Mit der SLS Rakete (365 ft) eine Zentrifuge für Astronauten transportieren?

Hallo, ich bin sehr Raumfahrtbegeistert und recherchiere viel im Internet herum. Momentan schwingt mir diese Frage im Kopf herum (Überschrift) und ich dachte mal mich hier zu registrieren.

In ein paar Jahren soll die bisher größte Rakete einsatzbereit sein. Das SLS-System soll, in ihrer größten Variante, eine Nutzlast von mehr als 130 Tonnen und 10m im Durchmesser in den Orbit transportieren können. Wenn man diese Raktete benutzt um ein bemanntes Raumschiff zu bauen könnte man doch eine Zentriefuge, um künstliche Schwerkraft zu simulieren, mit 10m Durchmesser transportieren? Ich weiss nicht wie weit die Forschungen dort sind, ich hatte irgendwann mal gelesen das mindestens ein Radius von 15m nötig ist um den Körper nicht durcheinander zu bringen, dann müsste aber die Zentriefuge einen Durchmesser von 30m haben.

Im ziemlich realistischen Film, 2001 Odyssey, ist eine kleine Zentriefuge von ca. 10m Druchmesser im Raumschiff eingebaut. Mit der Größe der neuen Rakete könnte man wohl theoretisch fast das komplette Besatzungsmodul ins All befördern, nachdem alles sorgfältig auf der Erde konstruiert und gebaut wurde. Ein solches Konzept könnte nützlich sein um in die Tiefen des Alls vorzustoßen, denn eine kleine Raumkapsel (z.b. Orion) ist dafür undenkbar. Am Heck ist ein kleiner Nuklearreaktor mit einem VASIMR-Antrieb und für die Stromversorgung welcher durch ein Gestänge von angeordnete Treibstoff(Sauerstoff)-Tanks von dem Besatzungsmodul getrennt ist ... fertig ist die Discovery. Sinnvoll wäre vielleicht noch ein Dockingstutzen vorne am Besatzungsmodul, um große Nutzlasten z.b. zum Mars zu transportieren, aber 1:1 würde man dieses Schiff wohl eh nicht nachbauen weil alleine die Sache mit den Gondeln sehr umständlich ist wenn es Raumanzüge mit Jetpacks gibt. Die Größe des Computers (HAL) könnte auf einen Quantencomputer treffen, welcher bei großen Entfernungen sehr nützlich sein könnte. Also dieses Konzept scheint bisher vielleicht das beste zusein?

Bilder dazu:





Wenn 10m für eine Zentriefuge ausreichend wären(?) dann wäre die SLS-Rakete der Schlüssel. Wird man dann ein großes Raumschiff bauen oder eher einzelne Module zum Mars schicken? Was meint ihr?
Das wird am Ende eine Kostenfrage sein. Ich bin auf diesem Gebiet kein Experte, aber; schickt mein einzelne Module zum z.b. Mars muss man kein großes und teures Raumschiff konstruieren dessen Betriebskosten noch fast im verborgenen sind (hohes Risiko[?]). Aber man muss ständig neue Booster entwickeln diese die Fracht aus der Erdumlaufbahn bringen müssen und nicht wiederverwertbar sind. Ein Raumschiff könnte gleich alles mitnehmen, ist wiederverwertbar das es alles aus dem Orbit abholen kann, besitzt mit einem Nuklearreaktor und kann eine Besatzung beherbergen.

Vor ein paar Jahren hatte ich von dem NAUTILUS-X Projekt gehört, aber keine Neuigkeiten mehr gefunden.
Bild dazu:

Es sollte ein Demonstrator einer Zentriefuge an die ISS angedockt werden, bzw schon längst angedockt sein. Auch darüber finde ich keine Neuigkeiten, wurde er auf der Erde schon gebaut oder war das ganze nur ein Gedankenspiel?

Die SLS Block 2 Cargo ist eine extrem starke Rakete:

Hi Turrican2k, willkommen im Forum.

ich glaube nicht, dass es so schnell künstliche Schwerkraft an der Innenwand von Röhren geben wird, nicht bevor man in der Lage ist im Weltraum zu bauen. In wie weit 10 Meter schon genügen können dir andere Leute hier im Forum sehr viel bessere antworten Geben als ich. Man darf aber nicht vergessen, dass 10 Meter Außenhülle, nicht 10 Meter Durchmesser an der Innenseite bedeuten. Es lohnt sich aber auch immer die Suchfunktion des Forums zu benutzen. Die meisten Themen wurden schon lang und breit diskutiert und zu fast jeden Thema gibt es schon einen Thread. Für dich interessant sind vielleicht die momentan 16 Seiten lange Diskussion im Thread Künstliche Schwerkraft.

Es gibt aber ein sehr einfach umzusetzendes Konzept für künstliche Schwerkraft im Weltraum, bei dem zwei Module mit einem Seil verbunden werden und umeinander Rotieren. Hier ein Bild aus dem "Mars Direct"-Konzept:



Die eine Seite kann bewohnt sein, die andere muss nur ein großes Gewicht haben, z.B. eine alte Raketenoberstufe. Diese Art künstliche Schwerkraft zu erzeugen gibt Dir einen viel größeren Radius und damit einen deutlich kleineren Kotzfaktor.

Bei nur 10 Metern Durchmesser dürfte den Astronauten wegen der flotten Rotation schnell schlecht werden, da braucht es schon mehr. Ein mit einem Gegenstück verbundenes System wäre da wesentlich einfacher zu realisieren. Du hast als Beispiel die Discovery gebracht, ich kontere da mit der Leonov.

Guten Morgen!

Bei all den Konstruktionsvorschlägen mit riesigen rotierenden Teilen an ansonsten nicht rotierenden Raumfahrzeugen frag´ ich mich immer: Wie schmiert man das? Wie bekommt man das druck-dicht an der mechanischen Schnittstelle? Wie will man einen jahrelangen zuverlässigen Betrieb sicherstellen?

Gruß  Pirx

Hallo Pirx,
1990 habe ich ein Kugellager einer deutschen Firma vorgestellt bekommen, das vakuumdicht und dauerlaufgeeignet war, garantiert 15 Jahre... Da wurde aber auch Zentrifuge noch nicht so wie heute geschrieben (Zentriefuge)...

Gruß, HausD

Tja, aus einem Papier, das sich mit O`Neill-Zylindern beschäftigte, hab ich noch im Kopf, dass mehr als eine Umdrehung pro Minute den Körper auf lange Zeit gesehen verwirren. Dazu kommt bei einem Durchmesser von 10 Metern der verhältnismäßig große Unterschied zwischen wirkender Schwerkraft auf Fuß- und auf Kopfhöhe. Wobei ich bezweifle, dass letzteres stark ins Gewicht fällt, wenn man mit einer Umdrehung pro Minute arbeiten würde.
Was ich mich aber eher frage: wo ist der Nutzen? Bisherige Aufenthalte auf der ISS und MIR haben gezeigt, dass der menschliche Körper durchaus mit Schwerelosigkeit zurechtkommt, warum also Geld für eine Zentrifuge aufwenden?
P.S.: Nautilus-X war afaik kein Projekt sondern mehr ein Konzept...

Bisherige Aufenthalte auf der ISS und MIR haben gezeigt, dass der menschliche Körper durchaus mit Schwerelosigkeit zurechtkommt, warum also Geld für eine Zentrifuge aufwenden?

Also das sehe ich etwas anders. Während man dem Verlust von Muskelmasse ja noch einigermaßen durch stundenlanges tägliches Training begegnen kann, lässt sich dem Verlust von Knochenmasse während eines längeren Weltraumaufenthaltes gegenwärtig nicht vorbeugen.
Von "zurechtkommen" würde ich da weniger sprechen als vielmehr von "gegenwärtig tolerierbar".
Wenn man sich trotz des Trainings dann auch noch anschaut wie Astronauten und Kosmonauten nach ihrer Rückkehr "dahängen", wäre es schon erstrebenswert die physische Fitness zu verbessern. Nicht wenige können nach der Landung noch nicht einmal eine Minute lang aufrecht stehen, ohne ohnmächtig zu werden. Gut, das hat mit den Knochen nix zu tun aber ob Muskeln oder Knochen...nach einer Marslandung fängt wohl die physische Arbeit ja dann erst an, auch wenn dort bekanntlich eine geringere Schwerkraft herrscht.
Der Verlust von Knochengewebe von bis zu 1,5% pro Monat , den man in 3-4 Monaten erleidet, ist schon tough und scheinbar ist dies erst nach 2-3 Jahren auf der Erde auch erst wieder ausgeglichen.

Der NautilusX-Ring sollte übrigens auch nur 9m Durchmesser haben. Der Zweck war auch nicht das Stehen sondern vielmehr das Schlafen bzw. das Ruhen/Freizeit. Auch sollte der Ring nicht am Stück hochgebracht werden, sondern inflatable, also aufblasbar sein, womit sich die Eingangsfrage eigentlich erledigt hätte. Man könnte diese Vision auch komplett ohne SLS prinzipiell noch immer verwirklichen.....wenn eben Geld und ausreichend Interesse vorhanden wäre.

...lässt sich dem Verlust von Knochenmasse während eines längeren Weltraumaufenthaltes gegenwärtig nicht vorbeugen.

Ich habe jetzt gelesen das man raus-gefunden hat das getrocknete Pflaumen dagegen sehr gut helfen.
Und hier hab ich auch schnell den Link gefunden: http://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20150023015

Ich habe jetzt gelesen das man raus-gefunden hat das getrocknete Pflaumen dagegen sehr gut helfen.
Und hier hab ich auch schnell den Link gefunden: http://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20150023015

Klingt vielversprechend, aber ich bin skeptisch. Versuchsergebnisse mit Mäusen lassen sich sehr oft nicht auf den Menschen übertragen, das Genom ist doch recht unterschiedlich.

Da müssen menschliche Probanden ran, also sollte da schnellstmöglich eine Kiste davon zur ISS geschickt werden. Aber Vorsicht, zuviel Trockenpflaumen hat gewisse Nebenwirkungen, da könnten die Astronauten ihren eigenen "Raketenantrieb" entwickeln. 

Klingt vielversprechend, aber ich bin skeptisch. Versuchsergebnisse mit Mäusen lassen sich sehr oft nicht auf den Menschen übertragen, das Genom ist doch recht unterschiedlich.

Da müssen menschliche Probanden ran, also sollte da schnellstmöglich eine Kiste davon zur ISS geschickt werden. Aber Vorsicht, zuviel Trockenpflaumen hat gewisse Nebenwirkungen, da könnten die Astronauten ihren eigenen "Raketenantrieb" entwickeln. 

Ja davon habe ich auch "gehört". 
Spaß beiseite, es wäre auf jeden Fall eine einfache Methode um diesem Problem zu begegnen, getrocknete Pflaumen lassen sich gut lagern und sie lassen sich durchaus auch zu Nachtisch verarbeiten was auf langen Reisen auch die Moral hebt. Jetzt wieder back to topic. :-)

Guten Morgen!

Bei all den Konstruktionsvorschlägen mit riesigen rotierenden Teilen an ansonsten nicht rotierenden Raumfahrzeugen frag´ ich mich immer: Wie schmiert man das? Wie bekommt man das druck-dicht an der mechanischen Schnittstelle? Wie will man einen jahrelangen zuverlässigen Betrieb sicherstellen?

Gruß  Pirx

Die technischen Probleme sind kein Showstopper. Ich frage mich bei sowas eher, warum man nicht einfach das gesamte Fahrzeug rotieren lässt. Mir erscheint das wesentlich sinnvoller und einfacher. Die einzige Einschränkung ist, dass ohne Unterbrechen der Rotation Dockingvorgänge nur an der Rotationsache möglich sind und auch Antennen entlang dieser Achse ausgerichtet sein müssen. Damit kann man problemlos leben. Teilweise Rotation macht meiner Ansicht nach nur bei Raumstationen Sinn, die auch permanente Mikrogravitation bereitstellen sollen.

Wie bekommt man das druck-dicht an der mechanischen Schnittstelle?

Das wurde zuletzt erst letztes Jahr im Thread "Künstliche Schwerkraft" diskutiert.
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=8140.msg344267#msg344267
Vakuumdrehdurchführungen gibt es ja schon seit geraumer Zeit, aber gerade die reibungsfreie Magnetflüssigkeitsdichtung kannte bis dahin auch nicht. Ob eine Hochskalierung für so einen Fall machbar/sinnvoll ist, kann ich nicht beurteilen. Wäre auf jeden Fall eine sehr interessante und elegante Lösung.

"Reibungsfreie" Magnetflüssigkeiten sind nicht ganz reibungsfrei. Da wird Material in einer Flüssigkeit bewegt, was sich größtenteils in Kontakt zueinander befindet. Dazu kommt dann noch die Viskosität der Trägerflüssigkeit. Das mag in kleinen Versuchsanordnungen sich "spielend leicht" drehen. Hochskaliert sehe ich da ernste Probleme. Man stelle sich (nur um mal eine Zahl zu nennen) ein Ringförmiges Lager von 5 Meter Durchmesser vor.
Und nicht zu vernachlässigen sind auch die vermutlich ständigen Vibrationen, die bei einer großen Anlage schon mal im mm Bereich sein könnten, vermute ich. Da der Abstand der "Lagerschalen" zweckmäßigerweise auch nicht sehr viel größer sein kann (Positionierungskraft), gibts da sicher unerwünschtes partielles Zusammenbacken und Lösen der Teilchen.
Eine Magnetflüssigkeit zu entwickeln, die in einem irrsinnig große Temperaturbereich arbeitet, setze ich mal voraus, ohne da viel Hoffnung zu haben.

Könnte bitte ein Mod das e bei "Zentriefuge" in der Threadüberschrift entfernen? 
Danke.
LG, Mim

Dem Menschen wird in einer Zentrifuge mit kleinem Durchmesser auf Dauer schlecht wegen der Corioliskraft.

Der Hauptgrunfd für das "Schlechtwerden" ist die Diskrepanz zwischen den "Erfahrungen" von Auge / Nystagmus und Innenohr / x-y-z-Schnecke, die zu einer "Ich habe mich vergiftet" und dem Magem entleeren führen.
Wenn das Sehen durch verdunkeln keine Reize mehr liefert und den Kopf nicht heftig/ruckartig bewegt, ist dieser unangenehme Effekt auf ein Minimum reduzierbar.

Gruß, HausD

Laut dem Odyssee Roman ist der Durchmesser der Discovery Zentrifuge tatsächlich 10m, die erzeugte Schwertkraft ist allerdings nur auf Mondniveau also nur ca 1/6G.

Die Rotation beträgt ca 6 Umdrehungen pro Minute. Also noch im Bereich wo die Corioliskräfte spürbar wären. Afaik sind sie erst ab 2 Umdrehungen pro Minute angeblich vernachlässigbar.

Könnte bitte ein Mod das e bei "Zentriefuge" in der Threadüberschrift entfernen? 
Danke.
LG, Mim

Erledigt.  Pirx

Auch von mir Danke

..., lässt sich dem Verlust von Knochenmasse während eines längeren Weltraumaufenthaltes gegenwärtig nicht vorbeugen.

Meines Wissens kann man dem Knochenmasseverlust vorbeugen, nämlich mit Rüttelplatten. Das wird auf der ISS nur nicht gemacht, um die ganzen Mikrogravitationsexperimente nicht noch mehr zu stören. Manche laufen davon schon nur Nachts, weil die Raumfahrer zu sehr an der Station rumwackeln.
Bei einem längeren Raumflug mit Fokus auf gesunde Astronauten könnte man die Rüttelplatten natürlich einsetzen und damit auch den Knochenmassenverlust eindämmen.

Zitat von: Doc Hoschi am 15. Februar 2016, 12:04:12

..., lässt sich dem Verlust von Knochenmasse während eines längeren Weltraumaufenthaltes gegenwärtig nicht vorbeugen.

Meines Wissens kann man dem Knochenmasseverlust vorbeugen, nämlich mit Rüttelplatten. Das wird auf der ISS nur nicht gemacht, um die ganzen Mikrogravitationsexperimente nicht noch mehr zu stören. Manche laufen davon schon nur Nachts, weil die Raumfahrer zu sehr an der Station rumwackeln.
Bei einem längeren Raumflug mit Fokus auf gesunde Astronauten könnte man die Rüttelplatten natürlich einsetzen und damit auch den Knochenmassenverlust eindämmen.

Wann ist Nacht auf der ISS? :-)

Na, das ist doch klar: Nacht ist, wenn die Besatzung schläft. 

Man könnte mit der heutigen Technik durchaus eine große Zentrifuge bauen. Zehn Module mit fünf Meter Durchmesser und einer Länge von acht Meter zu einem "Ring" angeordnet und fertig ist die rotierende Raumstation.

Man könnte mit der heutigen Technik durchaus eine große Zentrifuge bauen. Zehn Module mit fünf Meter Durchmesser und einer Länge von acht Meter zu einem "Ring" angeordnet und fertig ist die rotierende Raumstation.

So in etwa?

http://cdn2.spiegel.de/images/image-779721-galleryV9-xdyn-779721.jpg

Das Raumschiff aus dem Film Interstellar von Chris Nolan

Guter Film So in etwa, oder so wie in meiner Skizze:
https://www.dropbox.com/s/6m0mxzl4wz3yfox/untitled.png?dl=0

Bild einfügen geht für mich scheinbar nicht...