Tianzhou-8 auf CZ-7

Für den 15. Okober ist der Start von Tianzhou-8 zur chinesischen Raumstation CSS geplant.

Im Rahmen dieser Mission sollen simulierte Ziegel aus Monderde, die stärker als Beton sind und für Mondhäuser verwendet werden könnten, in Weltraumexperimenten in der Raumstation Tiangong (CSS) getestet werden.

Das ist der Originalbehälter, der am 15. Oktober ins All fliegen wird:


Bild: CCTV

Man kann die leicht unterschiedliche Färbung der kleinen Musterziegelchen erkennen - das kommt daher, weil Regolith-Imitat von unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet wurde. Diese Musterziegel besitzen eine Druckfestigkeit von 100 MPa (gefordert wird von der CNSA mindestens 10 MPa). Irdischer Normalbeton besitzt eine Druckfestigkeit von 20 MPa, Hochleistungsbeton 150 MPa:
https://de.wikipedia.org/wiki/Beton#Grundlegende_Eigenschaften_und_Verwendung

Das Problem ist, man weiß nicht, wie sich die Eigenschaften der Ziegel unter Weltraumbedingungen verändern. Daher soll diese Schachtel nun drei Jahre auf der Außenseite der Raumstation verbringen, um im Vakuum (Ausgasen!) bestrahlt, erhitzt und unterkühlt zu werden.

Bei der Mission Chang'e 8 sollen dann ab 2028 reale Ziegel gebrannt und in 100 m Abstand von der Sonde eine Landefläche für die nächste Komponente der Internationalen Mondforschungsstation gepflastert werden. Wie das konkret geschieht, wird am kommenden Sonntag und Montag auf einer Konferenz in Harbin besprochen. Ein wohl recht aussichtsreiches Verfahren kann man in diesem Video ab 22:15 sehen:
https://weibo.com/5027345285/OuWjVkpaZ

Das Patch zum Start von TZ-8


            Tianzhou-8-Mission
                 
                   2024
        Chinesische Raumstation

           China Space Station                                                Bild FCS

Gruß, HausD

Man beachte:
Das Shenzhou-Raumschiff hängt am nadirseitigen Koppeladapter der Bugschleuse. Es handelt sich also um die aktuelle Mission Shenzhou 18. Shenzhou 19 soll Ende Oktober linear am Bug andocken. Das Startdatum 15. Oktober für Tianzhou 8 ist möglicherweise nur eine in Zahlen gefasste Form von "Mitte Oktober", aber laut dem Patch müsste der Start ziemlich sicher vor dem 25. Oktober erfolgen. Tianzhou 8 startet von Wenchang, Shenzhou 19 von Jiuquan, von der Infrastruktur her wäre man beim Startdatum also notfalls flexibel.

Der Start wird nach neuesten Angaben wahrscheinlich erst im November erfolgen.

Die Abkoppelung von Tianzhou 7 müsste jedoch in nicht allzuferner Zukunft erfolgen (gestern war der letzte Tag der nationalfeiertagsbedingten Betriebsferien in ganz China, auch bekannt als "Goldene Woche"). Bei 0:15 in diesem Video vom 29. September kann man sehen, dass die Raumfahrer die Restpakete aus dem alten Frachter ausgeladen und im Wissenschaftsmodul Mengtian festgezurrt haben:

Beim Starttermin wird vom 10. November ausgegangen.

Das ist der Originalbehälter ...:


Bild: CCTV

Man kann die leicht unterschiedliche Färbung der kleinen Musterziegelchen erkennen - das kommt daher, weil Regolith-Imitat von unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet wurde. Diese Musterziegel besitzen eine Druckfestigkeit von 100 MPa (gefordert wird von der CNSA mindestens 10 MPa). Irdischer Normalbeton besitzt eine Druckfestigkeit von 20 MPa, Hochleistungsbeton 150 MPa:
https://de.wikipedia.org/wiki/Beton#Grundlegende_Eigenschaften_und_Verwendung

Das Problem ist, man weiß nicht, wie sich die Eigenschaften der Ziegel unter Weltraumbedingungen verändern. Daher soll diese Schachtel nun drei Jahre auf der Außenseite der Raumstation verbringen, um im Vakuum (Ausgasen!) bestrahlt, erhitzt und unterkühlt zu werden.

Bei der Mission Chang'e 8 sollen dann ab 2028 reale Ziegel gebrannt und in 100 m Abstand von der Sonde eine Landefläche für die nächste Komponente der Internationalen Mondforschungsstation gepflastert werden. Wie das konkret geschieht, wird am kommenden Sonntag und Montag auf einer Konferenz in Harbin besprochen. Ein wohl recht aussichtsreiches Verfahren kann man in diesem Video ab 22:15 sehen:
https://weibo.com/5027345285/OuWjVkpaZ

Um mit den Planungen für Chang'e 8 schon mal weitermachen zu können, soll bereits Ende  2025 der erste Ziegel aus der Schachtel entnommen und - wohl bei der Rückkehr von Shenzhou 20 - für nähere Untersuchungen zur Erde zurückgebracht werden:
https://weibo.com/5027345285/OChpSl8fn

Die Wissenschaftler von der Universität für Wissenschaft und Technik Zentralchina interessieren sich dabei besonders dafür, wie sich die Festigkeit der Ziegel im Laufe der Zeit durch die Weltraumbedingungen verändert und eventuell schwächer wird. Außerdem interessiert man sich dafür, wie sich die Wärmeleitfähigkeit bzw. Isolierfähigkeit des gesinterten Regolith verändert (ab 1:05):



Zur Wärmeisolierung ist locker aufgeschütteter Regolith mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,003 W/(m·K), was einer Vakuumdämmplatte aus Mikrofasermaterialien entspricht, generell besser geeignet als gesinterte Ziegel mit ihrer Wärmeleitfähigkeit von 0,9 W/(m·K):
https://www.yhxb.org.cn/thesisDetails#10.3873/j.issn.1000-1328.2024.05.013&lang=zh

Zitat von: Regnart am 03. September 2024, 16:34:15

Bild: CCTV

Um mit den Planungen für Chang'e 8 schon mal weitermachen zu können, soll bereits Ende  2025 der erste Ziegel aus der Schachtel entnommen und - wohl bei der Rückkehr von Shenzhou 20 - für nähere Untersuchungen zur Erde zurückgebracht werden:
https://weibo.com/5027345285/OChpSl8fn

Das war missverständlich formuliert. In dem hier ganz unten eingebetteten Video ist der volle Fernsehbeitrag:
https://weibo.com/5658451754/OCUODfrRE

Tianzhou 8 bringt am 10. November nicht eine, sondern drei solche "Pralinenschachteln" wie auf dem Bild ins All. Die werden alle drei auf der Außenseite der Raumstation den Weltraumbedingungen ausgesetzt. Die erste Schachtel wird nach einem Jahr wieder zurück zur Erde gebracht, die zweite Schachtel nach zwei Jahren, und die dritte Schachtel nach drei Jahren.

Die länglichen Ziegel dienen dem Test der mechanischen Eigenschaften nach dem Aufenthalt im Weltraum, die runden Scheiben dem Test von Wärmeleitfähigkeit und Strahlenschutzwirkung. Letztere ist bei gesintertem Regolith an sich sehr gut: mit einer 6 cm dicken Ziegelwand lässt sich die Äquivalentdosis auf 3,5 mSv/Jahr begrenzen (das laut chinesischen Arbeitsschutzvorschriften zulässige Maximum beträgt 20 mSv/Jahr). Das Kernkraftwerk der unbemannten Internationalen Mondforschungsstation wird durch eine Ziegelmauer von den anderen Komponenten abgeschirmt, damit die radioaktive Strahlung nicht deren empfindliche Messinstrumente stört.

Die Musterziegelchen in den Schachteln wurden auf drei verschiedene Arten hergestellt (Induktionsofen, Vakuum-Druck-Ofen und 3D-Laserdruck), alle bestehen nur aus fein gemahlenem Regolith-Imitat ohne irgendwelche Zusatzstoffe. Es wurden fünf verschiedene Mischungen verwendet, darunter welche mit einem hohen Anteil von Mare-Basalt wie ihn Chang’e 5 am Mons Rümker vorgefunden hat, und welche mit einem hohen Anteil von Hochland-Anorthosit, wie er an der Landestelle von Chang’e 8 zu erwarten ist.

Inwiefern kann man von den gewonnenen Daten dieser "Miniziegeln" dann auch tatsächlich auf das Verhalten ganzer Mauern schließen?
Nicht falsch verstehen, ich finde diese Idee mit den Regolith-Ziegeln sehr gut und das Testen ist natürlich auch erforderlich, aber was ist der geplante nächste Schritt

Bei den Miniziegeln, die jetzt mit Tianzhou 8  ins All gebracht werden, geht es darum, Daten über die Degeneration des Materials zu ermitteln, also den "Verschleiß" durch Hitze und Kälte sowie die ständige Bestrahlung. Das ist in gewisser Weise vergleichbar mit unverputzten Ziegelmauern auf der Erde, wo durch die Witterungseinflüsse im Laufe der Zeit Plättchen abplatzen. Anders als bei terrestrischen Ziegelmauern sind die lunaren Regolithziegel aber nicht mit Mörtel gemauert, sondern nur lose zusammengesteckt wie Legosteine. Es macht also durchaus Sinn, zunächst nur einzelne Ziegel zu untersuchen. Die Festigkeit der ganzen Mauer hängt zu einem großen Teil von der Art der Verzahnung ab

Der nächste Schritt erfolgt 2028 bei der Mission Chang'e 8. Dort werden die Ziegel dann vor Ort im 3D-Druck hergestellt:






Bilder: DSEL

Man hat sich für diese Methode entschieden, weil man da die Bewegungen des Schmelzkopfs frei programmieren kann, um verschiedene Verzahnungsmöglichkeiten auszuprobieren und, anders als bei dem im obigen Video gezeigten Vakuum-Druck-Ofen, auch Hinterschnitte möglich sind. Hier einige Testziegel:


Bild: CCTV


Bild: HUST

Ein mit der Sonde Chang'e 8 auf den Mond reisender Bauarbeiter-Roboter soll in 100 m Entfernung von der Landestelle eine Fläche planieren und mit den aneinandergepuzzelten Ziegeln pflastern. Das ist dann der staubfreie und mondbebengepolsterte Landeplatz für die nächste Komponente der Internationalen Mondforschungsstation (eine Stromverteilungszentrale). Laut derzeitiger Planung ist die dann folgende Komponente das Kernkraftwerk, und da wird dann legomäßig in die Höhe gebaut.

Man beachte:
Der Raumfrachter Tianzhou 8 wird von der CMSA betrieben, die Internationale Mondforschungsstation von der CNSA. Bei den Pralinenschachteln fungiert die Volksbefreiungsarmee als Dienstleisterin für die Chinesische Akademie der Wissenschaften.