißichwielange weiter und dann machen es vielleicht meine Enkel oder irgendein anderer".

Starship ist sicher nicht das optimale Fahrzeug zum Mars und es werden noch viele andere kommen, aber es ist im Augenblick das einzige das uns in absehbarer Zeit einigermaßen zuverläßig da hin bringen könnte.

Jup.
Der letzte Plan der NASA ist von 2009 - und beinhaltet weder bei der Landung noch beim Start vom Mars eine Abbruchmöglichkeit. 
https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Design_Reference_Mission

@FlyRider:
Die Idee (schwerer Lasttransport mit Starship, Personentransport mit hochabgesicherten, mehrfach redundanten Spezialtransportern) ist schon sexy - aber leider auf sicht unrealistisch.

Das Gute beim Starship ist ja auch, dass man es mehrmals am Mars testen wird/muss. Und es dabei so günstig sein soll, dass ein oder auch 5 verlorene Starships noch kein Sargnagel für die Mission wären. Dieses Lehrgeld von vlt 1-2 Mrd $ kann Musk auch noch aus der eigenen Tasche zahlen.

Aber lass so ein von dir vorgeschlagenes 500 Milliarden $ Programm (mit deinen Sicherheitsansprüchen eher 1.000 Mrd $) am Mars versagen. Da können sie froh sein wenn sie noch eine 2. Chance bekommen.

Naja Alepu hat schon recht - es wird immer ein Kompromiß sein zwischen "Ach was, los jetzt" und "Moooment, so geht das aber nicht"
Aber die RahmenBedingungen für den Kompromiß können sich jeden Tag ändern, das muß man auch einbeziehen.

Oder auch ein Kompromiss zwischen "nicht vertretbares Risiko" (wer entscheidet das eigentlich) und "schönes, sicheres Konzept, nur viel zu teuer. Es bleibt eine Phantasie"

Aber die RahmenBedingungen für den Kompromiß können sich jeden Tag ändern, das muß man auch einbeziehen.

Ist natürlich auch eine frage wen ich da hinschicke bzw. wer da fliegt und warum.
Bezahle ich als Staat einen Soldaten und Testpiloten und beordere den da hin, oder fliege ich persönlich als zahlender Privatmann und gehe ganz bewußt ein hohes Risiko ein.
Die Figuren bei Jules Verne haben auch nicht gefragt wie gefährlich das ist.
Ebensowenig wie die gestrigen und heutigen Astronauten! Die brennen darauf wieder und wieder zu fliegen.

Wenn man bei der bemanten Landung ein Problem mit rumfliegenden Steinen hat, ist es vermutlich sehr viel besser die Sicherheit dadurch zu verbessern, indem man einfach acht doppel Superdragos oben einzubauen. Die Haupttriebwerke schaltet dann vor der Landung ab. Um 200t sicher zu Boden zu bringen, sieht das dann so aus:
(Berechnung)
- Leermasse 100t,
- Nutzlast 100t
-> Gewichtskraft am Boden: 200.000kg*3,8m/s²=760kN
-> Schub von 16 SuperDraos=1136kN
-> Schub-Gewichtsverhältniss=1,495
-> Maximale Verzögerung = 1,88m/s²
mit s=a/2*t² folgt:
t; s; V:
  1s;     0,94m;    0,94m/s
  2s;     3,76m;    1,88m/s
  3s;     8,46m;    2,82m/s
  4s;   15,04m;    3,76m/s
  5s;   23,50m;    4,70m/s
  6s;   33,84m;    5,64m/s
  7s;   46,06m;    6,58m/s
  8s;   60,16m;    7,52m/s
  9s;   76,14m;    8,46m/s
10s;   94,00m;    9,40m/s
11s; 113,70m;  10,34m/s
12s; 135,40m;  11,28m/s
Die 16 Triebwerke brauchen dann je Sekunde 493kg Treibstoff.
Im wesendlichen spielt da vermutlich nur die Masse der acht Doppeltriebwerke und deren Tanks und Zuleitungen eine Rolle, der kleinere isp kostet dann vermutlich ca. 2t mehr Treibstoffmasse.

Jup.
Der letzte Plan der NASA ist von 2009 - und beinhaltet weder bei der Landung noch beim Start vom Mars eine Abbruchmöglichkeit. 

Aber die Nasa hatte die gleiche Idee der Risikominimierung:

"Use split-mission strategy to pre-deploy mission hardware to reduce mass and minimize risk to the crew"

Das eigentliche Raumschiff - also das Transfer Verhikel - sollte auch nicht landen:

"dedicated Mars Ascent Vehicle that was to do an Apollo-style Mars-orbit rendezvous with the Earth Return Vehicle, which was to remain in orbit"

Mars direkt 3.0 hat einen gravierenden Haken. Das Mini Starship hat keine redundanten Triebwerke. Ein Ausfall in einer kritischen Phase des Fluges ist sicherer Tod der Passagiere. Das volle Starship hat Redundanz.

Zum Thema Wasser. Der SpaceX Missionsplan enthält Prüfung der Verfügbarkeit von Wasser mit der unbemannten Mission, bevor Menschen fliegen. Wasser ist also gegeben. Das macht Wasserstoff unnötig.

Die Frachtkapazität eines Starship genügt für die Solarzellen. Die Massezahlen in Mars direkt 3.0  sind total überzogen. Der hat wohl mit der Masse von Panels gerechnet, wie wir sie auf Hausdächern installieren.

Ich mag die Idee, Sauerstoff aus CO2 der Atmosphäre herzustellen, das MOXIE Prinzip das der nächste Mars-Rover testen will. Aber nur als Backup, falls die volle Produktion von Methan und LOX doch an irgendeinem Punkt scheitert. Man kann dann den Sauerstoff für den Rückflug herstellen und im nächsten Startfenster nur Methan für den Rückflug als Fracht mitschicken. Dafür dürfte 1 Tanker genügen.

"pre-deploy mission hardware" ist aber auch bei einer space X Mission eingeplant. Ohne ein funktionsfähiges, aufgetanktes, abflugbereites Starship am Mars wird wohl keine Crew von der Erde starten (gibt abweichende Meinungen).

Und natürlich sollte bei der NASA Mission das Earth Return Vehicle im Orbit bleiben. Um von der Marsoberfläche aus direkt zur Erde zu starten würde ein MAV ja extrem groß sein müssen.

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Der hat wohl mit der Masse von Panels gerechnet, wie wir sie auf Hausdächern installieren.

Selbst mit normalen 30kg Modulen bekommt man, wir oben gezeigt, kein Starship voll.

Ich sehs schon kommen - Elon nimmt auch das in die Hand und konstruiert ein Mini-Raumschiff nur für ein paar Astronauten runter und wieder hoch. Und das ist so konzipiert, daß es in wenigen Einzelteilen in SH paßt und am Mars per EVA leicht zusammensetzbar ist. 

Das man mit unbemanten Missionen vorab prüft ob Wasser (im Boden) vorhanden ist, da stimme ich zu, aber vorab schon die Tanks zu füllen ist vermutlich unmöglich, es sei den man hätte vorab jemanden mit einem Raumschiff zu einem der Monde gebraucht (als Schutz vor Strahlung bei Sonnenstürmen) und der oder die steuern dann Erkundungsrover das gezielt in der Lage ist nach Wasser zu suchen.
Was meiner Meinung nach aber passieren wird, dass man die benötigte Infrastruktur, mit der Manschaft der ersten zwei bemanten Starships, machen lässt, das ist einfach zu komplex ohne menschliche Hände.

Zitat

Der hat wohl mit der Masse von Panels gerechnet, wie wir sie auf Hausdächern installieren.

Selbst mit normalen 30kg Modulen bekommt man, wir oben gezeigt, kein Starship voll.

Er sagte in dem Video daß sie 10 Starships für die Solarmodule brauchen. Tatsächlich genügt eines.

Hallo,

auf der gerade beendeten (virtuellen) 52. Lunar and Planetary Science Conference (LPSC) (https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2021/) gab es einen Vortrag von einem Gespann aus Wissenschaftlern und SpaceX-Mitarbeitern zum Thema:

SpaceX Starship Landing Sites on Mars
Seven landing sites in Phlegra and Erebus Montes and Arcadia Planitia, Mars have been selected for further study for SpaceX Starship missions.

SpaceX Starship Landeplätze auf dem Mars
Sieben Landeplätze in Phlegra und Erebus Montes und Arcadia Planitia auf dem Mars wurden für weitere Untersuchungen für SpaceX Starship Missionen ausgewählt.

Link zum Vortrag:  (english)
https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2021/pdf/2420.pdf

Im Vortrag geht es um

a) the engineering constraints, safe surfaces, and ice at the sites,
b) identifies areas that have been judged to be likely safe for landing, and
c) describes the downselection of prospective landing sites.

a) die technischen Einschränkungen, sichere Oberflächen und Eis an den Standorten,
b) identifiziert Bereiche, die als wahrscheinlich sicher für die Landung eingestuft wurden, und
c) beschreibt die Vorauswahl möglicher Landestellen.

Insgesamt wurden 22 Landestellen geprüft und 7 als geeignet eingestuft. Diese müssten nun daraufhin untersucht werden, ob sie auch für eine dauerhafte menschliche Präsenz geeignet wären.


Gruß
SirFalcon

Auch der "Angry Astronaut" hat sich (wieder einmal) so seine Gedanken gemacht über "in 5 Jahren mit Starship bemannt zum Mars"

Er hält das durchaus für machbar, sieht aber noch mindestens 2 Hauptprobleme die noch nicht ganz geklärt sind.
Zum einen die Betankung in der Schwerelosigkeit mit den da sich bildenden Luftblasen und dann die Landung von ça 200 Tonnen durch Atmosphärenbremsung in der dünnen Gashülle des Mars.
Eine Lösung sieht er in der vollen Betankung vergrösserter Headertanks, was dann eine starke Abbremsung mittels der Raptoren ermöglichen würde.
Dahingegen sieht er weder im Flug selbst noch im ça 2jährigen Mars-Aufenthalt für etwa 10 Astronauten pro Schiff gravierende Probleme.

Abgebremst wir fast komplett mit der Luft, selbst mit ca. 1% Luftdichte hat 1m³ Luft in einer geschätzten  Landezone in -4500m Höhe sind das vermutlich ca. 13g.
Bei einem V von 500m/s bedeutet dies, dass ca. 6,5kg (ja m²) auf 500m/s² beschleunigt werden, das erzeugt eine Kraft von 3,25kN/qm. Mit geschätzten 450qm Fläche ergibt das ca. 1,5MN.
Eine Landemasse von 200.000kg erzeugt eine Anziehungkraft von 760kN, also ca. die Hälfte.
Vermutlich wird man ein deltaV von (250 bis 350)m/s mittels Triebwerkenabbremsen müssen, das dürfte unter 1% der gesammten Energie sein die man beim Eintritt abbauen muss.
Aus energetischer Sicht dürfte das eine kleine Übung werden.
Eine Landung auf dem Mond braucht sehr viel mehr Energie.

Wenn ich jetzt alles schreiben müsste, was ich mir so an Gedanken gemacht habe, während das Video lief, brauch ich ne Stunde. Hab ich keine Lust zu, zumal das Video aus meiner Sicht substanzlos ist.

Es ist also ganz einfach eine Crew von 10 Leuten 2 Jahre lang auf dem Mars in einem Starship leben zu lassen und dann wieder zurückzufliegen? Nur landen ist schwer. Meint der das ernst?

Aus meiner Sicht dürfte das Landen am Mars noch eines der kleineren Probleme sein - es ist nicht einfach, richtig, aber wenn man das am Mond kann, dann vermutlich auch am Mars, speziell da das Starship eben für Landungen in Atmosphären gedacht ist. Das delta-V ist zwar höher als am Mond aber selbst die sehr dünne die Atmosphäre nimmt viel Speed weg.

Nur ein (!) für mich kritischer Punkt (von mehreren): Das Thema tanken wird in einem Nebensatz erwähnt, man müsse halt paar Solarzellen mit einem Cargoship zum Mars schicken. So einfach ist das? Ich dachte man braucht dazu u.A. Wassereis, und zwar nicht zu wenig, wenn ich in Summe 1200 Tonnen Methan und LOX produzieren muss. Und weniger wird kaum gehen, der Mars hat immerhin 5 km/s delta-V.

Wer findet das Ein und baut das Wassereis dann ab? Muss man das Eis reinigen und entsalzen? Wer nimmt die Anlagen in Betrieb? Macht das die Crew selbst in der Hoffnung, dass das dann schon funktionierten wird? Sollte so eine Anlage besser redundant sein? Sollte man die Treibstoffproduktion sicherheitshalber nicht schon im Vorfeld starten? Kann man so präzise landen, dass Starship – Treibstoffdepot bzw. Produktion und die Eisvorkommen nahe genug zusammen liegen?  Braucht man externe Tanks oder wird der produzierte Treibstoff direkt in das Starship gepumpt? Usw...

Also von "einfach" und "bereits gelöst" merke ich dar nichts. Manchmal macht er mich wirklich bisschen „angry“, der Astronaut.