Fertigung von größeren Strukturen im Weltraum

Dann will ich mich also mal an meine erste Frage wagen, zu der ich bisher weder hier noch wo anders umfangreicheres Material gefunden habe.

Zur Zeit wird alles auf der Erde zusammengebaut, getestet und dann in den Weltraum geschossen. Dazu muss das gebaute Ding erstens in die Rakete passen (siehe ISS aus vielen Zylindern) und außerdem die Startbeschleunigung und das durchrütteln überstehen können.
Langfristig muss man aber sicher davon weg kommen, um nicht ewig in "kleinen" Blechzylindern herumzufliegen.
Meine Frage also wie ist der Stand der Möglichkeiten ein Stapel Platten/Träger/Hüllenteile (aus was auch immer) hochzuschießen und dort zusammenzubauen?
Das ganze teilt sich sicher in zwei Kategorien: Struktur und druckdichten Raum
Schweißen im Vakuum sollte nach meinen Recherchen nicht das Problem sein, die Atmosphäre stört ja eher. Vielleicht klebt man ja auch lieber, oder steckt, oder was auch immer da geeignet ist. Die Strukturbelastungen sind ja dann quasi null. Eine große Kugel wäre doch sicher günstig, weil weniger Außenfläche da ist die dicht sein muss, isoliert sein muss, Druck aushalten muss, ...

Vorteile: quasi keine Größenbegrenzung, Gewichtersparniss durch wegfallende Stützstruktur für den Start (wieviel macht der Teil aus?), viel Platz für Astronauten (psychisch von Vorteil für lange Aufenthalte), günstige Kugelform, was noch?

Nachteile: man braucht wen der es zusammenbaut im Orbit (Dextre an der ISS?), man kann es wahrscheinlich schlechter testen als auf der Erde und wahrscheinlich das Hauptproblem: die Inneneinrichtung.

Eine leere Kugel unter Druck mit vielleicht ein paar Ebenen nützt ja keinem was, irgendwer muss da noch ein paar Kilometer Kabel und einige Tonnen Geräte einbauen. Wie sind da die Möglichkeiten das mit Fertigbausteinen von der Erde zu bewältigen?

Bühne frei für Ideen, Meinungen und Wissen  

EDIT: für eine gescheite Mondbasis braucht man diese Technik ganz sicher auch

Als Montage-Hilfen auf der ISS fallen mir ein:

- Cupola (Beobachtung)
- Canadarm-2
- Dextere
- Montage-Plattform (wurde für Dextere benutzt .. oxidiert jetzt auf der Erde)
- der japanische Manipulator
- der 3D-Scanner

Wenn man irgendwie die Monatge-Plattform am japanischen Manipulator befestigen könnte und von der anderen Seite mit Canadarm-2 zusammen mit Dextere benutzt,  dann könnte Dextere mit einen Greifer ein größeres Bauteil greifen und mit dem anderen Greifer bearbeiten während jemand von der anderen Seite auf der Montag-Plattform aus am Bauteil werkelt. Wenn man das Bauteil aber an der Montage-Plattform fixieren kann, hätte Dextere zwei Greifer frei.  Von Cupola aus könnte man gut die Arbeiten verfolgen.   Mit dem 3D-Scanner könnte man vll. Dextere mit einer 3D-Darstellung versorgen bzw. mit die Aktionen die Dextere beabsichtigt mit der 3D-Darstellung prüfen, ob sie kritisch oder unkritisch sind.  Die Maximale Größe ist etwa die Länge von Destiny (8.5m) bzw der Abstand vom japanischen Forschungsmodul bis zum Truss bzw. Cupola.

Wenn man knappe 1m Sicherheitsabstand einrechnet, wäre bis zu 6.5m möglich und recht bequem 5m.  4.5m sind meines Wissens ein gängiger Modul-Durchmesser.


Damit sollte sich schon etwas anfangen lassen.

Wenn man aber "schnell" die Montage-Fähigkeiten wesentlich verbessern wollte, würde ich:
- um Platz zu schaffen das japanische Modul um 180° nach unten drehen

und hinzufügen:
- einen Nachbau eines Teils der Integrated Truss Structure ITS auf Node-2 setzen (Z1, S1,?)
- eine neue Quer-1ITS zur Querversteifung von ITS-1 und ITS-2
- 1-3 weitere Canadarm-2

Damit wäre der Montage-Ort von 3 Seiten mit Canadarm2 bzw. Dextere erreichbar.

Mit 3 Canadarm-2 liesse sich ein Bauteil sehr fest fixieren, falls störende Schwingungen minimiert oder größere Kräfte aufgebracht werden müssen. Mit einen weiteren Canadarm-2 könnte man die Montage-Plattform manövrieren bzw. Dextere einsetzen.

Wenn man ITS-2 so groß baut wie ITS-1 von S0,S1,P1 und beide ITS an beiden "Enden" mit einer Quer-ITS verbindet, ergäbe sich eine Art Plattform von ca. 10mx30m. Man könnte also z.B. einen 30m langen Zylinder mit einen Durchmesser von 10m dort halten und bearbeiten.

Wenn man in diesen Rahmen eine Folie aufspannt, wären Teile die abwärts driften wollen in dieser Richtung gesichert.

Hallo,

ich sehe folgenden Aspekt:
Komplexe Strukturen/Maschinen/Systeme lassen sich auf der Erde deutlich einfacher fertigen. Hier hat man Infrastruktur, Werkzeuge und, ganz wichtig, Schwerkraft.
Man schaue sich mal an wie lange einfach Arbeiten bei einer EVA dauern, welche Vorbereitung notwendig ist, welches Training vorher durchgeführt wird. Dabei besteht bei jeder EVA auch ein nicht wenig signifikantes Risiko für die Astronauten.

nur ein paar Beispiele:

• Verlust eines Teils: auf der Erde fällt es runter, man findet es wieder. Im Orbit? ... ist es weg.
• Verankerung: Im Orbit müssen sich Astronauten festhalten/verankern. Jede Kraftausübung drückt sie weg. Auf der Erde? ... man steht oder sitzt einfach da und wird von der Reibung zusammen mit der Gewichtskraft gehalten.
• Komplexe Arbeiten: Im Orbit muss man einen Anzug tragen, der Bewegung, taktiles Gefühl und vieles andere behindert.

Einfach Teile zur Installation vor Ort hinauf zu schicken, würde die Teile schon billiger machen. Aber der Aufwand der Installation im Orbit ist gewaltig. Da baut man aufwändige Systeme lieber auf der Erde zusammen, testet sie und bringt sich mit etwas Aufwand in den Orbit.

Oder wie wäre es erstmal von der erde unabhängig zu sein?
Automatische Förderstationen auf Erdnahen Asteroiden, oder auf dem Mond?
zu den Kugeln:
Es gab mal ein Konzept ein zylinderförmiges, mit druck entfaltetes Modul im weltraum ztesten, (gemisis oder so?)
Sowas könnte man in kugelform bauen und im all aufblasen.

Oder wie wäre es erstmal von der erde unabhängig zu sein? Automatische Förderstationen auf Erdnahen Asteroiden, oder auf dem Mond?

Das halte ich für eine interessante Perspektive, die man sicher verfolgen sollte. Meiner Meinung nach aber etwas SEHR langfristiges. Den die Legierungen und Kunststoffe die wir benutzen gibts es bestimmt nicht fertig abzubauen! Darum bräuchte man neben einer Montage-Industrie noch eine Material-Industrie um erstmal etwas herzustellen das man montieren kann. Ach und die Material-Industrie frisst natürlich enorme Mengen an Energie!

Ich sehe ehrlich gesagt keinen Grund Module im Weltraum zu montieren. Besser ist es doch die Module auf der Erde zusammen zu bauen und im Weltraum zusammen zustellen. Den auf der Erde hat man alle Industrien die man braucht. Auf der Erde hat man alle Ressourcen, und alle Arbeitskräfte - und man muss sich nicht mal groß Anstrengen um sie am leben zu halten!  Sicher - das Ergebnis schaut wie eine Büchse aus - aber auch eine Riesen-Kugel wäre doch immer noch in Zimmer unterteilt? Wieviele der Zimmer würden wohl größer sein müssen als ein größerer ISS Zylinder?

Im Gegenteil ich der Meinung, man sollte mit automatisierten Kopplungen die Notwendigkeit für EVAs drastisch reduzieren. Warum müssen sich für die Ankopplung von Columbus Astronauten den Strapazen eines EVAs unterziehen wärend Swesda & Co (Halb?)-Automatisch andockt und gleich auch noch alle nötigen Verbindungen herstellt? Das macht in meinen Augen keinen Sinn! Das ganze von Hand rumgeschraube ergibt zwar tolle Bilder und ist auch sehr spannend - ist aber denoch in meinen Augen meistens unnötig. Hier hat NASA und die ESA noch viel zu lernen!

Aufblasbares gibts von Bigelow Aerospace (www.bigelowaerospace.com). Dort wurde das Modul so grob um die Hälfte im Durchmesser vergrößert durch das Aufblasen.
Also Montagemöglichkeiten wären mit der ISS und den Armen scheinbar mit realistischem Aufwand machbar und mit 10m Durchmesser ist man schon im Bereich von großen U-Booten und jenseits von Skylab mit 6m. Allerdings hat man nach wie vor eine prinzipielle Größenbeschränkung mit der es sich wahrscheinlich noch nicht lohnen würde.
Wenn man was größeres bauen will würde man doch wahrscheinlich eh ein bischen höher gehen als die ISS? 100m Höhenverlust am Tag sind vielleicht ein bischen viel wenn man in Ruhe was zusammenbasteln will ohne es ständig wieder anzuschieben. Irgendwelche Platten zusammenzubasteln könnte doch eine Aufgabe sein, die auch automatisch geht, Ozeandampfer werden ja auch nicht per Hand zusammengeschweißt.
Wenn jede Bauplatte ein paar Halterungen auf einer Seite hat könnte daruf doch ein z.B. Schweißroboter herumturnen und brav Platte an Platte schweißen und dann zur nächsten klettern, klingt für mich machbar.
Fürs Schweißen braucht man ja nur Strom (z.B. http://de.wikipedia.org/wiki/Schwei%C3%9Fen#Elektronenstrahlschwei.C3.9Fen). 70% Wirkungsgrad klingt gut, 1kW sind auch mit Solarzellen machbar, man könnte sogar auch zwischendurch Baterien aufladen, eilt ja nicht mit dem zusammenbauen.
Zur Inneneinrichtung: Angenommen man hat jetzt so ein fertigen dichten Rohbau dann hat man sicher auch irgendwo eine Andockmöglichkeit eingebaut. Wenn man das ganze Gebilde nun innen unter Druck setzt, sagen wir mit Stickstoff, dann könnten die Innenarbeiten allein mit Atemmaske ausgeführt werden und vielleicht noch was Isolierendes bis die Temperaturregelung wirklich funktioniert. Teile können in dem geschlossenen Ding dann auch nicht mehr fliehen.

Ich sehe grad keinen Teil, der wirklich revolutionäre Technik erfordert ... die Details sind aber sicher wie immer recht kompliziert.
Für eine Mondbasis braucht man so eine Fertigungstechnik doch auch, wenn man mit dem ganzen Metall was dort rumliegt was anfangen will.

Aber bisher hats noch keiner gemacht. Woran liegts? Kein Bedarf an viel Raum im Raum oder einer Nicht-Konservendosen-Mondbasis?

Und grad seh ich den Beitrag von knt: Größere Zimmer wahrscheinlich nicht, aber bisher hatte ich den Eindruck, das viel Außenfläche viel Aufwand erzeugt. In einer Kugel hätte man sicher viel weniger Fläche die dem Druck standhalten muss, was ordentlich Gewicht sparen sollte und die Thermalkontrolle sollte doch auch wesentlich einfacher sein oder? Außerdem kann man dann an alle Kabel und Leitungen von Innen ran wenn man die nicht aus Platzmangel außen verlegen muss.

EVAs einsparen ist ganz sicher wichtig weil schneller, sicherer, billiger.

Aber bisher hats noch keiner gemacht. Woran liegts? Kein Bedarf an viel Raum im Raum oder einer Nicht-Konservendosen-Mondbasis?

Hallo,

wir haben doch oben ein paar Gründe genannt ... auf der Erde geht es einfacher, besser, sicherer ... etc.

Ja, wenn man mit der jetzigen Größeneinschränkung leben kann. Die frage ist, wie lange man das noch kann und was man dann macht.

Ja, die Frage ist, ob Größenzwänge wirklich der Optimierung bedürfen, also ob der Mehrwert aus einer von der Nutzlastgröße unabhängigen Fertigungstechnik die Nachteile aufwiegt. Ich bezweifel das.
Bei der Fertigung anderer Technik (Flugzeuge, Autos, Maschinen, Häuser) geht man auf der Erde ja auch immer mehr dazu über, dass einzelne Sektionen/Systeme komplett vorgefertigt und integriert werden. Die Endmontage findet dann irgendwo statt und setzt "nur noch" die Sektionen zusammen. Der Vorteil ist die Spezialisierung der einzelnen Zulieferer und die Flexibilität, da man die Fertigung der einzelnen Sektionen voneinander trennt und entzerrt.

Aufblasbares gibts von Bigelow Aerospace (www.bigelowaerospace.com). Dort wurde das Modul so grob um die Hälfte im Durchmesser vergrößert durch das Aufblasen.

Ja. Ein wirklich inovatives Konzept. Ich drücke Bigelow ganz fest die Daumen das das klappt.

In einer Kugel hätte man sicher viel weniger Fläche die dem Druck standhalten muss, was ordentlich Gewicht sparen sollte und die Thermalkontrolle sollte doch auch wesentlich einfacher sein oder?

Schon wahr. Innenwände sind auch im All einfacher als Aussenwände. Aber habe noch nicht gehört das man damit Probleme hätte. Vielleicht wenn die Station größer wird. Dann könnte ich mir schon vorstellen das es unterschiedliche Wände gibt. Wobei alle, schon um der Sicherheit willen Druck und Thermalschutz haben werden. Aber vielleicht kann man bei "innen liegenden wänden" den meteorieten schutz verringern.

Das man mal "platte für platte" eine kugel zusammen schweißt um dort dann innenwände einzuziehen glaube ich nicht. Das macht einfach nicht viel Sinn! Schau mal z.b. die Schiffs oder Flugzeug Montage auf der Erde an - da werden in der Endmontage auch Module miteinander verbunden.

Wenn du nun aber Kugelsegmente im All montieren willst - wobei jedes Segment Druck und Thermalschutz hat. Dann hat man das gleiche wie heute - nur halt in Kugel und nicht in Röhren-Form, oder?

Ich hatte auf eine deutliche Gewichtseinsparung spekuliert, die ja die Hauptkosten verursachen.
Kann das jemand abschätzen wieviel leichter die ISS wäre wenn sie als Kugel gebaut wäre?
(warum kommt mir grad der Todesstern in den Sinn  )

Schau mal z.b. die Schiffs oder Flugzeug Montage auf der Erde an - da werden in der Endmontage auch Module miteinander verbunden.

Erster

Ja, Masseneinsparung ist ein Hauptziel der Optimierung. Das hatte ich in einem anderen Thread auch gerade angesprochen. Aber es geht nicht darum "simple tote" Masse ins All zu bringen. Sie sollte schon was können.
Ob man Gesamtmasse einspart, wenn man einfach viele einfache Teile hoch bringt, um sie dann zusammenzusetzen, anstatt sie gleich auf der Erde zu integrieren, bezweifel ich auch.

Die Kugelform ist nicht schlecht, weil sie das beste Verhältnis von Oberfläche zu Volumen hat. Aber ich nehme mal an, daß diese Größe weniger wichtig sei, weil eine "Dose" mit gleicher Länge wie Durchmesser in dieser Eigenschaft auch nicht schlecht wegkommen würde und die Wärme bzw. Energie, die notwendig ist, um das Schiff auf "Betriebstemperatur" zu halten, über ist und nicht zu sehr ins Gewicht fällt.  Diese Größe spielt eine kleinere Rolle je kleiner ein Schiff gebaut ist und natürlich umgekehrt.

Ich würde eher die Form nach den "Innereien" bestimmen, die sich nicht falten, biegen oder aufrollen lassen.  Diese würde ich sinnvoll zueinander anordnen (Funktion) und genügend Platz für Zugang für Wartung und Reperatur oder vll sogar in begrenzten Maße Umbau einplanen, die kritischen Teile (Energie,Antrieb,Lebenserhaltung,..) geschützt ins Innere verlagern, die Struktur und Anordnung darauf hin optimieren, daß insbesondere die schweren Elemente insbesondere in Bewegungsrichtung auf einer Struktur liegen (man kann ein Blatt am Baum befestigen aber einen Baum nicht an einen Blatt )  Solange man Probleme hat "vorwärts" zu kommen spielen Seitswärts-Kräfte die beim Seitwärtsfliegen auftreten würden keine große Rolle.

Dann würd ich bildlich gesprochen "Luftballons" über diese Konstruktion ziehen und soweit aufblasen, wie ich zusätzlichen Platz brauche.
Für die Anordnung sind folgende Regeln sinnvoll:
- je schwerer - desto näher an die Struktur
- je lebenswichtiger - um so weiter nach innen
- je gefährlicher - um so weiter nach aussen
Z.B. ein Kernreaktor ist ziemlich wichtig und sollte deshalb ganz weit ins innere. Anderseits sind Kernreaktoren nicht ganz ungefährlich, darum macht es Sinn, ihm einen extra Schacht o.ä. zu lassen, um den schnell loszuwerden bzw. ihn einfach austauschen zu können.  

Trotz aller Unbedenklichkeitserklärungen aller Hersteller habe sich Kernreaktoren kein Image der Gesundheitsförderlichkeit gemacht. Wenn ich in so einen Schiff wäre, wäre ich froh daß er da und geschützt ist - ich würde aber meine Kammer gerne am anderen Ende des Schiffes haben wollen

Egal wie man das Schiff baut: würde man diese Luftballons gleichmäßig im weiter aufblasen, sollte das Ergebnis schliesslich immer mehr kugelförmig werden. Je effizienter und leistungsfähiger die Antriebe und Energiequellen werden, um so kugelförmiger könen die Schiffe werden. Ich halte es für prinzipiell denkbar die Leistungsfähigkeit eines Reaktors bei gleicher Masse um eine Größenordnung zu steigern, aber ich glaube weniger daß man schafft ein Raumschiff bei gleicher Kapazität (z.B. Lagerraum) 10 mal leichter zu bauen. Der Wirkungsgrad des Antriebes lässt sich sicherlich nicht auf über 100% steigern. Das bedeutet, daß die Leistungsfähigkeit der Energiequelle am ausschlaggebensden ist. Das bedeutet natürlich nicht das der Rest ohne Bedeutung wäre.

 Weil derzeit Kernreaktoren die Latte für Leistung und Leistungsdichte setzen, auch noch richtig schwer sind und deshalb einen sehr großen Anteil an der Gesammtmasse eines Raumschiffes ausmachen würden (beim kugelförmigen Raumschiff dachtest du doch nicht an ein "Raketen-Ei"? ) ist derzeit die Leistungsdichte des Kernreaktors im Grunde noch wichtiger als die Leistung. Ich denke es gilt: je größer desto effizienter desto höhere Leistungsdichte - aber je größer desto schwerer und das Obermaß für nutzbare Leistungsdichte wird durch die maximale Nutzlastkapazität der Trägersystem bestimmt.

In absehbarer Zeit wird die künftige Ares-V mit 125t die Obergrenze für Lasten in den LEO darstellen. Andere können das wohl besser abschätzen oder ausrechnen, aber wenn man die Booster der Ares-V verdoppelt bzw. verdreifacht, wären vll. 150t bzw. 175t möglich. Ich habe noch von keinen derartigen Überlegungen gehört.

Weiß jemand besser abzuschätzen, was eine Ares-V mit 4 oder 6 Boostern liften könnte bzw. ob das theoretisch gehen könnte, notfalls wenn man 2 oder 3 Booster später zündet?

Erster

Ich hatte auf eine deutliche Gewichtseinsparung spekuliert, die ja die Hauptkosten verursachen. Kann das jemand abschätzen wieviel leichter die ISS wäre wenn sie als Kugel gebaut wäre?

Denke auch daran, das man für so einen "platte an platte" Zusammenbau ja entsprechende Gerüste und bestimmt auch mehrere Roboter-Arme und sonstige Werkzeuge braucht. Wenn du den Zusammenbau nicht ganz durch Roboter automatisieren willst, brauchst du auch noch Lebensräume für die Arbeiter. Im Grunde brauchst du also eine Werft.
Eine Werft lohnt sich aber erst wirklich wenn man mehrere Raumstationen damit bauen möchte.

die kritischen Teile (Energie,Antrieb,Lebenserhaltung,..) geschützt ins Innere verlagern

Neben Schubdüsen und Solarpanels sollte man auch Fenster ins Innere verlagern.

Ich hab hier irgendwo gelesen, daß am russischen Teil der ISS eine ordentliche Aluminium-Bewehrung angebracht wurde oder irgendwann einmal soll.

Eine Bewehrung kann geschweißt, geschraubt, gesteckt und vll. auch geklebt werde.  Aber Schweißen scheint mir die festeste Methode zu sein und zugleich auch die geringste Masse aufzubringen. Wenn die Hülle stabil genug ist kann sie auch strukturelle Aufgaben übernehmen.

Kann Dextere eigentlich schon schweißen?

Welche Schweißverfahren sind bereits Weltraum-erprobt?

*edit*
Zum festen Halten eines Bauteils im "Montage-Feld" (10mx30m) ist von seiner Länge her der europäische ERA besser geeignet. Soweit ich sehe, benutzen Canadarm2 und ERA die PDGF um sich irgendwo zu befestigen.

ERAs wären zum festhalten eher geeignet, weil ihre Arm-Länge kürzer ist (ca. 10m) als die von Canadarm (ca. 17m).  Allerdings ist ihre maximale Nutzlast mir 8t etwas gering. Bei 4 Stück wären damit 32t zu halten.
Die ERAs müßten aber verstärkt werden, damit sie zum Halten schwerer Bauteile geeignet wären oder Canadarm2-Arme müßten auf 10m gekürzt werden.  Wie schön wenn man Auswahl hat

Würde ein ERA 25t statt 8t halten können, würde man mit 2x4 ERAs z.B. 2 Bauteile a 100t zueinander positionieren können um sie miteinander zu montieren.

Canadarm2 kann wegen seiner Länge besser zum Halten der Montage-Plattform oder Dextere verwendet werden, weil er mit seiner Länge noch recht gut die Oberseite eines größeren Bauteils erreichen kann.

Ich denke mit den soweit aufgeführten Mitteln und zusätzlichen Mitteln lässt sich wirklich brauchbare Montage-Arbeit auf der ISS verrichten.

Abgesehen vom ITS-Node bzw. den Quer-ITS, den gekürzten Canadarm2 oder dem verstärkten ERA, sind alle Komponenten im Grund geprüft und könnten schnell gebaut werden.  Was ein Problem darstellen könnte, wäre zwei ITS-Node bzw. die Quer-ITS in den existierenden ITS(-1) einzufügen, weil dort schon die schweren Solarpanel etc. dranhängen.

*edit*
Mir fällt gerade auf, daß das japanische Storage-Modul JEM ELM-PS noch dem ITS im Weg ist.  Wenn man das auf Nadir Node-2 bewegen würde, wäre der Platz frei.  Wenn man Kibo um 90° drehen würde, würde der CBM von KIBO frei sein und unterhalb des Montagefeldes liegen. Dort wäre dann Platz für ein weiteres Modul, z.b. eine (zweite) Cupola.

Der mir gegenwärtig bekannte Ort der Cupola wäre auf Node-3 unterhalb von Destiny oder alternativ Backbord unter dem Ausleger S0.  Mit Node-3 auf Nadir und Cupola vorne unterhalb Destiny kann man zum großen Teil beide Seiten des Montagefeldes einsehen, aber man würde ca. 5m weiter entfernt vom Montagefeld gucken.  Würde Cupola auf dem um 90° gedrehten Kibo sitzen, könnte man deutlich näher an der Ebene des Montagefeldes die Arbeiten verfolgen, aber dafür nur auf einer Seite, und auf der anderen Seite des Montagefeldes würde man dann mit einer Cupola garnichts sehen können. Wenn man Node-3 an Kibo anbauen würde, wäre vll. soger Platz, um Cupola auf die Oberseite von Node-3 zu bauen und man hätte ungefähr von der Mitte aus unterhalb des Montagefeldes volle freie Sicht aus relativ kurzer Distanz auf die eine Hälfte des Montagefeldes. Mit einen weiteren Node und einer weiteren Cupola könnte man den ursprünglichen Ort und den neuen Ort besetzen, denn Cupola mit Node-3 auf Nadir Node-1 macht ja sowohl für das Montagefeld als auch für den allgemeinen Betrieb der Station weiterhin großen Sinn.

Das JEM ELM-ES (externe Experimentierplattform) könnte als Teilelager fungieren, von welchem JEMRMS Teile zum Montagefeld reicht oder ggf. zu diesem auch wieder zurück stellt.

Alles in allem garnicht mal so schlechte Vorraussetzungen, aber ein Paar Teile müßten schon gebaut werden und 2 Teile müßten im Grunde erst konstruiert werden. Ich komme auf ca. 150t weiteres Material welches sich zumindest rechnerisch mit 6 Shuttle-Flügen anliefern lässt. Davon sind:
- ITS (Z1,P1,S0,S1,Q1,Q2)          62t (Montage-Feld)
- FIX 8x (10m) ERA/Canadarm-2  80t (Bauteil-Haltung)
- MOV 1x (17m) Canadarm-2       17t ( Montageplattform+Dextere)
- VIEW Node-4, Cupola-2            18t (Gesamt-Ansicht, halbe Nahsicht)

Wenn man den 17m Canadarm-2 zuerst hochschickt kann man vll. auf extra Montageflüge verzichten und muß nur anliefern.  Ich bezweifel, daß es sinnvoll wäre, auf den zweiten 17m Canadarm-2 zu verzichten um nur mit halber Kraft zu arbeiten oder auf Node-4 und Cupola-2, denn dann verzichtet man entweder auf die Gesamtsicht oder auf die Nahsicht.

Gab es nicht so einen kleinen Wagen, der auf der ITS entlangfahren kann?
War auf dem Wagen nich ein PDGF auf dem sich ein Canadarm-2 befestigen konnte?

Wenn 2x4 "Arme" auf solchen Wagen fahren könnten, könnte man so leichter 2 größere/schwerere Bauteile einzelnd in ITS-Achse verfahren bzw. aufeinander zubewegen.

Die Montage-Plattform, mit der Dextere montiert wurde, könnte vll. um Slots erweitert werden um die gleichen Kisten (Experimentier-Boxen) aufzunehmen, wie sie das japanische free-space-experimentierfeld besitzt.

wenn der experiment-hantier-roboter Kisten mit Bauteilen vom experimentierfeld aufnimmt und in eine bestimmte Übergabe-position bringt, könnte Dextere diese automatisch bzw. ein Mensch sie manuell entgegennehmen und an der montageplattform befestigen.

An den beiden Quer-ITS wäre auf Nadir-Seite vll. noch Platz, um dort 2 weitere automatische Material-,Bauteil, oder Werkzeuglagersysteme unterzubringen.

Destiny liegt genau längs der Mitte des Montagefeldes. Und Destiny besitzt ein großes Fenster. Wie groß ist es und in welcher Richtung schaut man aus dem Fenster raus?

Es wäre nicht schlecht, wenn an dieser Stelle ein Modul ähnlich wie Destiny wäre, aber das große Fenster auf Nadir besitzt, von dem man aus das gesammte Montagefeld aus kurzer Distanz einsehen könnte.

Wenn die ITS-2 sowie die beiden Quer-ITS montiert wären, könnte man vll  Destiny zwischen Node-1 und Node-2 herausnehmen und auf Steuerboard wieder mit Node-1 verbinden ohne dabei die Strukturelle Integrität der gesammten ISS dabei zu verlieren. Dann wäre zwischen Node-1 und Node-2 Platz für ein neues Modul, daß zentral am Montagefeld insbesondere dem Montagefeld dienen könnte. Es könnte wie Kibo auf Zenit drei CBM besitzen, auf dem 2 Cupolas und eine Art Zwischending aus Quest und PMA sitzen könnte: Man kann dran andocken oder man kann es als Luftschleuse benutzen.

So könnte das entstehende Schiff wie an einer Nabelschnurr direkt am Dock gebaut werden und mit zunehmender Größe wird es mehr und mehr seitlich mit Armen an der ITS stabilisiert.  Wenn man zwecks Montage durch diese Schleuse geht kommt man direkt zur Baustelle bzw. man kann direkt das sich im Bau befindende Schiff betreten.

Wie lange würde der alte Weg "zu Fuß" über Quest, die ITS hochkrabbeln, und dann von der ITS in Zeitlupe mit der Montageplattform zum Schiff dauern? 30 Minuten?  45 Minuten? Und danach wieder zurück? Einmal am Tag oder zweimal? Das wären vll. 4x45=180 Minuten, die sich vll. auf 4x5=20 Minuten reduzieren liessen, wenn dort ein Werkstatt- und Koordinationsmodul mit direkten Zugang zum Schiff befinden würde. Demnach könnte das bei einen Arbeitstag von 8 Stunden eine Leistungssteigerung (5h+3h) von knapp 60% bedeuten. Ob sich das rechnet? Das müßte man natürlich ausrechnen, aber ich denke schon.  Außerdem vereinfacht das die Arbeitsplanung, weil man dann leicht mal etwas nachträglich holen kann und darum nicht gleich fast ein ganzer Arbeitstag vergeudet würde.

Ich kann mir vorstellen daß eine weltraumtaugliche Variante hiervon
http://www.golem.de/0808/62062-2.html bei Montage-Arbeiten auf der ISS nützlich wären. Im Weltraum mag vieles leichter sein, aber die Existenz und Anwesenheit von RMS zeigen, daß manchmal ebend doch etwas mehr Kraft gefordert ist und diese Technologie lässt sich ausgesprochen intuitiv bedienen.

Gab es nicht so einen kleinen Wagen, der auf der ITS entlangfahren kann?
War auf dem Wagen nich ein PDGF auf dem sich ein Canadarm-2 befestigen konnte?

Wenn 2x4 "Arme" auf solchen Wagen fahren könnten, könnte man so leichter 2 größere/schwerere Bauteile einzelnd in ITS-Achse verfahren bzw. aufeinander zubewegen.

Hi,
der Wagen, der Mobile Transporter (MT), kann den SRMS nur "leer", also ohne Bauteil, bewegen. Das wäre also so nicht möglich. Allerdings fahren Astronauten gerne mitsamt ihrem Werkzeug auf dem MT mit. Ohne Arm könnte er vielleicht als "Montagefahrzeug" dienen.

Hi,
der Wagen, der Mobile Transporter (MT), kann den SRMS nur "leer", also ohne Bauteil, bewegen. Das wäre also so nicht möglich.

S6 wird von Canadaarm2 installiert während dieser auf dem MT sitzt.
Genau wie P6.Beide Elemete gehören zu den schwersten Bauteilen der ISS.


nico
EDIT :
Ich hab mir die verpixelte Ani noch mal angesehn, der MT wurde nur in Position gebracht und wie du vermutest hast bewegt er sich nicht mit S6.
Sorry , mein Fehler  

Hallo Nico,

ist damals der MT mit S6 an Canadarm2 gefahren? Oder wurde nur vorher Canadarm2 mit dem MT in Position gebracht, um S6 aufzunehmen und in Montageposition zu halten?
Ich habe keine direkten belastbaren Erinnerungen an die Mission

Hallo,

...bei diesen Montagearbeiten wurde der Canadarm2 immer vorher mit dem MT in Position gebracht...erst dann hat er vom Shuttle RMS die Nutzlast übernommen.
Also auf fahrten unter Last hat man mit dem MT verzichtet ...zumindest bei diesen großen Bauteilen

gruß jok

Hätte vom Bewegungsablauf das MT das ganze deutlich erleichtert?  Wenn man darauf verzichtet hat, weil es keinen (nennenswerten) Vorteil gebracht hätte ergibt das Sinn, weil das das MT geschont hat.

so da bin ich wieder
vielen Dank für die vielen interessanten Beiträge
Ok, also im Erdorbit scheint die Notwendigkeit in absehbarer Zukunft nicht gegeben zu sein was größeres zusammenzubauen. Fertige Kugelsegmente zusammenbauen ist auch eher schwieriger als die jetzigen Zylinder mit den Dockingadaptern zusammenzusetzen. Auch wenn mit den Armen der ISS schon ein paar Vorraussetzungen geschaffen sind.
Offizielle Überlegungen dazu scheint es ja nicht zu geben.
Bleibt für mich die Frage wie das ganze auf dem Mond aussieht.
Dort ist das Gewichtsproblem ja nochmal grüßer als für LEO und außerdem ist ja Material vorhanden. Auf Mondbasis-Bildchen sieht man ja immer entweder ein paar Zylinder zusammengesteckt oder dann gleich irgendwas großes z.B. eine große Kuppel oder unterirdische Kugel die alle garantiert nicht so in einer Rakete gekommen sind. Für den Zwischenschritt des Zusammenbaus habe ich auch bisher keinerlei Angaben finden können. Die NASA hat zwar schon einen schönen Plan für die Mondbesiedelung, der mit sowas wie "etablierung eines Bildungssystems für die Mondbevölkerung" endet, aber auch da wird nur kurz von "Industrie aufbauen" gesprochen. Eine Querschnittszeichnung für einen Mondgesteinschmelzofen hab ich glaube ich schon mal gesegen, aber sonst gibts nix zur Konstruktion zu finden.
Aluminium, Eisen, Magnesium, Titan ist ja recht reichlich vorhanden und in Regolithform auch recht einfach einsammelbar. Wie ist da so der Stand der Technik?
Was könnte man daraus sinnvolles bauen?
Was mir so an einfachen Dingen in den Sinn kommt: Stäbe, Rohre, Gitter, Draht. z.B. zum aufspannen von mitgebrachter Solarfolie und Rohre zum Kabel verlegen. Die Apolloastronauten hatten mit dem ganzen rumliegenden Kabelgewirr einige Probleme, weil die im Staub als Stolperfallen verschwanden. Mit Solarfolie hat man gleich noch ein Schattenplatz um z.B. Rover zu parken. Solange die Rover weiß sind werden sie nicht zu warm, aber der dunkle Mondstaub bedeckt die ja recht schnell. Die Apolloastronauten mussten auch ständig "Autowaschen" zum kühlen.
Es gibt sicher noch einiges mehr, was man mit ein bisl Gestänge anfangen kann.
Platten für druckdichte Hüllen sind natürlich einiges schwieriger und wahrscheinlich nur mit Menschenhilfe montierbar.
Ach und das Silizium drängt sich ja auch quasi auf auf dem Mond. Solarzellenherstellung ist doch inzwischen eine recht automatisierte Sache, Vakuum schadet wahrscheinlich auch nicht. Kennt sich da jemand aus ob es da prinzipielle Probleme für eine ganz automatisierte Herstellung gibt? Energie kann man ja nie genug haben.
Ok, um zum Ende zu kommen:
Wären Stangen, Rohre u.ä "einfache" Bauteile eine ausreichend große Hilfe/Gewichtsersparnis um einen "Produktionsmondlander" sammt kleinem Schaufelrover zu rechtfertigen? Sauerstoff fällt dabei sicher auch ab...
Und: gibt es dazu irgendwo Material?

(wenn jemand irgendwas von den genannten Quellen nachlesen will müsst ich die mal raussuchen, hab die grad nur offline)

ähnliches Thema hatten wir schon mal:
'Produktion auf dem Mond' / ISRU

https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=.0

ich gibt auch bestimmt schon viele Konzepte, fortgeschrittene Raumstationen zu bauen, nur halt recht visionär.