Modulare Raumschiffe

@ILBUS
Ja, klar. Bei einer Kapsel wie Sojus oder Apollo funktioniert das so, aber wir wollen ja ein komplexes, modulares Schiff auf einen ISS Orbit einbremsen und nicht direkt den Wiedereintritt machen. Darum dachte ich ein Bremsschirm wäre da Materialschonender, man müsste nicht so tief in die Athmosphäre eindringen und dadurch bleibt die Belastung auf das Schiff geringer.

Der ISS-Orbit mit einer Bahnneigung von 51,6° ist in der Tat ziemlich ungeeignet für Mondmissionen. Der Mond umkreist die Erde auf einer Bahn, die um 28,6° zum Äquator geneigt ist. Und dieser Winkelunterschied muß jedesmal abgebaut werden, was enorm viel Sprit kostet.  

Bei der Definition der ISS-Umlaufbahn hat man ursprünglich auch überhaupt nicht an Mondmissionen gedacht. Vielmehr mußte man sie so wählen, daß auch die Russen die Station gut erreichen können, und da sind 51,6° besser geeignet. Würde die ISS auf einer für Mondmissionen optimalen Bahnebene fliegen, könnten Sojus/progress sie praktisch nicht erreichen.

Außerdem hat eine hohe Inklination den Vorteil, daß man den größten Teil der Erdoberfläche beobachten kann.

Gruß
roger50

28,6° ? Na wenn es eine rein amerikanische Station wäre, dann wär sie wohl genau auf dieser Bahn.  

Kann man den Winkelunterschied nicht bei der Beschleunigung ausgleichen? Ich mein, man müsste ja ohnehin ordendlich Gas geben, um aus dem LEO herauszukommen...

@Jo:

Stimmt.

Ich muß meine vorige message noch etwas präzisieren: Der Winkel zwischen Erdäquator- und Mondbahnebene schwankt infolge der Präzession des Mondes in 18,6 Jahren um 23,45° +- 5,15°, beträgt im Mittel also 23,45°.

Gruß
roger50

@MSSpace:

Kann man den Winkelunterschied nicht bei der Beschleunigung ausgleichen?

Klar, aber der Inklinationsabbau von 51° auf 23° kostet fast genau so viel Treibstoff, wie die eigentliche Beschleunigung, um den Mond zu errreichen. Man verdoppelt also (fast) den Treibstoffbedarf, wenn man von der ISS zum Mond fliegen will, statt von einer optimalen LEO-Bahn.

Gruß
roger50

Tja, dann fürchte ich so langsam, dass es doch wirtschaftlicher ist, direkt von der Erde ohne "Landung" an der ISS zum Mond zu fliegen. Dabei hat ein Andocken an der ISS m.E. nach wesentliche Vorteile.
1.) Die Zusammenstellung der Schiffe könnte "gelassener" Ablaufen. Eine Startverschiebung bedeutet nicht automatisch eine Gefährdung der Mission. Und hier besonders wichtig : Kommt man mit 2 Starts aus mag das ja noch funktionieren aber wenn mehr Module (zB ATV/Columbus/Sojus) und damit mehr Starts zur Ausrüstung nötig werden haut das doch nie hin!
2.) Es könnten mehr Proben vom Mond mitgebracht und auf der ISS untersucht werden. Die Mitnahme zur Erde ist in den eher kleinen Kapseln ja begrenzt.
3.) Einzelne Module des modularen Schiffes könnten an der ISS verbleiben und bei weiteren Missionen erneut genutzt werden.
4.) Man muss keine Erd-Landekapsel zum Mond schleppen und könnte ggfs. die Mondfähre wieder mitbringen.
5.) Die Crewstärke ist flexibler planbar, da der Rückflug von der ISS mit mehreren Schiffen (Sojus) erfolgen könnte.
6.) usw. usw.

Abgesehen davon würde die Bedeutung der ISS steigen und die Finanzierung langfristig gesichert werden...  

@Jo. Was meinst du unter großes Raumschiff? 20t? Oder mehr? Du musst immer berücksichtigen dem sind Treibstoffgrenzen gesetzt. Je schwerer Der Schiff, desto mehr muss man zum Beschleunigen+Abbremsen beim Hin- und Rückflüg mitnehemn. Die Abhängikeit ist Exponentiel : Doppelte masse heisst  e²-Fache Treibstoffzunahme.

Es ist ziemlich schnell unmöglich nutzbringend schwere Schiffe permanennt zu beschleunigen und abzubremsen.

Egal, wie schwer das Raumschiff im Erdorbit ist, man braucht mindestens die Hälfte des Gesamtgewichts an Treibstoff, nur um erstmal bis zum Mond zu kommen. Dabei ist das Einbrennen in den Mondorbit und alles was danach folgt, noch nicht mal mitgerechnet.

Wiegt das Raumschiff also z.B. 20 t, dann entfallen davon mindestens 10 t auf den Treibstoff. Und das auch nur beim höchstenergetischen Treibstoff H2/O2.  Verwendet man lagerfähige und weniger leistungsfähige Treibstoffe, wird das Verhältnis sogar noch deutlich schlechter.

Gruß
roger50

Ich hatte mal gerechnet gehabt, wie groß ist die Startmasse einer Rakte die die gleiche Treibstoffkombination benutzen würde wie die Proton und kamm bei 20t Rücktransportlast (mit Landung auf dem Mond eines landersund Einschwung in die Erdorbit) auf über 50.000t! Die Saturn wog 3.000t! Shuttle wiegt 2.000t...Also die Idee mit dem Abbremsen eines grossen Moduls kann ich nicht als realistisch ansehen. Ok wenn

Für den Airbraking muss das gesammte System ausgelegt werden, also Aerodynamik, Hitzeshutz etc... Plus der Treibstoff für die Zirkulation der entgültigen Orbits...Nimmt man den Bremsschirm zur Hilfe (es gibt so ein System noch nicht, man forscht daran aber nehmen wir an es gebe die) wie soll dann der Bremsschirm wieder zusammengefahltet werden? es ist ein äusserst koplizierter Vorgang, der dann in der Schwerlosigkeit ausgeführt werden muss. Und zwar einwandfrei, soll es später wiederverwendet werden.

Es klingt nach einer krassen Herausforderung mit zig Ecken an den es hengen bleiben kann.

wie soll dann der Bremsschirm wieder zusammengefahltet werden?

Wenn das Raumschiff im Orbit bleibt, muß er das garnicht.

So wie ich das jetzt verstanden habe, soll der Modul mehrmals verwendet werden. Also wird man es doch noch brauchen.

Andererseits habe jetzt selber eine Idee bekommen: man kann den auf dem letzten Abschnitt der Bremsstreke abwerfen, somit verglüht er einfach. Oder irgendwie einhohlen, und erst auf der Erde richtig falten... Und mit nähsten Start des Wiedereintrittmoduls und des Tankersmoduls einen Neuen auf der Erde zusammengefaltetes mitnehemn.

Ich befürchte, unser modulares Raumschiff wird deutlich mehr als 20t wiegen. Schaut euch nur mal den oben von mir verlinkten Vorschlag (ATV/Columbus/Sojus) der ESA an.
Nehmen wir mal für ATV rund 13 Tonnen leer und für ein auf Columbus basierendes interplanetares Modul rund 12 Tonnen leer an. Dann spar ich mir mal den Sojus (wegen der "Landung" auf der ISS) und ersetz ihn durch den relativ kleinen russischen Mondlander von rund 6 Tonnen (gut, der müsste wesentlich aktualisiert werden). Dazu Ausrüstung für ATV und das Hauptmodul von gewiss 5 Tonnen. Dann wären wir bei der Combo schon bei 36 Tonnen und da ist der Sprit für den Mondflug noch gar nicht bei...
MSSpace...

@ILBUS:
So hatte ich mir das auch gedacht, einfach im richtigen Moment abwerfen und bei der nächsten Mission einen neuen mitnehmen.
Ich dachte da auch an die schon weiter oben beschriebene Combo aus ATV, Columbus und Sojus. Zum Hinflug bräuchte man natürlich eine recht grosse Beschleunigungsstufe, die so grob 20-30 t zum Mond schiessen kann (eine S IVb schaffte 50t). Die Manöver am Mond könnte die ATV Antriebssektion übernehmen und zum Bremsen in den Erdorbit hätten wir ja den Schirm  

Ich dachte da auch an die schon weiter oben beschriebene Combo aus ATV, Columbus und Sojus. Zum Hinflug bräuchte man natürlich eine recht grosse Beschleunigungsstufe, die so grob 20-30 t zum Mond schiessen kann (eine S IVb schaffte 50t).

Aber wenn wir alles in einer Rakete starten brauchen wir ja kein modulares Raumschiff im eigentlichen Sinne. So wie ich die ESA/RSA Studie verstanden habe wird das ATV auf Ariane, der Sojus auf Sojus und das Columbus-Zentralmodul auf was weiß ich was gestartet und dann im All montiert. Ähnlich wie beim amerikanischen ARES-Programm.

Und das macht Sinn, eben weil keine ganz großen Raketen wie die Saturn oder die Energija mehr zur Verfügung stehen. (Russland hat anscheinend seine Energija abgeschrieben.)

Fraglich bleibt, ob zur Montage die ISS zur Hilfe genommen wird (Vor- und Nachteile wurden hier ja schon diskutiert) oder ob das ganze irgendwo im All (LEO, Mondorbit oder sonstwo) passiert...

@MSSpace:
Nochmal kurz zu dem von Dir verlinktem Artikel und dem "tollen" Bild eines Raumschiffs aus ATV/Columbus/Sojus, den wir schon mal in einem anderen Thread diskutiert haben (weiß bloß nicht mehr, wo).
Als wir das Bild gesehen haben, sind mene Kollegen und ich alle vor Lachen von den Stühlen gefallen. Da hat irgendein Jounalist mal schnell ein paar Bildchen zusammenmontiert und so einen schön langen Weltraumzug geschaffen.

Was sollte es wohl bringen, drei 'Aufenthaltsräume' zusammen zu koppeln??  

Nein, mit der erwähnten ACTS-Studie (Advanced Crew Transportation Study) hat das Phantasiebild nicht das geringste zu tun. Da geht es in erster Linie darum, wie man - aufbauend auf ATV und Sojus - ein neues, größeres Raumschiff für bis zu 6 Personen schaffen könnte, das für Missionen im Erdorbit und zum Mond eingesetzt werden kann.

Gruß
roger50

@roger50
Probleme waren mir da ja auch schon aufgefallen, vor allem, dass man vorerst nicht in der Lage wäre Columbus (auch nicht als Combo) zu starten. Und ich hatte ja vorgeschlagen, den Sojus-Teil nicht mitzunehmen, weil man den eigentlich "nur" für den Wiedereintritt brauch. Dafür bräucht man unterwegs einen Mondlander und da haben wir ja auch nichts im Ärmel, da das Modell der Russen ja mit Sicherheit nicht auf dem aktuellen Stand ist...
Finde es aber insgesamt toll, damm meine Idee vom "modularen Raumschiff" so einen Zuspruch findet. Und als Anregung fand ich das Bild recht nett...
Hoffen wir mal, dass die ESA an der Entwicklung eines bemannten ATV und die RSA an der Entwicklung des Parom festhält, denn dadurch ergäben sich neue Möglichkeiten...

Moin moin,

Hoffen wir mal, dass die ESA an der Entwicklung eines bemannten ATV und die RSA an der Entwicklung des Parom festhält

Was Parom angeht, bin ich optimistisch. Die Russen verfügen über die gesamte notwendige Technik (Parom basiert ja auf einem 30 Jahre alten Modul -TKS), und allzu teuer dürfte die Entwicklung nicht sein.

Was allerdings ESA und bemannte Raumfahrt angeht, sehe ich nirgends ein Licht am Ende des Tunnels. Die ACTS-Studie kostet gerade mal € 30 Mios. für 2 Jahre, das sind Peanuts. Zumal die Studie in erster Liie der Teamerhaltung dient.

Aber weit und breit ist kein ESA-Mitgliedsland zu entdecken, daß sich für die Entwicklung eines bemannten europäischen Raumschiffs ausspricht. Und erst Recht nicht ist irgend jemand bereit, dafür Geld aufzuwenden. Leider, leider..... :'( :'(

@roger50
Kopf hoch. Wirklich eilig haben wir es ja nicht. Erstmal warten wir auf den Start von Jules Verne im nächsten Jahr und hoffen, dass alles klappt. Wenn danach noch 2-3 ATV die ISS sicher erreichen sieht die Sache vielleicht schon anders aus. Wenn die ESA der Welt (und sich selbst) beweist, dass sie ein zuverlässiges und rentables unbemanntes Raumfahrzeug mit Kapazitäten zur Weiterentwicklung geschaffen hat steigt gewiss das Interesse.
Nebenbei: Weißt du wo ich Fotos vom bemannten ATV-Konzept finde?
Gruß,
MSSpace...

Leider gibt es nur sehr wenige Fotos vom CTV



Wenn die ISS in einigen Jahren geschichte ist dann denke ich werden wieder alle Staaten eine eigene Raumstation bauen. Da die ESA einige Erfahrung mit der ISS durch den bau von Node2 & 3 sowie den MPLM, ERA und Colubus gemacht hat denk ich wird es auch für die Europäer nicht schwer sein eine Raumstation zu bauen und dann wird man sich sicher auch um ein bemanntes Raumschiff kümmerrn müssen. Hoffe aber das es dann auf dem Hopper und Hermes aufgebaut ist und vollkommen wiederverwenbar änlich dem Earl 2.

Na, viel geben diese Bilder echt nicht her. Ariane mit nem Rettungsturm drauf, die hätt ich auch noch gemalt. Und das freifliegende Schiff hat ja mit dem ATV auch nichts gemeinsam. Ich dachte eigentlich, dass auf das "Instrumental and Propulsion Module" mit den Solarzellen des ATV zurückgegriffen wird und darauf aufbauend anstelle des Laderaums eine rückkehrfähige Kapsel aufgesetzt wird. Das könnte man ja dann auch als zentrales Teil eines modularen Schiffes nutzen, vorausgesetzt die ATV eigenen Triebwerke genügen den Anforderungen für die notwendigen Manöver...

Die Bilder sind schon ältere Studien aber ich hab selbst schon stundenlang nach neueren Grafiken gesucht und nichts gefunden. Hoffentlich bekommen wir in den nächsten Jahren neuere zu sehen.

Es gibt solche neueren Bilder und ich habe sie auch, kann bzw. darf sie hier aber nicht posten (wg. copyright). Deshalb ein Hinweis: in diesem Schwerpunktthema gibt es weiter unten einen Thread "Soll Europa ein eigenes Raumschiff entwickeln?" Dort hat auf Seite 2 das Mitglied JEANZ ein paar Bilder gebastelt eines ATV mit Kapsel. Hier ist ein Beispiel:



Dieses Bild trifft die letzten Studienergebnisse schon ganz gut. Das Orbital Module wäre lediglich kleiner/kürzer und nicht als Kabine vorgesehen.

Gruß
roger50

Ja, so hatte ich mir das vorgestellt. Sehr schön...    

Wenn die ISS in einigen Jahren geschichte ist dann denke ich werden wieder alle Staaten eine eigene Raumstation bauen. Da die ESA einige Erfahrung mit der ISS durch den bau von Node2 & 3 sowie den MPLM, ERA und Colubus gemacht hat denk ich wird es auch für die Europäer nicht schwer sein eine Raumstation zu bauen und dann wird man sich sicher auch um ein bemanntes Raumschiff kümmerrn müssen.

Eine eigene europäische Station sehe ich noch lange nicht denn dazu fehlen die Grundlagen und zwar speziell die Möglichkeit zum Start und zur Kopplung von Modulen. Die Russen haben Module, die automatisch kuppeln, die Amis montieren mit dem Shuttle. Beide Techniken sind althergebracht und haben wesentliche Macken. Aber das steht auf einem anderen Blatt.
Hier an dieser Stelle wäre ich schon froh, wenn man ein modulares Raumschiff zusammenstellen könnte. Das sollte ja auch einfacher sein, als gleich eine neue Station zu entwickeln...