Künstliche Schwerkraft für das Starship bei Reisen zum Mars

Bei t3n steht hier

Im Artikel wird Elon Musk zitiert: SpaceX-CEO Elon Musk hat angekündigt, dass das Starship auf seinem Flug zum Mars künstliche Gravitation (tiny) durch Drehung erzeugen wird.
Ich habe das ja hier schon immer gesagt.

Ich rechne damit das jeweils zwei Schiffe über die Starship Spitzen verbunden werden. Damit das funktioniert wird die Schleuse da ziemlich groß sein. Das gibt dann die Drehachse. Alle Bereiche die Wasser brauchen, also WC, Duschen, Küche kommen dann dicht über dem oberen Tankdome. Die persönlichen Passagierräume dann eine Ebene weiter hoch.

Das sollte wohl besser in die SpaceX-Sektion verschoben werden.

Zur Erinnerung:
Ein rotierender Raumflugkörper ist spinstabilisiert und kann nicht gelenkt werden. Keine gute Idee.


Edit tomtom: ja, verschoben.

Das sollte wohl besser in die SpaceX-Sektion verschoben werden.

Zur Erinnerung:
Ein rotierender Raumflugkörper ist spinstabilisiert und kann nicht gelenkt werden. Keine gute Idee.


Edit tomtom: ja, verschoben.

Solange die Lage der Rotationsache nicht verändert werden muss, ich das egal. Wenn man die zur Sonne ausrichtet, so kann man rechtwinklig auch Solarsysteme installieren.
Nach meiner Meinung wird ein Optimum dann erreicht, wenn in den Passagierräumen ca. 0,4G herrschen.
Was allerdings ein Problem sein wird ist die Lage der Headertanks, aber das wird man lösen.
Da die Starships auf dem Marsboden auch so ausgerichtet sein werden, ist die kurze Zeit vom Start bis zum synchronen verlassen der Erdumgebung bis kurz vor der Landung  der einzige kurze Zeitraum in Schwerelosigkeit. Das kann man vermutlich unter jeweils einer Woche halten. Vermutlich wird man diese Zeiten später mal die Rotznase nennen.

Es gibt da bereits seit längerem die unterschiedlichsten Konzepte um mit einem oder mehreren Starships eine künstliche Schwerkraft zu erzeugen.
Damit die Astronauten kurz nach der Landung voll einsatzfähig sind, ist es bei einer mehrmonatigen Reise auch unumgänglich, daß sie unter Schwerebedingungen fliegen.
Die negativen Auswirkungen eines längeren Aufenthaltes in Schwerelosigkeit sind einfach zu vielfältig und gravierend um das zu riskieren. Das mehrstündige Training täglich hilft da zwar, aber reicht nicht wirklich aus und gegen einige negative Auswirkungen (Hirndruck, Augen!) gibt es bisher noch garkeine wirklich wirksamen Gegenmittel.
Eine andere Möglichkeit die anfängliche körperliche Beeinträchtigung/Untätigkeit der Mannschaft nicht zu einem grösseren Problem werden zu lassen, wäre der Einsatz von Robotern. Nur sind diese i.A. noch nicht weit genug entwickelt um da selbstständig komplexe Aufgaben auszuführen..

Diskussionen zum Starship wären spekulativ. Ich möchte hier nur darauf hinweisen, dass das Chinesische Raumfahrer-Ausbildungszentrum nach sorgfältiger Abwägung aller Faktoren zu dem Schluss gekommen ist, dass 1/6 bzw. 0,17 g einen vernünftigen Kompromiss zwischen technischem Aufwand und Gesunderhaltung der Raumfahrer bei Tiefraummissionen darstellt:
https://www.yhxb.org.cn/thesisDetails#10.3873/j.issn.1000-1328.2023.09.016&lang=zh

Bei den modularen Raumschiffen der CMSA (man interessiert sich dort primär für das Jupiter-System) wird die künstliche Schwerkraft nicht durch Rotation, sondern durch einen ständig auf Sparflamme laufenden nuklear-thermischen Antrieb erzeugt.

Elon Musks Orginalaussage:
"Starship will have a small spin on the way to Mars. Even a tiny gravity vector is better than none."

Er denkt hier wohl an eine geringe Rotation um die Längsachse, um eine minimale Schwerkraft an der Innenseite der Schiffshülle zu erzeugen. Ähnlich den Experimenten die VAST mit Haven-1, sowie Starlab mit ihrer geplanten Station, welche ja auch von SX unterstützt werden, bzw. mit F9/Starship in den LEO gebracht werden sollen.
Besonders effektiv wäre das aber wohl nicht.

In Anbetracht dass das Starship noch mal verlängert werden wird (+20m) wird der Nutzlastbereich über 40m hoch, zumindest der Beschleunigungsvektor stimmt bei meiner Angabe mit einer Rotation um die Starshipspitze überein man kann die Einrichtung also ohne Umbau auf dem Boden und während der Transfers lassen wo sie sind. Das hätte im All auch den Vorteil, das man gewisse "Arbeitsreste" einfach fallen lassen kann. Das was man da schon braucht ist wegklappbare Starship Nasenspitze (ähnlich wie bei der Dragon, aber größer).
Eine ausfahrbare Verlängerung mit Schleuse.
Koppelt nun beide Teile aneinander, kann man beide Starships nun Verbinden und die beiden Teile dann umeinander Rotieren lassen.
Eventuell legt man das ganze auch jedes Mal als Druckschleuse auch, das hätte den Vorteil das man beide Teile verschrauben kann.
Danach kann man die schleusen offen lassen und beide Besatzungen können zusammen leben und arbeiten.
Bei späteren Reisen kann man sowas sogar erweitern um vier oder sechs Starships zusammen die Reise durchzuführen.

Eine andere Möglichkeit die anfängliche körperliche Beeinträchtigung/Untätigkeit der Mannschaft nicht zu einem grösseren Problem werden zu lassen, wäre der Einsatz von Robotern. Nur sind diese i.A. noch nicht weit genug entwickelt um da selbstständig komplexe Aufgaben auszuführen..

Und wenn sie es wären würde automatisch die Frage aufkommen warum man nun immer noch Menschen hinschicken will.

Kommunikationssateliten sind auch nicht bemannt.

Ava

In Anbetracht dass das Starship noch mal verlängert werden wird (+20m) wird der Nutzlastbereich über 40m hoch...

Bei der geplanten Verlängerung des Starships geht es glaube ich nicht primär um die Vergrösserung des Nutzlastbereiches.
Obwohl es natürlich bei der von @Klakow angeführten Bauweise von grösstem Vorteil wäre, wenn zumindest die Ruhe- und Hygieneräume möglichst weit von der Drehachse entfernt wären.

Zitat von: alepu am 15. März 2024, 17:53:52

Eine andere Möglichkeit die anfängliche körperliche Beeinträchtigung/Untätigkeit der Mannschaft nicht zu einem grösseren Problem werden zu lassen, wäre der Einsatz von Robotern. Nur sind diese i.A. noch nicht weit genug entwickelt um da selbstständig komplexe Aufgaben auszuführen..

Und wenn sie es wären würde automatisch die Frage aufkommen warum man nun immer noch Menschen hinschicken will.

Kommunikationssateliten sind auch nicht bemannt.

Ava

Es geht Elon Musk bei seinem Marsprojekt eben nicht darum den Mars zu erforschen, sondern einen zweiten Ort zu haben, an dem die Menscheit überleben kann, falls dies mal auf der Erde nicht mehr garantiert ist. Also müssen da zwangsläufig Menschen hin.
Du verkennst da total die Intention.

Zitat von: Klakow am 15. März 2024, 21:08:18

In Anbetracht dass das Starship noch mal verlängert werden wird (+20m) wird der Nutzlastbereich über 40m hoch...

Bei der geplanten Verlängerung des Starships geht es glaube ich nicht primär um die Vergrößerung des Nutzlastbereiches.
Obwohl es natürlich bei der von @Klakow angeführten Bauweise von größtem Vorteil wäre, wenn zumindest die Ruhe- und Hygieneräume möglichst weit von der Drehachse entfernt wären.

Der Tankinhalt soll auf 1800t wachsen (+50%), dafür wird ca. 9m mehr Tanklänge gebraucht. Der Nutzlastbereich dann halt 11m länger und 700m^{^3} mehr Volumen.
Das ganze Handling mit dem Wasser wird dann sehr viel einfacher, alleine an die Ablenkung des Duschwassers wird man sich gewöhnen müssen.

Koppelt nun beide Teile aneinander, kann man beide Starships nun Verbinden und die beiden Teile dann umeinander Rotieren lassen.

Ein Problem dieser Lösung wäre, daß man dann z.B. den unteren Teil von Starship nicht mehr fest zur Sonne hin ausrichten kann. Somit kann dieser dann nicht als Strahlenschutz gegen Sonnenstürme fungieren.
Man hat also die Wahl, wie man beim Mars ankommt: Total verstahlt oder als schlaffer Wassersack.

(...) nach sorgfältiger Abwägung aller Faktoren zu dem Schluss gekommen ist, dass 1/6 bzw. 0,17 g einen vernünftigen Kompromiss (...) darstellt (...)

0,17 G würde man in 4,22 Meter Entfernung zum Rotationspunkt erreichen, wenn man für eine Rotation 10 Sekunden benötigt.

Wer selber rechnen möchte, die gekürzten Formeln:

a = 4,024 * r / t²
r = a * t² / 4,024
t = wurzel(4,024*r/a)

a = Gravitation (Beschleunigung) in G
r = Radius in Meter
t = Rotationsdauer in Sekunden


Wenn du da als Passagier auf einer Reise zum Mars dabei bist... ohne Aufgabe. Was machst die ganzen Monate der Reise? Ich kann mich z.B. mit einer guten Buchreihe sicher 3-4 Wochen die Zeit vertreiben. Bleiben dann immer noch mindestens 5 Monate die irgendwie verbracht werden wollen 

"0,17 G würde man in 4,22 Meter Entfernung zum Rotationspunkt erreichen, ...."

Der Kopf würde sich bei aufrechter Haltung allerdings nur bei etwa 0,1 G befinden. Das würde dem Effekt des Blutandrangs, der bei geringer Gravitation im Kopfbereich entsteht, zusätzlich entgegenwirken, wäre also erwünscht. Die Frage ist, wie sich das auf die Steuerung des Blutkreislaufs und den Gleichgewichtssinn auswirkt.

Wenn du da als Passagier auf einer Reise zum Mars dabei bist... ohne Aufgabe. Was machst die ganzen Monate der Reise? Ich kann mich z.B. mit einer guten Buchreihe sicher 3-4 Wochen die Zeit vertreiben. Bleiben dann immer noch mindestens 5 Monate die irgendwie verbracht werden wollen 

Starship wird eher keine Hohmann Transferbahnen benutzen, zumindest nicht wenn man die Raumschiffe beim nächsten Startfenster wiederverwenden will. Das ist aber bei einem voll getanktem Starship auch unnötig, den man kann erheblich mehr deltaV einsetzten damit man schneller beim Mars ist. Wenn man sich nicht zuviel Zeit auf dem Marsboden lässt, weil Siedler in gebauten Unterkünften einzieht, so gewinnt man viel Zeit. Je nachdem wann man startet und wieviel deltaV man spendiert kann man mehr oder weniger Nutzlast mitnehmen, aber bei Passagiermissionen ist ein schneller Transfer vermutlich sinnvoll.

Zitat von: Klakow am 15. März 2024, 21:08:18

Koppelt nun beide Teile aneinander, kann man beide Starships nun Verbinden und die beiden Teile dann umeinander Rotieren lassen.

Ein Problem dieser Lösung wäre, daß man dann z.B. den unteren Teil von Starship nicht mehr fest zur Sonne hin ausrichten kann. Somit kann dieser dann nicht als Strahlenschutz gegen Sonnenstürme fungieren.
Man hat also die Wahl, wie man beim Mars ankommt: Total verstahlt oder als schlaffer Wassersack.

Das mit der Ausrichtung stimmt zwar, aber dafür gibt's ne einfache Lösung, indem man jeweils einen Teil der in Tanknähe liegenden Zylinderabschnitte fest zur Sonne ausrichtet und etwa 180° des Zylinderabschnitts mit Wassermatten ausrichtet. Der U-Förmige Halbkreis ist dann mit den Matten gut geschützt.
Ist gerade ein Solarsturm so könnte man die Besatzung von beiden Schiffen in einem der U's unterbringen und dessen Schutz mit Wasser vom zweiten Schiff verbessern.
Ich gehe hier davon aus das eine Abschirmung zwischen Sonne und Passagieren die größten gefahren beseitigt.

Ist natürlich klar, dass man versucht möglichst viel Zeit hinter dem Schutzschild zu verbringen.

Frage in die Runde, weiß jemand wie das mit den Randbereichen wirkt?