Künstliche Schwerkraft

Zum Glück gibts da für eine Annäherung nicht viel zu berechnen, die Länge des Seils ist nur für das Eigengewicht relevant, da es ansonsten nur auf die Tragkraft für 0,5 g ankommt. Frage ist also, wie schwer sind zwei Starships.

Ein Starship wiegt leer etwa 1300 t. Schlagen wir noch 200 t für Nutzlast und Resttreibstoff drauf. Dann brauchen wir ein Seil, an dem 2x 1500 t bei .5 g ziehen können, also 1500 t.
[...]

Ich bezweifle die 1500t, mit Landetreibstoff und Fracht sind das sicher erheblich weniger. Und dann wird bei zwei SS die Kraft nicht addiert!

Ich bezweifle die 1500t, mit Landetreibstoff und Fracht sind das sicher erheblich weniger. Und dann wird bei zwei SS die Kraft nicht addiert!

Punkt 1, hast Recht, hätte mal eine 2. Quelle suchen sollen, 1300 t sind Startgewicht mit Treibstoff, Leermasse sind "nur" 100 t. Dann kommen da ganz andere Seildimensionen raus. Habe es oben geändert.
Punkt 2, doch, wenn an jedem Ende im All ein Ship mit 1 g zieht, ist das das gleiche als wenn auf der Erde 2 am Seil hängen. 2x das Gewicht (besser Masse) bei gleicher Fliehkraft. Hier aber mit 0,5 g gerechnet.

Auf der Erde ist das Seil an einem Festpunkt angeschlagen, der fest mit der Erde verbunden ist. Die Masse der Erde rechnest du ja auch nicht dazu ;-). Im All gibt's keinen Festpunkt, sondern eben eine weitere Masse. Wie schwer und wie weit die weg ist, interessiert nicht.

Wenn wir also mal von ca.1t Seil ausgehen scheint mir das doch besser in Drehgelenke an der Inneneinrichtung investiert
1t Nutzlast auf dem Weg zum Mars kann man sicher auch besser verwenden.

Obwohl ... man hätte gleich ein Seil um das umgekippte Starship auf dem Mars wieder aufzurichten   

#Gecko
Mein "mehrere Seile zur Sicherheit" bezog sich darauf, daß man nie mit 100%iger Sicherheit ausschließen kann, daß der Weltraummüll zuschlägt, so unwahrscheinlich das bei einem nur wenige Zentimeter durchmessenden Seil auch immer sein mag.

Man kann natürlich auch auf Haven-2 warten, aber da sehe ich gleich mehrere Probleme!:
- das erste Modul kommt frühestens 2028, alle 4 sollen 2030 oben sein.
- falls Haven-2 nicht von der NASA mitfinanziert wird, verzögert es sich wohl erheblich.
- ein Modul hat 4,4 m Aussen-Durchmesser und ist maximal 15(?) m lang (soll ja mit F9 fliegen)
- die fertige Station soll ausdrücklich keine künstliche Schwerkraft haben, da speziell für die Erfordernisse der NASA und Industrie gedacht.
(Quelle: https://spacenews.com/vast-releases-design-of-haven-2-commercial-space-station

Also wenn ein möglichst rasches Testen der künstlichen Schwerkraft gewünscht wird,  brauchen wir nicht mit VAST/Haven rechnen. Und auch nicht auf eine entsprechende Raumstation, die wird von dieser Firma wohl erst in frühestens 10 Jahren kommen. (Ich weiß, war von denen mal ganz anders geplant!)

Wenn wir also mal von ca.1t Seil ausgehen [...]

100m Dynemaseil Handelsware für 2MN (200t Bruchlast, S=2) wiegen nur 60kg.
Das bedeutet 6 UPM und einer Tangential Geschwindigkeit von 15m/s.

100m Dynemaseil Handelsware für 2MN (200t Bruchlast, S=2) wiegen nur 60kg.
Das bedeutet 6 UPM und einer Tangential Geschwindigkeit von 15m/s.

Glaube kaum, dass ein Kunststoffseil Weltraumbedingungen stand hält. Müsste mindestens irgendwie beschichtet sein - dann hat man immer noch das Temperaturproblem. Schon mal ein Nylonseil Jahre draussen im Sonnenlicht liegen lassen? Da bleiben nur Krümel übrig.
Meine aber immer noch dass die (zunächst) einfachste Lösung die Rotation eines großen Raumschiffes ist. Da merkt man schnell wieviel G man braucht und wie die Raumfahrer das vertragen.

Der Yes2 Satellit hat ein 30km Dyneemaseil genutzt. Seile sind günstig und leicht.
Es spricht m.E. nur eine Sache dagegen: je länger das Seil, desto höher die tangentiale Geschwindigkeit um die gleiche Beschleunigung zu simulieren.

Zum Thema kuenstliche Gravitation hat mich google-AI auf folgende Quellen gebracht:

1. https://www.leifiphysik.de/mechanik/kreisbewegung/ausblick/kuenstliche-gravitation

"Ein Vorschlag, auf künstliche Weise Gravitation herzustellen, ist die Rotation einer Raumstation. Aufgrund der Fliehkraft werden die Astronauten an die Außenwand der Raumstation gedrückt.

Aus der Formel z=omega^2 r für die Zentrifugalbeschleunigung ersieht man, dass diese quadratisch mit der Rotationsfrequenz und linear mit dem Radius wächst. ... Aus Gründen der Materialersparnis sollte r nicht zu groß gewählt werden. Dies bedingt jedoch dann eine höhere Rotationsfrequenz."

2. en.wikipedia:
Hier die Ergaenzung:
"It is generally believed that at 2 rpm or less, no adverse effects from the Coriolis forces will occur, although humans have been shown to adapt to rates as high as 23 rpm."

Somit ergibt sich:

1.) mit omega=2 PI n / 60   ====> 2*3.1*23/60=2.4 rad/s
2.) mit z=omega^2 r   und z=g ===> r=g/omega^2 = 9.81/2.4^2=1.7m

====> ein mit 23 rpm um die Zylinderachse rotierendes Starship koennte den Astronauten muehelos eine Erdschwerkraft/m von 1g liefern.

Wenn der Mars als neue Heimat angestrebt werden sollte, dann waere die Marsschwerkraft/m von 0.5g erstrebenswert (also nur 16 rpm Eigenrotation)

Dies ist alles sehr gut machbar. Die Corioliskraefte treten nur in nennswertem Masse auf, wenn sich der Astronaut selbst relativ zum rotierenden Raumschiff schnell bewegen wuerde, was ja weder geplant, noch erwuenscht ist.

Somit: sollte Starship/SH mal fliegen (und sogar bis zum Mond fliegen), dann waere ein bemannter Flug zum Mars auch kein grosser Schritt mehr. Es waere dann nur der kleine Schritt von V4 (Mond) zu V5 (Mars mit Eigenrotation) -- Auftanken im LEO vorausgesetzt.

FRAGE: wenn das so simpel ist, warum hat man noch kein Projekt dafuer geplant?

Ist nicht ganz so einfach wie es auf den ersten, rein mathematischen, Blick aussieht.
Der Aussendurchmesser des Starships ist zwar mit 9 Metern relativ groß und eine Rotation um die Längsachse sicher auch recht einfach machbar, aber um sich dann als Mensch darin auch für längere Zeit wohl zu fühlen, ist das immer noch viel zu wenig.
So hätte da ein 1,75 m großer aufrechtstehender Mensch (Füße an der Hülle, Kopf Richtung Mittelachse) u.a. ganz unterschiedliche Schwerebedingungen in den einzelnen Körperregionen.
In der Praxis umsetzbare Methode wäre höchstens ein zusätzlicher separat rotierender Zylinder im Inneren der Station nur für die Schlafkojen am Rand. Sowas wurde z.B. auch mal bei einer der geplanten privaten Raumstationen (Starlab?) angedacht.
Oder eben gleich ein mindestens 30 m durchmessendes radförmiges Gebilde, bzw. speichenförmiges aneinanderkoppeln  von entsprechenden Raumschiffen an einer zentralen Nabe.
Entsprechende Konzepte/Modelle gibt es durchaus, so u.a. von Vast für Haven-2+.

Etwas fundierter als Wiki z.B. hier:

https://sciencedirect.com/topics/physics-and-astronomy/artificial-gravity

Ist nicht ganz so einfach wie es auf den ersten, rein mathematischen, Blick aussieht.
Der Aussendurchmesser des Starships ist zwar mit 9 Metern relativ groß und eine Rotation um die Längsachse sicher auch recht einfach machbar, aber um sich dann als Mensch darin auch für längere Zeit wohl zu fühlen, immer noch viel zu wenig.
So hätte da ein 1,75 m großer aufrechtstehender Mensch (Füße an der Hülle, Kopf Richtung Mittelachse) u.a. ganz unterschiedliche Schwerebedingungen in den einzelnen Körperteilen.
In der Praxis umsetzbare Methode wäre höchstens ein zusätzlicher extra rotierender Zylinder für die Schlafkojen am Rand. Sowas wurde z.B. auch bei einer der geplanten privaten Raumstationen angedacht.

Schlafkojen: ideal -- die Geschwindigkeit im Schlaf ist gering ===> Corioliskraft ist auch gering und stoert nicht.

NASA, BO und VAAST haben etwas fuer eine Raumstation geplant:
1.) BO ist da noch vage
2.) VAAST will dies bei Haven-2 realisieren  (aber selbst das MockUp Haven-1 kommt nicht in die Gaenge)
3.) Die NASA war schon sehr konkret: https://en.wikipedia.org/wiki/Nautilus-X#ISS_centrifuge_demonstration (das Projekt ist nach 2011 leider eingeschlafen)

Schon 2009 eingeschlafen ist der Tierversuch mit Mars-Gravitation im Orbit: https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Gravity_Biosatellite

Ohne letzteren Versuch machen Mars- und Mond-Habitate zur dauerhaften Besiedlung nur bedingt Sinn.

VAST wollte dies sogar schon mal bei Haven-1 realisieren, jetzt wohl frühestens bei Haven-3, falls diese überhaupt jemals gebaut wird.

Haven-1 ist zwar weitgehend ein Test- und Demonstrationsobjekt aber sicher kein 'MockUp", sondern eine erste private Raumstation, auch wenn es zur vollen Funktion wohl eine angekoppelte Crew-Dragon braucht.