Weltraumtourismus 2062

Hallo Frankie,

Danke für deine Unterstützung.
Ich würde nun gerne nochmal bezüglich des Antriebs mit euch sprechen, da Dieser unmittelbar Einfluss auf das Design des Shuttles hat und somit hohe Priorität hat.
Für das Shuttle ist wie bereits erwähnt eine Transformation im All geplant. Diese werde ich auch im Hartmodell verwirklichen. Bedeutet, nach der Liftfahrt könnten die Sonnenkollektoren aufklappen und das Shuttle von einer aerodynamischen Form zu einer offenen,technischeren Form wechseln, wie du MAC auf einigen Skizzen gesehen hast.
Momentan ist mir nur klar, dass für den Ionenantrieb die Solarzellen von nöten wären. Gibt es noch andere "attraktive" Antriebe die auf die Sonnenenergie setzten?
Ich hatte auch bereits erwähnt, das ich auch sehr gerne mit einem Sonnensegel arbeiten würde. Seht ihr da in Zukunft eine Möglichkeit Dieses kleiner zu gestalten, oder reicht dann schlicht und ergreifend die Fläche für den Wind nicht aus ? Über einen getrennten Fusionsantrieb von der Passagierkabine am Shuttle habe ich mir auch gedanken gemacht. Wie steht ihr dazu?
Im Endeffekt suche ich nach Argumenten, die für das Transformieren sprechen.

Beste Grüße

Darek05

Hallo Darek,

Schau dir mal die Punkte 2.5.2 Tetherantrieb und 2.5.7 Magnetsegel genauer an.

http://de.wikipedia.org/wiki/Antriebsmethoden_für_die_Raumfahrt#Tether


PS: Bei Sonnensegeln lässt sich schlecht noch etwas Verbessern. Die von der Sonne ausgestrahlten Photonen kommen immer aus Richtung Sonne haben eine bestimmte Energie, die sich in einer bestimmten Frequenz, also Farbe zeigt. Fängt man die Photonen mittels Sonnesegel ein wird der Impuls der Photonen aufs Segel übertragen, bei Reflektion verdoppelt sich maximal der Impuls. Ein an sich sehr simples Prinzip, von daher kann man da auch nichts verbessern solang es darum geht Photonen der Sonne zu nutzen, ist die Quelle allerdings ein Laser auf der Erde so sieht es wieder anders aus.

Zum Thema Magnetsegel habe ich mir auch schon Gedanken gemacht. Ich gehe mal davon aus, dass es sich dabei um eine Art großes Lasso handelt, welches natürlich nicht soviel Gestaltungsspielraum liefert, wie eine komplett geschlossene Fläche(Segel,Kollektoren).
Der Tetherantrieb klingt allerding interessant. Besonders interessant finde ich die Drehung um die eigene Achse zur Fortbewegung des Shuttles wenn ich das richtig verstanden habe ?!

http://www.redorbit.com/media/uploads/2003/12/d7eddcdfa9025323877672f229b6e440.jpg

Wofür wird das Teil am Ende des Seils verwendet ?

http://www.nasa.gov/centers/marshall/images/content/373858main_spacetether1_226.jpg

Wäre natürlich aus gestalterischer Sicht wichtig, dass am Ende des Seils nochmal was dranhängt. Wofür das in diesem Fall verwendet wird weiß ich jedoch nicht.

Hallo Darek,

Deine Idee das Shuttle mit Solarzellen anzutreiben, ist selbst für eine Mondlandung äußerst problematisch.

Nehmen wir an, es gäbe bis dahin Solarzellen, die 73% des Sonnenlichts in nutzbare Energie umwandeln können, (Ausbeute 1 kW/m^2) dann brauchst Du für ein Shuttle mit einem Gesamtgewicht von 10,15 t (das Aufstiegsmodul der Mondlandefähre hatte 4,5 t Masse) eine wirksame (quadratische) Panelfläche von etwa 1400 m Kantenlänge, deren Masse in dieser Rechnung nicht enthalten ist (hauptsächlich deshalb, weil ich die Masse der Stützstruktur für ein solches Panel, nicht mal so eben ausrechnen kann.

Dieses Problem ließe sich ja noch ganz einfach durch einen Katapultstart lösen, aber für eine Landung mit dem Shuttle, geht das nicht mehr und dafür mußt Du (beim Mond) genau spiegelbildlich für die Landung dieselbe Geschwindigkeit abbauen, wie Du sie für einen Start aufbauen müßtest.

An dieser Fläche läßt sich auch mit der bestmöglichen Solartechnik nur noch sehr wenig (max. 37% weniger Fläche) ändern, ebenso läßt sich daran nichts Wesentliches durch noch so gute Ionentriebwerke ändern. Man braucht diese Energie, um eine solche Masse gegen die Schwerkraft (hier des Mondes) zu beschleunigen bzw. abzubremsen und dabei muß man mindestens etwas mehr aufbringen, als man durch den Mond beschleunigt wird. (Ich habe dabei mit einer erreichbaren Beschleunigung von 2 m/s^2 gerechnet)

Die einzig denkbaren Auswege: Energiespeicher (von einer bisher überhaupt nicht absehbaren Güte) an Bord, oder Energieerzeugung auf anderem Wege, als über Solarzellen, oder ein Mondseil auf der erdabgewandten -, oder der erdzugewandten Seite, mit Andockstellen auf das Mondseil nahe der Mond-Lagrangepunkte 2 respektive 1. Diese letzte Idee, muß ich aber noch genauer rechnen.

Herzliche Grüße

MAC

Hallo,

ich hatte gestern wieder ein Gespräch mit meinen Kollegen, in dem die Designrichtung festgelegt wurde.
Folgend Details zur Funktion des Shuttles
1. Elevatorfahrt: Shuttle für Aerodynamik zusammengefahren/geklappt
2. Nach Der Elevatorfahrt: Transformation des Shuttles im All. Segel klappt auf und bildet aufgespannt Fläche für Laser/Microwellenlaser.
Somit hätte ich einen externen Antrieb und man müsste auf der Route des Shuttles Laser positionieren.
Trifft der Laser auf das Segel, durchfließt das Laserlicht an bestimmten Adern (Fugen) das Segel und die Energie fließt bis in das Shuttle. Dies möchte ich auch im Hartmodell mit zb. Lichtleitern verwirklichen. Wie seht ihr die Idee, das Shuttle “extern” via Laser anzutreiben? Durch den fehlenden Antrieb wäre das Shuttle leichter und durch ein Microwellenlaser könnte man auch die Größe des Segels im Vergleich zum Sonnensegel reduzieren.

Besten Dank im voraus und ein schönen Start ins Wochenende

Darek05

Hallo Derek,

darek05 schrieb:

1. Elevatorfahrt: Shuttle für Aerodynamik zusammengefahren/geklappt

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Ja.

darek05 schrieb:

2. Nach Der Elevatorfahrt: Transformation des Shuttles im All. Segel klappt auf und bildet aufgespannt Fläche für Laser/Microwellenlaser.
Somit hätte ich einen externen Antrieb und man müsste auf der Route des Shuttles Laser positionieren.

Zum Vergrößern anklicken....

Jein!

Mit Mikrowellen kannst Du zwar Energie, aber kaum Impuls übertragen. Ohne Impulsänderung keine Manövrierfähigkeit! Du brauchst auch dabei einen Antrieb im Shuttle. Wenn es zum Mond gehen soll, dann kannts Du die Mikrowellensender nicht irgendwo 'stationieren', die bleiben nicht dort wo Du sie 'abstellst'. Eine Umlaufbahn um Erde und Mond käme in Frage.

Die Frage dabei: Du hast einen gigantischen Aufwand, nur um dem Shuttle einen konventionellen Antrieb (ähnlich Mondlandefähre) zu ersparen. Das funktioniert nur für diesen Zweck nicht! Eine (bereits rund 40 Jahre alte) Idee dazu war mal der Aufbau einiger (sehr großer) Erdorbitalstationen zur Energieversorgung der Erde durch Sonnenenergie, übertragen durch Mikrowellen auf große Antennenfelder auf der Erde. http://settlement.arc.nasa.gov/ In Bild der Wissenschaft Mai 1976 wurde das auch mal durchgehechelt. Das alles ist genau so lange völlig aussichtslos, wie die auf der Erde produzierte Energie und Rohstoffe billiger sind.

darek05 schrieb:

Trifft der Laser auf das Segel, durchfließt das Laserlicht an bestimmten Adern (Fugen) das Segel und die Energie fließt bis in das Shuttle. Dies möchte ich auch im Hartmodell mit zb. Lichtleitern verwirklichen.

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Du meinst das als optische Veranschaulichung?

darek05 schrieb:

Wie seht ihr die Idee, das Shuttle “extern” via Laser anzutreiben?

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Nur, wenn Du die Laser selber auch antreibst (Impulserhaltung) oder sie auf Erde und Mond stationierst. Ob das über solche Entfernungen noch zuverlässig funktioniert? Damit kenne ich mich nicht gut genug aus, um das mal eben durchzurechnen. Antennentechnik war für mich immer etwas mystisch.

darek05 schrieb:

Durch den fehlenden Antrieb wäre das Shuttle leichter und durch ein Microwellenlaser könnte man auch die Größe des Segels im Vergleich zum Sonnensegel reduzieren.

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Im Gegenteil, für Mikrowellen müßte das Segel eine noch größere Fläche haben (wenn Du Impuls übertragen willst), als für sichtbares Licht. Ob man mit Mikrowellenlasern (Maser) mehr Energie pro Fläche übertragen kann, als mit Laserlicht, weiß ich allerdings nicht.

Herzliche Grüße

MAC

PS das mit dem Mondseil hab' ich bald fertig. Rückseite geht (viel leichter als auf der Erde) ist aber natürlich ziemlich doof, nur auf der Rückseite zu landen. Für die erdzugewandte Seite muß ich noch rechnen.

Hallo MAC,

dann kannts Du die Mikrowellensender nicht irgendwo 'stationieren', die bleiben nicht dort wo Du sie 'abstellst'. Eine Umlaufbahn um Erde und Mond käme in Frage.

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Nur, wenn Du die Laser selber auch antreibst (Impulserhaltung)

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So hatte ich mir das auch vorgestellt. Der Laser mit einem eigenem Antrieb um eine Umlaufbahn um Erde und Mond.

Du meinst das als optische Veranschaulichung?

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Aus der gestalterischen Sichtweise wäre das natürlich ein super Effekt.
Trifft der Laser auf das Segel durchfließt es das Segel und fließt weiter in den Antriebe des Shuttles.

Mit Mikrowellen kannst Du zwar Energie, aber kaum Impuls übertragen. Ohne Impulsänderung keine Manövrierfähigkeit! Du brauchst auch dabei einen Antrieb im Shuttle.

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Einen Antrieb am Shuttle habe ich mir auch vorgestellt.Momentan habe ich aber einfach das Problem, dass ich eine Sinvolle Rechtfertigung für das Segel suche, dass auch von den Größenverhältnissen nicht zu groß ausfällt (Mit Sicht auf das Hartmodell) . Wie sich auch bei der letzten Präsentation herausgestellt hatte, ist diese Tansformation und "Zweiteilung" des Shuttles ein wichtiges Designelement welches ich unbedingt in das Design einfließen lassen möchte. Wie siehst du die Möglichkeit, eines solchen Lasersegels in der Zukunft ? Mal losgelöst von dem Jahr 2062 ? Die Laser könnten doch auch von Nutzen sein, andere Shuttle anzutreiben, wenn man davon ausgeht, dass sich langsam ein kleines "Verkehrsnetz" im All aufbaut.

Hier mal ein kl. Auszug aus "Raumfahrt-wohin&wozu ?" zum Thema Mikrowellenlaser

Ein anderer Vorschlag geht von einem 10 GWMikrowellenlaser
aus, der auf ein 1km großes Segel aus feinem
Drahtgeflecht trifft. Da mit einer gewissen Segelanordnung auch ein
Abbremsen möglich ist, braucht dafür auch fast kein Treibstoff
aufgewendet werden. Zusätzlich ließe sich auch ein Abbremsen an einer
planetaren oder stellaren Atmosphäre denken. Allerdings sind
zumindest mit Solarsegelschiffen nur geringen Nutzlasten möglich,
während bei Lasersegelschiffen die Energie um viele Größenordnungen
konzentrierter ist. Ein mehrere km² großes Segel könnte Proxima
Centauri schon nach 10 bis 20a erreichen, wenn ein ausreichend starker
Laserstrahl hineinbläst. Dieser könnte z.B. von einem Sonnen-KW
geliefert werden, das die Sonne in der Nähe der Merkurbahn umkreist.
Antriebe durch Solar-o. Lasersegel entsprechen beinahe dem Ideal des
treibstofflosen Antriebs.

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Einen schönen Sonntag,

Darek

Hallo Darek,

wir haben in anderem Zusammenhang, unter anderem hier:
http://www.astronews.com/forum/showthread.php?4978-Interstellare-Reise&p=73639#post73639 ff
diesese Thema schon mal etwas beleuchtet, allerdings nicht mit Mikrowellen als Energieüberträger. UMa hatte dort im Post 31 was dazu gerechnet.
Ob wir Menschen eine reale Chance haben die Fähigkeit solche Energiemengen freizusetzen, überleben können, wäre vielleicht auch eine Frage, über die man parallel zur Technikbegeisterung nachdenken könnte.

Welche Energiedichte man mit Mikrowellen erreichen kann, weiß ich allerdings bisher nicht.

Herzliche Grüße,

MAC

sehr interessanter post von UMa ! ich merke, es ist nicht so einfach hier Design bzw. Sci-fi zu verteidigen ;-)
Es handelt sich um ein sehr komplexes Thema und es gibt unendlich viel zu beachten.
In meinem Fall liegt wie du ja weißt, die Geschichte und die Emotionen im Vordergrund, welche ich mit dem Designmodell und den Bilderwelten erschaffen möchte.
Niemand verlangt von mir ein auf die technische Funktion durchdachtes Shuttle.
Allerdings sollte das Konzept bzw. der background stimmen, da es mir sonst zu willkürlich wird. Etwas Sci-fi darf dennoch ruhig sein.

Hallo Darek,

ich hatte schon geschrieben, daß es nicht möglich ist das Shuttle durch das Segel zu beschleunigen, ohne daß dabei die im Orbit befindlichen Laser selber angetrieben werden. Du ersetzt also einen Antrieb im Shuttle, durch den gleich starken Antrieb in jedem Laser-Satelliten und Du brauchst obendrein etliche Laser auf der Mondoberfläche, (wenn Du dort landen willst) von denen rund die Hälfte zu jedem Zeitpunkt kein Sonnenlicht 'sieht'. Du konkurrierst mit dieser Technik gegen die in Deinem Szenario wesentlich billiger zu betreibende Orbitalseiltechnik für den Mond. Das wäre in meinen Augen nicht glaubwürdig.

Da Du voraussetzt daß es in den nächsten 50 Jahren möglich sein wird ein Orbitalseil für die Erde zu bauen, gibt es keinen Grund, warum sowas nicht auch auf dem Mond möglich wäre. Es wäre dort, durch die geringere Mondgravitation, Materialtechnisch bereits heute möglich, sowas zu bauen. (Es geht auf beiden Seiten des Mondes: Erdzugewandt und Erdabgewandt.) Damit würdest Du für Dein Shuttle und das Hotel nur noch einen relativ schwachen Antrieb mit überschaubar großen Solarzellenflächen und Ionentriebwerken brauchen, die kleiner sein können, als der Antrieb der Mondlandefähre. Zu den Einzelheiten später.

Herzliche Grüße

MAC



PS: Die Zeichnungen (Darek hatte mir einige vorläufig noch vertraulich zu haltende Zeichnungen gemailt, ich hoffe Du kannst sie nach geraumer Zeit für uns alle zugänglich machen?) finde ich ästhetisch sehr ansprechend - praktisch sind die Segelflächen aber erheblich zu klein. Um das anschaulich zu machen: Du verbrennst in Deiner Mikrowelle innerhalb von Sekunden einen kleinen Fleischwürfel, ohne daß der sich auch nur um einen mm weg vom Magnetron bewegt. (Außer, wenn das Wasser in ihm explosionsartig verdampft, was Du aber mit Deiner Antenne nicht erleben wilst) Außerdem: Welchen Sinn soll der Energietransport vom Segel ins Schiff haben, wenn Du das Schiff nicht mit einem eigenen Rückstoß-Antrieb (Ionentriebwerk) ausstatten willst?

Herzliche Grüße

MAC

Guten Morgen MAC !

Selbstverständlich werde ich nach der Präsentation den fertigen Entwurf für alle zugänglich machen!
Ab der ca. 2. Mai Woche beginnt der CAD Bau am PC. Aus dem Grund sind Änderungen am Konzept des Shuttles nur noch bis Ende April möglich.
Ich muss mich deshalb auch diese Woche entscheiden, wie genau ich das Shuttle Antreibe, da ich nach diesen Kriterien das Shuttle Gestalte und noch die orthogonalen Ansichten für die Modeleure erstellen muss.

Damit würdest Du für Dein Shuttle und das Hotel nur noch einen relativ schwachen Antrieb mit überschaubar großen Solarzellenflächen und Ionentriebwerken brauchen, die kleiner sein können, als der Antrieb der Mondlandefähre

Zum Vergrößern anklicken....

Okay, du siehst also als Antrieb 1. den Erd/Mond Elevator und 2. am Shuttle Solarzellenflächen und einen Ionentriebwerk?
Bin ab Beitrag 24 davon ausgegangen, dass du ein Solarzellen+Ionentriebwerk Antrieb für ausgeschlossen hältst (Landung und Start war allerdings sicher ohne Mondseil gedacht).
Die Frage ist natürlich, wie groß müssten die Solarzellen sein? Wenn man mal davon ausgeht das Diese etwa 75%-85% des Sonnenlichts in nutzbare Energie umwandeln können.

Du hast in paar Zeichnungen lesen können, dass die Solarzellen zusammengeklappt die Kontur und Größe des Shuttles haben. Hältst du das mit einem Ionenantrieb für ausreichend? (Ruhig auch etwas optimistisch betrachtend ;-) )
Desweiteren denke ich noch über die Zweiteilung des Shuttles nach (die Idee mit Segel und Shuttle getrennt von einander). Möglich wäre vielleicht auch, dass die Solarzellen sich nach dem aufklappen etwas weiter vom Shuttle bewegen um kein Schatten vom Shuttle abzubekommen. (Ich werde das noch visualisiern und es dir zuschicken, damit du eine Vorstellung davon bekommst was ich genau meine).
Noch etwas zur Personenanzahl die das Shuttle aufnehmen soll. Bei der letzten Präsentation viel immer wieder das Wort "Kreuzfahrt" im All. Einige machten den Vorschlag von einer Peronenanzahl von ca. 30-40.
In meinen Augen ist das zu viel, wenn mann das dazu entstehende Gewicht betrachtet. Welche Anzahl an Personen siehst du für realistisch? Habe da an etwa 10-15 Personen samt 3-köpfiger crew gedacht.

Alles in allem müssen diese Woche einige Entscheidungen fallen, da es sonst mit dem Zeitplan Probleme geben wird.

Vielen Dank für deine Unterstützung MAC !

Beste Grüße
Darek

PS: Falls du Dokumente (z.B. Berechnungen) speziel für dieses Projekt angefertigt hast (und wenn es auch Handaufschriebe sind ), würde ich diese sehr gerne mit in meine Dokumentation aufnehmen. Selbstverständlich nur mit Quellenangabe und deiner Zustimmung.

Hallo Darius,


ich habe heute den halben Tag für Dein Projekt recherchiert und gerechnet, bin aber noch nicht so weit, daß ich dir Masse und Volumen für alle Komponenten sagen kann.

Nur so viel vorab: Wenn das Shuttle 50 Tonnen wiegt, halb soviel wie das Spaceshuttle, brauchst Du für das Anpassungsmanöver Erdseil Hotel und das Manöver Hotel Erdseil, maximal je 110 Megawattstunden elektische Energie (bei gut 80% Wirkungsgrad für das Ionentriebwerk) und verbrauchst dabei je 3 Tonnen Stützmasse. Rechne für 10 Tonnen, einen Kubikmeter Volumenbedarf. Wenn Du eine Solarzellenfläche von 20000 m^2 für 20MW zur Verfügung hast, dann brauchst Du damit für ein solches Manöver mit dem Shuttle 0,2 Tage. Alles mit utopischem Wirkungsgrad gerechnet. Ich bin gerade dabei mich in die Brennstoffzellentechnischen Rahmenbedingungen einzulesen, denn auf der Erd-Nachtseite gibt es keine Solarenergie und die Fläche der Solarzellen ließe sich für Deine Gestaltungsgrenzen auch nicht mehr entscheidend verringern. Einziger Ausweg: Ein Energiespeicher, der auch im angedockten Zustand durch die Solarpanele aufgeladen wird. Jede bisher bekannte Akkutechnologie ist dafür um mehrere Zehnerpotenzen zu schwach. Es wird wohl auf einen (halb)utopischen Brennstoffzellen-Akku hinauslaufen. Der soll es Dir ermöglichen, die Solarzellenfläche auf besser handhabbare Größe zu reduzieren.

Im Moment bin ich noch der Meinung, daß das Anpassungsmanöver an den Mondlagrangepunkt 1 und dort an das Mondseil, deutlich weniger Energie brauchen wird, ich muß aber eine solche Umlaufbahn erst noch genauer rechnen und hoffe, daß ich dabei auch mit dem Hotel einen Teil der Manöverenergie für die Erdübergaben auffangen kann.

Zwischendurch dachte ich auch schon mal an ein Solarzellensegel mit 100000 m^2, um weniger Stützmasse zu verbrauchen, aber Du würdest mit einem solchen Segel nicht nur gestalterische Probleme bekommen, sondern auch reale Probleme beim Andocken an das Hotel haben. Die (Manöver-)energieversorgung des Hotels allerdings, könnte man mit einem einige Quadratkilometer großen Solarzellensegel (das ist nicht als Auffangfläche für den Strahlungs- und Sonnenwinddruck gemeint, sondern als Solarzellenfläche, ohne, oder nur mit formgebenden eigene Stützstrukturen) bewerkstelligen. (Solarzellen kann man auch heute schon auf sehr dünnes Folienmaterial aufbringen) Das Hotel hat für seine Manöver auch wesentlich mehr Zeit und muß das Segel nicht ständig ein und ausfahren. Die Umlaufbahn des Hotels wird nun allerdings wie schon gesagt, nur bis zum Mond-Lagrangepunkt 1 gehen (rund 56000 km über der Mondoberfläche, in Richtung Erde) und diese Bahn dauert, obwohl sie viel kürzer ist, deutlich länger als 5 Tage für einen Umlauf. Wieviel genau, muß ich noch rechnen.

Soweit erst mal das und damit hast Du auch gleich die Basis für meine Kritik an Deinem Entwurf: Die Solarzellen sind entweder für die alleinige Versorgung zu klein, oder völlig überflüssig, wenn die Energie komplett aus den Brennstoffzellen gewonnen würde und das Shuttle am Hotel Energie auftanken kann. Ich will versuchen, ob ich Brennstoffzellen und Solarzellen etwa auf halbe halbe für die Energieversorgung des Shuttles trimmen kann, halbe halbe im Sinne von Aufladezeit durch die Solarzellen des Shuttles während des gesamten Fluges reicht gerade, um die 'Akkus' voll aufzuladen. Aber das wäre nur für Deinen Wunsch Solarzellen gestalterisch zu verwenden. Wenn es wirklich auf diese Weise halbe halbe geht, dann wären die Solarzellen im wirklichen Leben, zumindest für die Manöverenergie, ziemlich überflüssig.

Ich weiß jetzt noch nicht, wie weit Dir die Vorgabe von 50 t einen Anhaltspunkt für die Anzahl der Passagiere liefert. Wenn ich das Lebenserhaltungsystem für das Shuttle auch recherchieren soll, dann komme ich eventuell mit Deiner Zeitvorgabe nicht mehr aus. Du kannst die Masse des Shuttles auch noch anders wählen. Die nötige Fläche der Solarzellen steigt bei einer Verdoppelung auf 100 t auch auf etwas mehr als die doppelte Fläche. Der Stützmassenverbrauch steigt dann auf rund 6,6 t pro Manöver.

Herzliche Grüße


MAC

Hallo Darek,

vielleicht hilft diese Internetseite bei den Berechnungen zum Antrieb weiter.
http://www.bernd-leitenberger.de/grundlagen-der-raumfahrt.shtml

@MAC
20WM Solarzellen hätten heute bei optimistischen 60W/kg 333t Masse. Ist das nicht zuviel für das Shuttle?
10 Tonnen für einen Kubikmeter sind ganz schön viel? Du willst Quecksilber als Stützmasse nehmen?

Grüße UMa

Hallo UMa,

UMa schrieb:

vielleicht hilft diese Internetseite bei den Berechnungen zum Antrieb weiter.
http://www.bernd-leitenberger.de/grundlagen-der-raumfahrt.shtml

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Danke erst mal dafür!

UMa schrieb:

20WM Solarzellen hätten heute bei optimistischen 60W/kg 333t Masse. Ist das nicht zuviel für das Shuttle?

Zum Vergrößern anklicken....

Ja! Darek studiert Design. Er legt großen Wert auf ästhetische Formen. Der technische Sinn solcher Solarpanele leuchtet mir bei einem solchen Shuttle auch nicht ein. Ich sag‘ mal so: Wenn ich die Fläche der Paneele auf die Größe reduziere, die er sich vorstellt, dann brauche ich sie technisch eigentlich nicht mehr wirklich.

Aber warum er darauf Wert legt, ist mir nach der Ansicht seiner Entwürfe durchaus klar, und es wäre sehr schade, wenn ich sie wegrationalisieren würde.

In der Realität müßte eine Umlaufbahn Erde-Mondlagrangepunkt 1 irgendwo die gut 5° Mondbahnneigung anpassen, wenn man von dieser Umlaufbahn, an das Erdorbitalseil andocken will. Das sind rund 1000 m/s Geschwindigkeitsänderung und der Lift, an den angedockt wird, muß sich mit der Umlaufbahn mitbewegen (runter und hoch für die Zeit der Feinanpassung).

Das kostet, (ohne Verluste) die schon genannte Energie und Stützmasse bei 15000 m/s Treibstoffausstoß. Der ginge auch heute schon, zwar schneller, aber dann kostet es im Quadrat mehr Energie. Ich bin mit der Zeit für dieses Manöver schon rauf auf 6 Stunden. Weil er keine Sanitärräume für seine Touristen im Shuttle unter bringen kann, kann ich diese Zeit aber auch nicht auf vernünftige Werte verlängern.

Inzwischen suche ich mir wenigsten Hausnummern für die nötigen Massen und Volumina bei Brennstoffzellen (ich werde erst mal mit 3 l/kWh und mit 30 kg/kWh arbeiten) Siehe dazu:

http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_density
http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Themenhefte/th2004/th2004_06_03.pdf
und besonders
http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_storage mit bisher oder in naher Zukunft anvisierten Werten.

Mit dieser Energiedichte pro kg bin ich da über alle Maßen optimistisch, aber für Designer ist das, denke ich, noch ok.

Und mit einem wahrscheinlich ähnlich 'realistischen' Fusionsreaktor, würde ich ihm jedoch endgültig jeden Sinn für die Solarpanele wegnehmen.

UMa schrieb:

10 Tonnen für einen Kubikmeter sind ganz schön viel? Du willst Quecksilber als Stützmasse nehmen?

Zum Vergrößern anklicken....

Ja! Einfach, weil Xenon gut 5 Größenordnungen seltener vorkommt. Wenn ich den heutigen Preis verzehnfache, kostet ein Apassungsmanöver damit rund 15000 $ an ‚Verbrauchsmaterial‘.

Da Darek die groben Daten für den Masse- und Volumenbedarf bis Ende der Woche braucht, bin ich erst mal damit beschäftigt. Danach will ich die Umlaufbahn und die Manöver etwas detailierter nachrechnen, bzw. simulieren. Als graphische Hintergrundinformation macht sich das wahrscheinlich ganz gut bei seiner Präsentation und ich hab' jetzt schon eine Menge wirklich Neues gelernt.

Herzliche Grüße

MAC

EDIT: Verflixt und Zugenäht! Jetzt wo ich das mit den 5° hingeschrieben habe, fällt mir auf einmal auf, daß das unmöglich bezogen auf die Erdäquatorebene sein kann, so wie sich der Mond verhält, wenn ich in den Himmel schaue. Das muß sich auf die Ekliptikebene beziehen! Hm! Das reduziert die Zeiten solcher Ausflüge mit dieser Technik auf zwei kurze Zeitabschnitte im Jahr? Muß ich mir noch klar machen! Das bedeutet dann wahrscheinlich, daß man die Solarpanele nur noch für die akute Stromversorgung braucht und das Shuttle mit chemischer Reaktionsenergie (Wasserstoff Sauerstoff, oder so, eben wie bisher) antreibt. Das geht, aber man braucht Platz dafür. Muß ich auch nochmal nachlesen.

Hallo MAC,

mir ist eine Idee gekommen, wie ich die Fläche der Solarkollektoren auf ein vielfaches vergrößern könnte.
Ausgehend von etwa vier 20m langen ”Solarkollektorarmen” könnten sich diese, laut meiner Berechnung , durch einen Klappmechanismus auf eine Fläche von etwa 11309 m² ausbreiten.
Vielleicht haben die Kollektoren in dieser Größenordnung einen Mehrwert für das Shuttle ?!
Im Hartmodel stelle ich mir es dann so vor, dass nur Stufe 1 der Transformation(der Sonnenkollektoren) zu sehen ist. Auf den Plakaten und in der Präsentation könnte ich dann auch die voll ausgestreckten Kollektoren zeigen.
Ich bin dabei den Entwurf zu visualisieren und versuche ihn Dir bis heute Abend per Mail zu schicken.

Beste Grüße

Darek

@ UMa
Vielen Dank für deine Unterstützung und die Internetseite. Da kann ich einige Informationen für die Dokumentation recherchieren.

Hallo Darius,

es tut mir Leid um Deine viele Arbeit. Dein Entwurf sieht toll aus! Aber das funktioniert so nicht! Du 'Pustest' dieses Sonnensegel mit dem Abgasstrahl des Shuttles an und machst damit den Antrieb wirkungslos. So ähnlich, als wolltest Du Dein Segelbot mit einem Ventilator antreiben, den Du ins Segel pusten läßt.

Herzliche Grüße

MAC

Hallo MAC,

Gegenvorschlag:
Man könnte die Solarkollektoren im ausgefahrenen Zustand in der Mitte trennen. So entstehen zwei "Segel". Ich werde mir darüber Gedanken machen und es visualisieren.
Danke für dein Feedback !

Beste Grüße

Darius

Hallo Darek,

mir ist jetzt endlich ein praktikabler Ausweg für das Inklinationsproblem (Siehe hier : http://www.bernd-leitenberger.de/orbits.shtml im unteren Drittel ‚Veränderung der Inklination‘ ) eingefallen. Ich erkläre Dir das was dahinter steckt, später noch genauer.

Das wäre auch mit dem Shuttle alles kein Problem, wenn nicht das Blasenkapazitätslimit hier einen engen zeitlichen Rahmen setzen würde und Du Dich weigerst, ein Klo einzubauen.

Das ‚Hotel‘ hat genug Zeit, mit einem größeren Solarzellensegel bei jeder Mondposition ein Anpassungsmanöver durchzuführen.

Du hast gestalterisch jetzt völlig freie Wahl bei Größe und Ausführung der Solarzellen. Manövertechnisch werden sie eigentlich nicht mehr gebraucht.

Das Shuttle braucht etwa 10000 Kilowattstunden Manöverenergie, die Du auch im, ans Hotel angedockten Zustand, durch die Shuttlesolarzellen wieder ‚auftanken‘ kannst, aber nicht muß. Das Hotel kann Dir diese Energie auch liefern.

Du brauchst einen ‚Akkumulator‘ mit 5 m^3 und einer Masse von 0,5 t
Du brauchst 2 m^3 mit einer Masse von 4 t für den Brennstoffzellengenerator
Du kannst Solarzellen verwenden bis hinauf zu 400 m^2. Mehr wäre sinnlos. Wenn Du Solarzellen verwendest, dann reduzieren sich Masse und Volumen von Akkumulator und Generator proportional. (200 m^2 Solarzellen halbieren ihre Größe) Du solltest sie damit aber höchstens halbieren, denn ohne sie kannst Du auf der Nachtseite der Erde nicht manövrieren und das mußt Du können.

Du brauchst für das Manövrieren auf jeden Fall Stützmasse (wie UMa schon vermutete, habe ich Quecksilber vorgesehen) 1 Tonne braucht 100 Liter (=0,1 m^3) Platz. Pro Manöver wird das Shuttle davon ganz grob 50 bis 200 kg verbrauchen.

Nun zum Antrieb. Das Shuttle braucht ein Haupttriebwerk und die Lagekontrolle. Die Amerikaner nennen das ‚reaction control Thruster‘. Hier eine Nahaufnahme http://www.flickr.com/photos/kazuhito/4494594353/
Und wenn Du genau hin schaust, kannst Du sie auch hier http://en.wikipedia.org/wiki/File:Apollo_CSM_lunar_orbit.jpg ganz gut sehen.
Man kann diese Düsen auch durch ein Kreiselsystem an Bord ersetzen. Wird z.B. beim Hubble-Space-Teleskop gemacht. Nimmst Du Düsen (das können auch kleine Ionentriebwerke sein) ist es weitgehend egal wie Du sie gruppierst. Sie müssen nur in der Lage sein, daß Shuttle um alle drei Raumebenen zu drehen, daher ist die Anordnung am Apollo-Command-Module durchaus sinnvoll. Kannst Du selber entscheiden, was Dir besser gefällt.

Das Haupttriebwerk sollte grob 3 bis 4 m^3 groß sein. Rund 2 m Durchmesser und rund 1 m hoch. Schau Dir die Abbildungen http://www.snecma.com/IMG/pdf/PPS1350_Anglais.pdf hier an. Die beiden schräg laufenden Zylinder an der Seite des großen Zylinders kannst du auch durch mehrere, rund herum angeordnete Zylinder ersetzen. Ihre Funktion ist es, den vor der Beschleunigung ionisierten Atomkernen ihre Elektronen wieder ‚zurück zu geben‘. Die dürfen auch ‚gefälliger‘ aussehen, Hauptsache man erkennt, daß sie da sind. Mit diesem Triebwerk wird das Shuttle mit 1/2000 der Erdbeschleunigung beschleunigt. Jedes kg wiegt dabei nur noch 0,5 g, hat aber nach wie vor noch seine Masse. Das ist so ähnlich wie ein Auto, das am Kranseil hängt und das man leicht drehen und schwingen kann, aber wehe, man steht seinem Schwung im Wege.

So, ich hoffe ich habe jetzt die für Dich im Moment zeitkritischen Punkte so weit geklärt.

Herzliche Grüße

MAC

Hallo MAC,

ich möchte mich vorab ein weiteres Mal für deine Mühe und dein Engagement bendanken !
Die Punkte sind geklärt, auch wenn ich hier und da noch Fragen habe.


zum Shuttle:

Ich erkläre Dir das was dahinter steckt, später noch genauer.

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Das wäre klasse, denn ich habe das nicht wirklich verstanden.

Das wäre auch mit dem Shuttle alles kein Problem, wenn nicht das Blasenkapazitätslimit hier einen engen zeitlichen Rahmen setzen würde und Du Dich weigerst, ein Klo einzubauen

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Was ich vermeiden wollte, ist ein über mehrere Tage andauernder Flug mit dem Shuttle, da so einfach zu viele Probleme im Interior aufkommen, die ich in der Kürze der Zeit nicht bewerkstelligen kann. Grundsätzlich verweigere ich natürlich nicht eine Möglichkeit sich zu erleichtern.

Du hast gestalterisch jetzt völlig freie Wahl bei Größe und Ausführung der Solarzellen. Manövertechnisch werden sie eigentlich nicht mehr gebraucht.

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Freie Wahl in der Größe der Solarzellen kommt mir nun natürlich sehr zugute!

zur Lagekontrolle

Meinst du damit Steuerdüsen wie hier zu sehen ? http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Shuttle_front_RCS.jpg&filetimestamp=20060301143059
Die Düsen würden sich natürlich wunderbar in die Flächen des Shuttles einbauen lassen und hätten einen gestalterischen Mehrwert.

Das Haupttriebwerk sollte grob 3 bis 4 m^3 groß sein. Rund 2 m Durchmesser und rund 1 m hoch.

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Die "Plasmadüse" sieht einfach klasse aus ! Auch die Gestaltungs-Anordnungsfreiheit bei den Zylindern kommt mir sehr zugute.

Es schweben natürlich noch weitere Fragen im Raum, die ich gerne mit dir besprechen würde. Wichtig ist mir vorallem, der genaue Zusammenhang und die Anordnung der einzelnen Komponenten.

Beste Grüße

Darek

Hallo Darek,

darek05 schrieb:

ich möchte mich vorab ein weiteres Mal für deine Mühe und dein Engagement bendanken !

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davon profitiere ich mehr, als Du! Jedenfalls aus meiner Sicht.

darek05 schrieb:

Die Punkte sind geklärt, auch wenn ich hier und da noch Fragen habe.

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kein Problem! Was ich beantworten kann, beantworte ich gerne und ich bin hier damit nicht allein.

darek05 schrieb:

Das wäre klasse, denn ich habe das nicht wirklich verstanden.

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Das versteht man auch nicht auf Anhieb und von Selbst. Zwischen den ersten 'Fragen' dazu und dem Verstehen (auf Raten) sind mehrere zehntausend Jahre vergangen.

darek05 schrieb:

Was ich vermeiden wollte, ist ein über mehrere Tage andauernder Flug mit dem Shuttle, da so einfach zu viele Probleme im Interior aufkommen, die ich in der Kürze der Zeit nicht bewerkstelligen kann. Grundsätzlich verweigere ich natürlich nicht eine Möglichkeit sich zu erleichtern.

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dafür werden Dir besonders die Frauen und die älteren Herren sicher sehr dankbar sein.

darek05 schrieb:

Meinst du damit Steuerdüsen wie hier zu sehen ? http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Shuttle_front_RCS.jpg&filetimestamp=20060301143059

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Ja.

darek05 schrieb:

Die Düsen würden sich natürlich wunderbar in die Flächen des Shuttles einbauen lassen und hätten einen gestalterischen Mehrwert.

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Ja. Behalte dabei aber im Auge, daß sie Ihre Aufgabe auch erfüllen können müssen, also das Shuttle um seine drei Raumachsen drehen und die Feinregulierung der Andockmanöver.

darek05 schrieb:

Es schweben natürlich noch weitere Fragen im Raum, die ich gerne mit dir besprechen würde. Wichtig ist mir vorallem, der genaue Zusammenhang und die Anordnung der einzelnen Komponenten.

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Ziemlich frei.

Der 'Akkumulator' gehört zum Brennstoffzellengenarator und die Stützmasse zum Haupttriebwerk und kleinere Ableger davon zu den Steuerdüsen.
Das Haupttriebwerk mußt exakt auf den Schwerpunkt des Schiffes ausgerichtet sein.

Zu den drei Raumachsen:

Nennen wir die Achse, die von Hinten nach Vorne durch das Shuttle hindurch zeigt und dabei durch den Schwerpunkt des Shuttles hindurch geht, Z. Die beiden Achsen die senkrecht auf dieser Achse stehen nennen wir X und Y. X geht von links nach rechts und Y von 'unten' nach 'oben' (in dem Sinne wie ein Shuttle auf dem Rollfeld eines Flughafens steht (nicht wie es auf der Startrampe steht) Dann sollte sich das Haupttriebwerk um, sagen wir mal, +- 6° (kommt nicht genau drauf an) um die X und um die Y-Achse drehen können.

Herzliche Grüße

MAC