Treibstoffdepots

Ich habe die Threads zur Lagerung von Treibstoffen in Orbitdepots zusammengeführt.

Wo würde man ein Depot stationieren? In einem niedrigen Orbit, der von allen Nationen erreicht werden kann? Oder doch weit weg, evtl. an einem L-Punkt? Natürlich ist auch der von allen zu erreichen, aber mit entsprechendem Aufwand, um die Massen dorthin zu hieven.

Ich halte einen Orbit ähnlich dem der ISS für sinnvoll, nur höher, da er von allen Startplätzen der potentiellen Partner effektiv erreicht werden kann. Zwar ist ein Orbit mit ca. 51 - 52° Inklination für eine Aufbruch ins Sonnensystem nicht optimal, aber Inklinationsunterschiede zu Fluchtbahn kann man sehr gut am fernen Punkt eines hoch exzentrischen "Interimsorbits" beim Start der jeweiligen Mission abbauen, um dann endlich die Erde zu verlassen.

Meinst Du, eine internationale intergalagtische Tankstelle ist sinnvoll ? Ich denke, daß dies in der Kosten/Nutzen Rechnung zu teuer ist.

Sinnvoll wäre es zB. den Treibstoff für einen Marsflug separat ins All zu befördern. Da könnte man dann gleich die Rendezvouskoordinaten mit berücksichtigen.

Sylvester

Hallo,

intergalaktisch? ... nein

Beim Rest hängt es natürlich von den konkreten Zielen, Partnern, Kooperation, Architektur ab.

Hallo,

könnten Depots on-Orbit-Konzepten zum Decommissioning/Außerdienststellen und zur Entsorgung alter Satelliten den Weg ebnen?

Es gibt ja Konzepte, u.a. auch in Deutschland mit DEOS, mit einem automatischen Tug ausgefallene Satelliten und evtl. auch Oberstufen anzufliegen, wieder unter Kontrolle zu bringen und zu entsorgen. Primär kümmern sich diese Arbeiten momentan um die direkte Technik des Tugs, also Sensorik, Avionik, Docking, Lagekontrolle ...

Ein funktionierendes Gesamtkonzept muss auch die Logistik so eines Tugs sicherstellen, damit er (es?) entsprechend manövrierfähig wird. Wenn man nur eine handvoll Tugs im All hat und damit alle (wichtigen) Orbits ansteuern will, um dann noch entsprechende Manöver zur Entsorgung zu fliegen, müssen Tugs eigentlich nachtanken können, wenn sie nicht nach einem Einsatz bereits selbst außer Dienst gestellt werden sollen.
LEO-Depots (in diesem Fall nicht kryogen), könnten so vielleicht den Weg zu einem Gesamtkonzept mit viel on-Orbit-Infrastruktur bahnen. Außerdem hätte man noch eine Anwendung für Depots, diesseits der Exploration.

Hallo,

ein Treibstoffdepot, könnte im GSO mit eigenem antrieb dazu dienen sich bereits länger im betrieb befindliche Sateliten wieder aufzutanken, und so die Lebensdauer zu erhöhen.

alle GSO Sateliten in einer Äquatorialen umlaufbahn bewegen sich mit der gleichen geschwindigkeit, eine fliegende Tankstelle, könnte sich quasi mit geringem Energieaufwand und Schrittgeschwindigkeit (relatiev) von Sattelit zu Sattelit bewegen, und diese mit Hydrazin oder Ionentreibstoff befüllen.

Ein großes Depot wäre aber schwer und würde (zu) viel Treibstoff für seine Lageänderungen benötigen. Das Optimum wäre daher sicherlich ein großes und eher schlicht gehaltenes Depot in einem festen Orbit und ein bewegliches Orbitalfahrzeug, das regelmäßig zwischen den in bestimmten Abständen zu startenden Depots und den zu versorgenden Satelliten hin- und herfliegt. Der Versorger sollte natürlich auf eine etwas höhere Missionsdauer von mindestens 1-2 Jahren hin entworfen werden und mindestens 3-4 Depots "überleben" können. Ob pro Auftankvorgang nur einer oder gar zwei bis drei Satelliten betankt werden könnten, müsste dann meines Erachtens im Rahmen der Optimierung genau durchgerechnet werden. Ein Aspekt wäre dabei sicherlich, ob Treibstoff für ein chemisches Triebwerk oder Stützmasse für ein Ionentriebwerk angeliefert werden müsste.

Hallo,

Auftanken von Satelliten sehe ich nicht wirklich als "business case". Bei den heutigen Lebenszeiten im GSO von 15+ Jahren ist Treibstoffverbrauch nicht das Problem. Wenn der Treibstoff ausgeht, steht die übernächste Satellitengeneration auf dem Startplatz. Außerdem würden die notwendigen Schnittstellen zwischen Tug und Satellit um Größenordnungen komplexer ausfallen als für das reine Docking. Damit würde auch wieder das Risiko eines Missionsversagens steigen. Und was mache ich (mangels Schnittstellen) mit den heutigen Satelliten, denen in 10 Jahren der Treibstoff ausgeht? Auch die werden entsorgt, nicht aufgetankt.
Aus meiner Sicht ist ein Konzept sinnvoll und hat evtl. eine Zukunft, das bei unvorhergesehenen Unfällen Abhilfe schaffen kann. Fälle, in denen man den Kontakt und die Kontrolle verliert, könnten das Arbeitsumfeld für einen "Rescue-Tug" sein, dessen einzige Aufgabe dann das Entsorgen wäre.

Falls wir mehr über das Schrottproblem diskutieren wollen, abseits der Depots, dann bitte hier:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=3325.0

Tja, für Satelliten dürfte eher dieses SMART-OLEV-Projekt interessant sein, bei dem ein Schlepper mit Ionenantrieb zu einem flügellahmen (= leerer Tank) Vogel fliegt, sich im Triebwerk des Apogäumsmotor verkeilt und die Lagekontrolle übernimmt, solange noch ausreichend Technik wie Transponder funktionieren. Ein Schlepper sollte angeblich bis zu fünf Satelliten (nacheinander) versorgen können. So recht in die Gänge kommt man aber wohl auch nicht.

Warum soll das Depot eigentlich im All stationiert sein ? Wenn es ein Notfallprogramm ist, könnte eine Rakete mit Treibstoff von der Erde aus gestartet werden. Das hätte den Vorteil, daß man von Anfang an in den richtigen Orbit einschwenken kann. Wenn ich so ein fliegendes Treibstoffdepot im All um 90 Grad wenden will um einen bestimmte Satellit zu erreichen, ist der Kosten/Nutzeneffekt jenseits von gut und böse.

Schließlich geht es nicht nur darum den Treibstoff um einige 100 oder 1000 km hochzuheben, sie (Rakete + Treibstoff) müssen außerdem auf Fluchtgeschwindigkeit gebracht werden. Sonst kracht einem die ganze Suppe wieder auf den Pelz !

An jedem Satellit müßte dann außerdem eine genormte Zapfanlage angebracht werden.

Bei einem Startpreis von 20.000 USD pro KG Nutzlast stelle ich das Konzept der Stationierung im All in Frage.

Hallo Sylvester,

das hängt von den erwarteten Szenarien ab:

Gehen wir von einem Normalfall aus, dass sich Satelliten und Oberstufen ordentlich selbst entsorgen?
Dann ist wirklich nur das "Notfallszenario" zu bedenken, bei dem man im Einzelfall einen Schlepper von der Erde nachstartet.

Gehen wir von einem Normalfall aus, dass regelmäßig und häufig Satelliten und Oberstufen stranden?
Dann kommt man mit nachstartenden "Entsorgungsmissionen" vom Regen in die Traufe ... Jeder Satellitenstart hat seinen Rettungsstart. In diesem Szenario werden auf mehreren Orbits geparkte Schlepper samt Depot effektiv, die gestrandete Satelliten und Stufen "in ihrer" Nähe" anfliegen.

Außerdem ist nicht wirklich Fluchtgeschwindigkeit erforderlich. Niemand plant eine Entsorgung nach "außen", sondern eine nach "innen". Hier reicht wenig Abbremsung, den Rest macht die Atmosphäre.

Ich halte das zweite Szenario in Zukunft für immer wahrscheinlicher. Einerseits tut man zwar immer mehr, dass nichts Neues strandet. Aber bei der wachsenden Nutzung mit immer mehr Starts und Missionen im Orbit, steigt auch (bei allen guten Absichten) die Zahl der Versager und Problemfälle, in denen man die Kontrolle über etwas verliert.

Bei einem Startpreis von 20.000 USD pro KG Nutzlast stelle ich das Konzept der Stationierung im All in Frage.

Naja, um Satelliten nachzutanken wird Treibstoff in absehbarer Zeit wohl zu teuer bleiben.

Für interplanetare Missionen jedoch, oder für Flüge zum Mond wären Depots hilfreich.

Wenn ich so ein fliegendes Treibstoffdepot im All um 90 Grad wenden will um einen bestimmte Satellit zu erreichen, ist der Kosten/Nutzeneffekt jenseits von gut und böse.

Das ist klar, darum muss auch das Depot in günstiger Lage sein (Inklination ~ 0 oder Mond) und das Schiff zum Depot kommen.

Nicht nur für Flüge zum Mond. Treibstoffdepots sind der Schlüssel zur Exploration in jede Richtung. Egal ob Mond, NEO, Asteroidengürtel, Mars und darüber hinaus. Ohne Depots gehts einfach nicht. Alles andere sind Sackgassen wie SaturnV/Apollo und AresV/Orion. Es rechnet sich einfach nicht solche Schwerlastträger zu betreiben. Das ist Nonsens. Die Stückzahlen sind zu klein um die Entwicklung halbwegs vernünftig zu verteilen.

Mittelgrosse Träger wie Delta IV heavy, Ariane V, Angara und RUS-M und vielleicht noch die Atlas HLV wenn sie denn mal kommen sollte sind da erstens flexibler einsatzfähig und vom Handling her einfach überschaubarer.

Wenn ein HLV kommt und technische Probleme hat steht das gesamte Projekt still. Da ist es doch viel besser mehrere Träger zu haben die sich gegenseitig ergänzen und dann ausserdem noch besser ausgelastet sind und letztendlich auch günstiger in den Stückkosten sind.

Niemand käme auf der Erde auf die Idee ein Auto zu bauen das ein Tankvolumen von 1000l hat und das sehe ich als Vergleich für ein HLV.

Wir müssen echt mal wegkommen von Gewaltakten wie Saturn und AresV und vernünftige Infrastukturen im All aufbauen. Sonst treten wir weitere 50 Jahre auf der Stelle und die Milliarden gehen wieder mal für Machbarkeitsstudien und Versuchsraketen a Ares IX drauf. 

Niemand käme auf der Erde auf die Idee ein Auto zu bauen das ein Tankvolumen von 1000l hat und das sehe ich als Vergleich für ein HLV.

Es gibt schon LKWs, die in Sibirien oder sonstwo viel Tank haben. Ist aber auch klar, denn bei unter -50°C, wenn der Motor abstirbt (oder der Benz alle ist), dann ist der Fahrer dem Tod geweiht.

Wir müssen echt mal wegkommen von Gewaltakten wie Saturn und AresV und vernünftige Infrastukturen im All aufbauen. Sonst treten wir weitere 50 Jahre auf der Stelle und die Milliarden gehen wieder mal für Machbarkeitsstudien und Versuchsraketen a Ares IX drauf. 

Man kann es aber auch untertreiben. Willst du 20000 größere Silvesterraketen raufschießen, um dann 1 kg Nutzlast insgesamt zu haben? Dabei kostet aber jedesmal die Verpackung einen Teil der Nutzlast. 

Sackgassen wie SaturnV/Apollo

Dafür hätte man ein Geschäftsmodell entwickeln müssen.
Mit nur einem Start 10-20 Satelliten zu starten, das spart Starts und Infrastruktur. Dazu hat man die möglichkeit, schwere Module für eine Raumstation zu starten, schwere Telskope zu hieven  UND bemannte Missionen durchzuführen. Ist das nix?
Ich sage eher, die Politik war hier die Sackgasse. Wenn man auf einmal starten will, geht es halt nicht kleiner...
Es war ja auch mal eine Oberstue mit Fluor angedacht, die es dann auf die Nutzlast der Ares V gebracht hätte (!)

10-20 Sateliten? 

Guck dir mal die Ariane V an. Wie lange brauchen die um nur 2 Sateliten zusammen zu bekommen.
Solange wartet kein Betreiber bis du mind. 10 Stck. zusammen hast. Da ist der erste ja schon ein Museums Stück. 

Mfg Collins

Es wär doch ne Idee ein "Universal-Treibstoffdepot" zu entwickeln!?

Einsatzgebiete:
-Versorgung von Satelliten mit Treibstoff
-Versorgung von Explorationsmissionen mit Treibstoff
-Versorgung der ISS mit Treib- bzw. Sauerstoff??

Vorteile:
-flexibel einsetzbar in Bezug auf Trägerraketen bzw. Treibstoffart
-Synergieeffekte zwischen Satellitenbetreibern, bemannte bzw. unbemannte Raumfahrt
-nur einmalige Entwicklungskosten

Nachteile:
-als Universalgerät teuer
-etwas höhere Startkosten

Könnte man nicht die X37 für soetwas modifizieren? Viele der benötigten Vorraussetzungen würde das schon können, z.B. Orbitveränderungen etc!

mfg h-j

Und wozu benötigt ein Orbitaltanker Flügel und ein Fahrwerk? 

Dann sollte man lieber das europäische ATV als Basis nehmen - das ist jetzt schon ein Tanker (wenngleich nicht ausschließlich für Treibstoff&Oxidator). 

Ein Aspekt und Problem dabei: Lage der Orbitebenen im Raum, festgelegt durch Inklination und Lage der Knotenlinie.

Orbit ist nicht gleich Orbit. Ein Depot auf einem polaren Orbit hilft keiner Mission in einem äquatorialen Orbit und umgekehrt.

Ich stelle mir die X37 nur als "Lieferwagen" vor; das größe Depot könnte z.B. in einem festen Orbit fliegen, quasi nur ein einfacher "Tank";

Daran dockt die X37 immer wieder an, lässt sich volllaufen^^ und betankt dann widerum einzelne Satelliten in unterschiedlichen Orbits!

Ist der "Tank" leer, lässt man ihn verglühen, muss die X37 gewartet werden, schwebt sie zur Erde zurück! Damit kann man die lange Betriebszeit im all der X37 ausnützen, die ganze Technik packt man ebenfalls da rein;
d.h. das eigentliche Treibstoffdepot könnte weniger Aufwändig produziert werden bzw. in den Orbit gebracht werden!

mfg h-j

Was ich sagen wollte mit den verschiedenen Orbitebenen:

Bevor ich eine eine Änderung der Inklination von 90 grad mache, kann ich gleich neu starten. Der Energiebedarf für solche Manöver ist enorm. Daher ist ein Raumflugkörper quasi auf seiner Orbitebenen gefangen und kann Ziele "links und rechts" von sich praktisch nicht erreichen. Bzgl. der Lage der Knotenlinie kann man sich noch die Präzessionsbewegung durch den Äquatorwulst der Erde zu Nutzen machen und kann so diese Linie um ein paar Grad pro Tag verschieben.

Ein Aspekt und Problem dabei: Lage der Orbitebenen im Raum, festgelegt durch Inklination und Lage der Knotenlinie.

Ich würde es ziemlich banal machen: 0-10° Inklination.

Das würde äquatoiralen Satelliten (ich nehme an, das sind sehr viele Prozent der Aktiven) also dienen, und auch Explorationsmissionen.

Mehr wäre, wie du schriebest, unnötiger bzw. unmöglicher Aufwand.

Sehr viele Satelliten sind auf Bahnen hoher Inklination unterwegs, alles was die Erde beobachten möchte.

Hat jemand da zufällig eine Statistik??

Wenn nur ein paar Prozent in dem Orbit wären, würde es sich doch als spin-off bemannter Exploration lohnen (?)

Klar kann man das auch untertreiben, aber das war nicht das Thema.

Es ging mir darum vorhandene Hardware zu nutzen.

Was spricht dagegen ArianeV, Proton bzw RUS M , Falcon 5 und Angara dann in Zukunft, sowie die Atlas V, Delta IV, H2B und von mir aus noch CZ5 zu nutzen um damit ein Treibstoffdepot zu bedienen.

Muss ja nicht nur ein Depot sein. Besser ist es sowieso mehrere Depots auf verschiedenen Bahnen zu haben. Wenn erstmal eines in Betrieb ist richten sich die weiteren nach dem Bedarf, nur fallen dafür eben keine Entwicklungskosten mehr an.

Der Schlüssel sind letzendlich eben genau diese Entwicklungskosten. Die vorhandenen Träger sind entwickelt. Diese Kosten fallen aber bei jedem HLV an.

Größere Strukturen haben immer das Hauptproblem seien es jetzt Sonden oder interplanetare Raumschiffe das der Treibstoffanteil sehr hoch ist.

Liegt eben am geringen Wirkungsgrad der chemischen Antriebe und etwas anderes haben wir nicht um grosse Einheiten in nächster Zeit effizient ans Ziel zu bringen.

Die nächste Generation wird wohl weitgehend auf chemische Antriebe verzichten.

Nur muss dafür mehr in eine Energiequelle investiert werden die viele MW Leistung abgeben kann, egal ob elektrisch, nuklear, Fusion etc.

Der Grund war wir heute im NEO festhängen ist das wir keine Infrastuktur im All haben die den Weiterflug aus dem NEO ermöglicht.

Und diese Infrastruktur sind eben genau diese Depots die bisher fehlen und leider nur auf dem Papier existieren.

Pläne dafür gabs ja schon Ende der 80er Jahre, Anfang der 90er Jahre. Aber leider hatte damals die NASA wegen der teueren
Shuttles kein Geld mehr und die Russen hatten wie ja bekannt andere Probleme.

Das zweite Problem ist das sich niemand finden wird der ein HLV für den kommeriziellen Einsatz versichern wird. 10 bis 20 Sats sind ja nicht gerade billig und wenn der Start schief geht gibt es wohl ein paar Kunden weniger.

Bleibt mal realistisch. Für HLV zwischen 100 und 200t  ist eben noch kein Markt da, vielleicht mittelfristig aber mit Sicherheit nicht die nächsten Jahre oder Jahrzehnte.

Der Grund war wir heute im NEO festhängen ist das wir keine Infrastuktur im All haben die den Weiterflug aus dem NEO ermöglicht.

Du meinst wohl LEO, oder? Unter NEO versteht man üblicherweise ein Near-Earth Object.