Aufblasbare Module - inflatable habitats

Nachdem ja leider sowohl die NASA, wie Bigelow mit ihren durchaus ambitionierten Plänen schon vor Jahren die Arbeit daran eingestellt haben, ist jetzt wieder zunehmend die Rede von aufblasbaren Modulen.
Mit neu entwickelten Materialien und Methoden will z.B. Sierra Space (LIFE-Habitat) sowohl weltraumgebundene, wie oberflächenbasierte Module herstellen und damit u.a. Raumstationen und Marskolonien ausrüsten.
Speziell mit Hilfe der nun anstehenden Schwerlastträger können dann auch großformatige Module in den Weltraum und bis zu anderen Planeten gebracht werden. Diese Wohneinheiten werden dann im entfaltetem Zustand bis zum mehrfachen des ISS-Volumens einnehmen und einen zumindest ebenbürdigen Schutz vor z.B. Mikrometeoriten und harter Strahlung bieten.
Da sie schon im zusammengefaltetem Zustand alle wesentliche Inneneinrichtung, Überlebensausrüstung u.ä. enthalten könnten, sind sie damit auch den vor Ort erst mühsam zu bauenden 3D gedruckten Gebäuden weit überlegen, die zu ihrer Errichtung u.a. auch noch massiver Infrastruktur und sehr viel Energie bedürfen.



https://en.m.wikipedia.org/wiki/Inflatable_space_habitat

https://sierraspace.com/space-destinations/life-space-habitat

Lockheed Martin hat das zweite Testmodell bis zur Ruptur getestet.
Anders als beim ersten Test im Dezember 2022 flog jetzt bei der Explosion auch gleich die Betonhalterung mit in die Luft.
Als nächstes soll ein Modul in Orginalgröße bis zur Ruptur getestet werden und anschließend kommen dann Tests mit integrierter Schleuse, eingebauten Fenstern und installiertem Docking-port.

https://www.space.com/lockheed-inflatable-habitat-burst-test-2

Hier nochmal der 1. Test ende letzten Jahres:

https://www.space.com/lockheed-martin-space-habitat-explodes-video

Der erste Test ging bis 285 psi und beim 2. explodierte es zwar schon bei 253 psi, aber auch das ist immer noch fast das 6-fache des zertifizierten Arbeitsdruckes.

Sierra Space als zweiter bekannter Entwickler dieser aufblasbaren Module hat bereits im Juli und November 2022 jeweils einen solchen Test erfolgreich durchgeführt und im Januar und Februar dieses Jahres je einen sog. "Accelerated Systematic Creep Test", bei dem die Explosion nach 150 Std. bzw. 1 Monat Dauerbelastung erfolgte (von der NASA werden 100 Std. gefordert, die einer Gesamtlebensdauer von 60 Jahren entsprechen!)
Auch Sierra plant als nächstes den Einbau von zusätzlicher Ausrüstung und noch dieses Jahr weitere Tests mit ihrem "LIFE"-Modul in Orginalgröße (300 m^3)

https://www.sierraspace.com/newsroom/press-releases/sierra-space-completes-third-successful-test-of-life-inflatable-habitat-unit-designed-for-first-commercial-space-station

https://www.sierraspace.com/newsroom/press-release/sierra-space-advances-future-of-space-habitation-in-low-earth-orbit-and-deep-space-with-life-test

Wurden schon Tests bei MINUS Temperaturen gemacht?
Gewebe wird doch Spröde und dann noch die Temperaturschwankungen.

Der nächste Test wurde von Sierra Space erfolgreich durchgeführt.
Diesmal an einem verkleinertem Testmodul mit einer "Fensterimitation".
Durch weitere Verbesserungen der Struktur wurde diesmal sogar ein um 20% höherer Berstdruck erreicht.
Es sollen nun die Tests in Normalgröße folgen und man hofft in 24 bis 36 Monaten ein erstes Modul ins All fliegen zu können.

https://spacenews.com/sierra-space-tests-inflatable-module-technology

Offensichtlich gibt es ein Problem  komplizierte innere Einrichtung in aufblasbaren Modulen zu integrieren.

Der "Berst-Test in Orginalgröße" vom Sierra-Space LIFE-Modul steht wohl unmittelbar bevor, oder wurde inzwischen sogar durchgeführt(?)

https://twitter.com/sierraspaceco/status/1737942073863770274



Dabei ist dieses LIFE-1 Modul (6 m x 9 m, 285 m^3, 5 m Fairing) nur das zweite (das erste war ein verkleinertes Testmodell LIFE 0,3 mit 3 m x 2 m, 10,6 m^3) in einer ganzen Reihe von Modelle bis 16,2 m Länge, 11m Durchmesser, Volumen 1440m^3, 7 m Fairing.
Auch an einen potentiellen Einsatz als Bodenstation ist gedacht.

https://www.sierraspace.com/space-destinations/life-inflatable-space-habitat

Der Berst-Test des LIFE-Moduls hat stattgefunden; die Aufnahme zeigt den Moment des Platzens:


   Bild: Sierra Space

Der erreichte Berstdruck war 77 psi (5,3 bar); die NASA-Anforderung war 60,8 psi (4,2 bar).
Der spätere Betriebsdruck ist ca 15 psi (1,03 bar). Das Volumen des Moduls beträgt 300 m³.

https://spacenews.com/sierra-space-tests-full-scale-inflatable-module/

Jetzt stehen noch Tests bezüglich der Widerstansfähigkeit gegen Mikrometeoriten und Weltraumschrott sowie der Luftdichtigkeit/Luftbarriere (?) ("atmospheric barrier") an  und in 24 bis 36 Monaten soll der Bau von im All einsatzfähigen Modulen beginnen.

Diese Life-1 Module von Sierra Space sollen ja auch mal an ihrer Orbital-Reef- Raumstation angekoppelt werden, oder als Bodenstation dienen.

Der Bersttest im Video

Wurden schon Tests bei MINUS Temperaturen gemacht?
Gewebe wird doch Spröde und dann noch die Temperaturschwankungen.

(ist zwar schon eine Weile her - nevertheless:)
Das tragende Gewebe dieser Hüllen besteht aus Vectran-Fasern, die schon 25 Jahre Weltraumeinsatzerfahrung haben, zB als Material für die Airbags bei der Landung von Mars Pathfinder 1997. Die Tieftemperatureigenschaften sind exzellent:
https://www.vectranfiber.com/properties/vectran-at-low-temperature/
https://www.vectranfiber.com/applications/aerospace/

Zweiter und überaus erfolgreicher Bersttest des Sierra-Moduls in Orginalgröße (9m x 9m, 300 m^3) mit grösseren und leichteren "Fenstern" (zwei 4ft x 4ft große Stahlplatten) und weiter verbesserter Hülle. Bersten erfolgte bei 74 psi.
Nächstes Jahr soll ein 500 m^3 Modul getestet werden und noch in diesem Jahrzehnt soll ein erstes großes (300 m^3 ?) Modul als Freiflieger in LEO getestet werden. (Mit Schlafplätzen für 4 Astronauten, wissenschaftlichen Instrumenten, Sportgeräten, Medizinzentrum  und "AstroGarden")
 

https://spacenews.com/sierra-space-conducts-second-full-scale-burst-test-of-inflatable-module




Edit:
Der Angry Astronaut geht hier u.a. auch speziell auf die Widerstandsfestigkeit der Hülle und die mögliche Verwendung an Mond- und Marsstationen ein.

Auch Lockheed Martin baut weiter fleißig an aufblasbaren Strukturen.
Ihr bevorzugtes Material ist ebenfalls Vectran, welches Kevlar gleich auf mehreren Gebieten eindeutig überlegen sein soll (speziell unter extremen Bedingungen hat es ein besseres "creep-life"). Beide sind wiederum viel besser als Metall in bezug auf Bauzeit, thermische Belastung, Flexibilität und Strahlenbelastung.
Die Firma hat jetzt kürzlich mehrere Aufblas-Gasablaßtests durchgeführt, aber ihre Testmodelle sind bei weitem nicht so groß (und fortgeschritten?) wie die von Sierra.


https://spacenews.com/successful-airlock-test-lockheed-martin-invests-inflatable-space-structures

Seit einiger Zeit gibt es mit Max Space eine dritte Firma, die an aufblasbaren Modulen arbeitet.
2026 soll das erste 20 m^3 Testmodell mittels F9-Rideshare ins All (ISS-BEAM hat 16 m^3) und über die folgenden Jahre wollen sie eine weite Palette von 20 m^3, 100 m^3, 1.000m^3 bis möglicherweise sogar 10.000 m^3 großen Modulen anbieten.
(Siehe auch posts unter "ISS-Nachfolger")
Der Witz von diesen Modulen ist die "neueartige" Technik mit der die Hülle konstruiert wird. Im Gegensatz zu Sierra Space und Lockheed Martin besteht die Grundstruktur aus parallelen "Seilen", was eine einfachere, billigere, schnellere und anpassungsfähigere Konstruktion erlaubt.

https://www.space.com/expandable-space-habitats-moon-mars-private-companies

https://getmaxspace.com

https://techcrunch.com/2024/07/27/max-space-reinvents-expandable-habitats-with-a-17th-century-twist-launching-in-2026

China hat in der Zeit vom 27. September bis zum 10. Oktober 2024 im  Rahmen der Shijian-19-Mission den Prototyp eines flexiblen aufblasbaren Moduls in der Umlaufbahn getestet:

https://spacenews.com/china-quietly-tested-its-first-inflatable-space-module-in-orbit/

Lockheed Martin hat den nächsten Test seines aufblasbaren Moduls durchgeführt.

"Wir haben kürzlich in Littleton, Colorado, unseren vierten Bersttest für aufblasbare Habitate durchgeführt – diesmal mit einer neuen Durchdringungsplatte, einer Öffnung, die eines Tages als Fenster oder Luke für Astronauten dienen könnte.

Der Test erreichte 267 psi – mehr als das Fünffache des Auslegungsdrucks – und demonstrierte damit die Stärke und Zuverlässigkeit unserer Technologie für aufblasbare Habitate."

We recently conducted our fourth inflatable habitat burst test in Littleton, Colorado—this time featuring a new penetration plate, an opening that could one day serve as a window or hatch for an astronaut.

The test reached 267 psi—over five times its design pressure—demonstrating the strength and reliability of our inflatable habitat technology.

https://www.lockheedmartin.com/en-us/news/features/2022/bursting-the-bubble-with-inflatable-habitats.html




Im Mai 2025 hat man schon einen Dauertest über 4177h erfolgreich absolviert:
https://twitter.com/LMNews/status/1920173980167688210

Lockheed Martin hat den nächsten Test seines aufblasbaren Moduls durchgeführt.
...
Der Test erreichte 267 psi – mehr als das Fünffache des Auslegungsdruck

Nur zur Info, die kryptischen psi aus Imperialen Einheiten ("Pfund pro Quadratzoll") entsprechen 18,4 Bar; damit ist das Modul auf 3,7 Bar ausgelegt.
Darunter kann sich SI-Europäer dann was vorstellen.

Scheint mir ein ziemlich hoher Druck zu sein. Bei einer normalen Stickstoff-Sauerstoff-Mischatmosphäre wäre das doch für Menschen viel zu viel (hohe Sauerstoffpartialdrucke sind auf Dauer toxisch bzw. Stichwort "Taucherkrankheit" bei Dekompression). Oder ist die Auslegung schon mit einer Sicherheitsreserve versehen, die im realen Test dann noch deutlich übertroffen wurde?

edit:
O.k. habs nochmals gelesen: Der Designdruck liegt bei ca. 0,9 Bar, der Test lief über 4000 Stunden bei 3,7 Bar (4-facher Designdruck) und der Berstdruck war bei 18,4 Bar.