Der Kolonist - Teil II: Landung

Dies ist der zweite Teil einer Reihe von Fragen, die ich zu einem sich selbst versorgenden Kolonisationsschiff stellen werde. Ich werde diesen Beitrag weiter bearbeiten, wenn sich die Dinge entwickeln.

Wenn Sie können, sehen Sie sich die anderen Fragen dieser Reihe an, um ein größeres Bild zu erhalten:

Teil I - Konstruktion


Etwas Kontext

Jede Kolonistenreise ist eine einfache Reise in eine neue Welt. Es gibt nicht genug Ressourcen oder Platz für eine weitere 20 bis 200 Jahre lange Reise zurück, also müssen die Leute auf dem Schiff (etwa 100 Personen) mit allem ausgestattet sein, was sie brauchen, um eine neue Zivilisation von Grund auf zu gründen.

Die ursprüngliche Idee ist, dass diese riesigen Schiffe nicht dazu bestimmt sind, nach Hause zurückzukehren, sie sollen nach Hause SEIN . Und das ist der Hauptpunkt dieser Frage, da jeder Kolonist die Passagiere in die neue Welt bringen UND als erste Operationsbasis dienen muss, um ihnen bei der Gründung einer neuen Kolonie zu helfen.

Sobald der Kolonist sein Ziel erreicht hat, wird er den Planeten betreten und landen – nach einer geologischen Untersuchung, um den bestmöglichen Landeplatz zu finden, legen sie die Koordinaten fest und beginnen mit dem Abstieg in ihr neues Zuhause.

Dieses Schiff ist jedoch riesig und ich habe Zweifel, wie machbar es ist, dass diese Landung stattfindet.


Die Frage

Unter Berücksichtigung des massiven Schiffes, das in Teil I besprochen wurde , würde ich gerne wissen:

Ist es diesem Schiff möglich, diese Landung sicher durchzuführen?

Was Sie bei dieser Frage beachten sollten:

  • Der Zielplanet ist genau wie die Erde, außer dass er unbewohnt ist;
  • Die geologische Untersuchung ist nur eine BS-Ausrede. Ich sage im Grunde, dass sie IMMER die perfekte Landezone finden werden;
  • Sicher bedeutet keine Verluste unter der Besatzung - aber das Schiff und die Ladung können beim Abstieg beschädigt werden;
  • Die Welt kann nicht genug beschädigt werden, um unbewohnbar zu werden (dies ist hier, weil mir gesagt wurde, dass ein Körper, der groß genug ist, tatsächlich die Atmosphäre der Welt verbrennen könnte – was eine Terraforming-Crew offensichtlich nicht will);
In der ersten Frage habe ich gesagt, dass dieses Schiff etwa 100 Personen befördern sollte. Das stelle ich auch hier ein.
Wenn die andere Frage eine notwendige Lektüre zur Beantwortung dieser Frage ist, sollten Sie die relevanten Teile inlinieren, damit diese Frage alleine stehen kann.
Die Antwort auf Ihre Frage variiert stark je nachdem, welches Technologieniveau für das Kolonieschiff angenommen wird. Während in der von Ihnen verlinkten Frage das Technologieniveau erwähnt wird, gibt es in dieser Frage nichts darüber. Fragen müssen in sich abgeschlossen sein. Daher ist diese Frage entweder unklar oder zu weit gefasst. Bitte bearbeiten Sie, um die Grundlagen des für diese Frage angenommenen Technologieniveaus einzubeziehen.

Antworten (9)

Ich denke, es ist möglich. In Anbetracht der Tatsache, dass die Anfangszeit nach der Landung am härtesten sein wird, da ich mich nur auf mitgeführte Ressourcen verlassen muss, würde ich mich für die folgende Strategie entscheiden:

  • Parken Sie das Schiff während der Vermessung im Orbit um den Planeten
  • Zerlegen Sie das Schiff in kleinere Module, die jeweils mit Hitzeschild und Fallschirm ausgestattet sind, und bauen Sie es als eigenständiges Gebäude ein.
  • Landen Sie jedes Modul unabhängig voneinander

Auf diese Weise wird ein Problem während eines Landevorgangs nur einen Bruchteil des gesamten Satzes von Strukturen beeinträchtigen, und selbst unter Berücksichtigung unterschiedlicher Landeorte wird es einfacher sein, ein kleines Modul zu bewegen als ein großes Schiff, falls dies erforderlich sein sollte.

Danke dafür. Sie und @Separatrix haben diese Frage im Grunde getroffen. So eine einfache Antwort, die mir wirklich nie in den Sinn gekommen ist.
Abgesehen von den anderen Antworten würde ich auch vorschlagen, den Kern des Schiffes im Orbit zu lassen. Möglicherweise mit einer an Bord gelassenen Notbesatzung. Auf diese Weise haben Sie eine einsatzbereite Raumstation, falls Sie aus irgendeinem Grund wieder aus der lokalen Schwerkraft herauskommen möchten. Außerdem könnte es als begrenzter Satellit für Kommunikation oder GPS fungieren.
Ich habe meine Entscheidung getroffen. Dies ist die Antwort, da @L.Dutch als erster eine modulare Landung vorgeschlagen hat, was meiner Meinung nach der beste Weg ist, dies anzugehen. Die anderen Antworten waren großartig und gaben mir viele Ideen, wie ich weiter vorgehen könnte, wenn ich dies als Ausgangspunkt nehme.
Das ist der Ansatz, der mir aus den gleichen Gründen auch sofort in den Sinn gekommen ist. ABER eine kleine Änderung könnte sein: Versuchen Sie nicht, das gesamte Schiff in die Umlaufbahn zu bringen. Verlangsamen Sie es ausreichend für eine zirkumstellare Umlaufbahn und zerlegen Sie die Besatzungsmodule beim Anflug für das Einsetzen in die Planetenumlaufbahn und schließlich für das Verlassen der Umlaufbahn. Es spart Kraftstoff, da es keine großen Teile des Eigengewichts abbremsen muss, aber Sie haben es immer noch da draußen, falls Sie es jemals brauchen sollten.

Warum überhaupt landen?

Du und ich leben auf einem Planeten. Das sind wir gewohnt.

Aber diese Kolonisten haben Jahrzehnte (Jahrhunderte) in einem fein abgestimmten Lebensraum im Weltraum gelebt. Für uns scheint es vorübergehend zu sein ... aber für sie ist der Lebensraum "Zuhause" .

Sie befinden sich im Weltraum, in der Nähe eines neuen Sterns (Energiequelle), mit vielen Asteroiden und Monden und Kometen zur Hand (Ressourcen). Alles, was sie brauchen, um neue orbitale Lebensräume zu bauen und das Leben zu erhalten, an das sie gewöhnt sind.

Einige abenteuerlustige Leute und Wissenschaftler werden wahrscheinlich den Gravitationsschacht hinunter zu dem attraktiven erdähnlichen Planeten klettern. Es könnte aus verschiedenen Gründen dort unten sogar einige Außenposten geben. Aber die Zivilisation und der Großteil der Bevölkerung werden weltraumbasiert sein, genau wie ihre Vorfahren.

Einverstanden. Das Weltraumhabitat muss bereits in der Lage sein, ein Zuhause für Generationen zu sein, was bringt es also, es auf einem Planeten zu landen? (Die begrenzte Bevölkerungsgröße, die es unterstützt, könnte bedeuten, dass einige Kolonisten sich entscheiden könnten, das Habitat zu verlassen und zu einem Planeten zu gehen, und es kann nützlich sein, mehr Ressourcen von diesem Planeten abzubauen und sie zum Habitat zu bringen, aber das Habitat selbst kann im Orbit bleiben ).
„Fähig“ bedeutet nicht „optimal“. Es ist, als ob jemand durchs Land zieht und in seinem Auto schläft. Am Zielort angekommen, parken Sie das Auto in der Einfahrt seines neuen Hauses und schlafen Sie weiter darin. Dies ist ein "Schlaf"-Schiff, kein Generationenschiff.
@Alexander - Ich mag auch Häuser ... aber SIE sehen das vielleicht anders, wenn sie schon seit Jahrzehnten in ihrem Auto schlafen. "Optimal" kann kulturell bedingt sein ... und daher kulturell voreingenommen sein.
Sie werden sich vielleicht ans Schlafen gewöhnen ... Ich kann mich sicher mit ihnen identifizieren ... aber die Geschichte verlangt, dass sie aufwachen und anfangen zu kolonisieren.
Die Kolonisten sind irdische Wesen, sie werden grünes Gras und blauen Himmel vermissen. Das Schiff hat wahrscheinlich nicht einmal Wohnräume, sondern nur Schlafplätze. Denken Sie daran, es ist kein ganzes Generationenschiff, in dem sich die Menschen an das Leben gewöhnen, wie in Heinleins „ Orphans of the Sky “ .
Aus dem OP: „[Das Kolonieschiff ist] dazu bestimmt, zu Hause zu sein.“ Nichts in dieser Antwort schließt Urlaube oder Siedlungen auf der Neuen Erde aus. Sie scheinen zu wollen, dass sie einige unserer kulturellen Werte teilen; wir kapieren es. Das werden sie nicht.
Das Ein- und Aussteigen in einen Schwerkraftbrunnen ist teuer. Es mag triftige Gründe geben, es zu tun, aber es wird wahrscheinlich auch Gründe geben, es nicht zu tun. Viele Metallerze lassen sich viel einfacher von Asteroiden und Monden abbauen als von einem Planeten. Die Kolonisten sollten darauf abzielen, das gesamte neue Sonnensystem zu kolonisieren, nicht nur eine Welt. Darüber hinaus verringert eine kleine Verteilung die Wahrscheinlichkeit, dass eine Katastrophe sie alle auf einmal auslöscht.

Planen Sie, nur das zu landen, was Sie brauchen

Ein Großteil des Kolonieschiffs hat keinen Grund zu landen.

  • Der Stardrive und seine Treibstofftanks
  • Manövrieren von Triebwerken und ihren Treibstofftanks
  • Die Abschirmung
  • Befehl und Technik
  • Luftrecycling (vielleicht möchten Sie Wasser- und Abfallrecycling)

Die Liste geht wahrscheinlich noch einige Zeit weiter. Es wird große Mengen leerer Flächen geben, die früher von Geschäften für die Reise eingenommen wurden, die einfach nicht mehr benötigt werden. All diese zusätzliche Masse und dieses Volumen müssten für den Wiedereintritt abgeschirmt werden, wodurch die Menge an Masse, die unnötigerweise durch den Weltraum geschleppt wird, erheblich erhöht würde. Planen Sie also, alles im Orbit zu lassen und nehmen Sie nur das mit, was Sie brauchen. Der Rest des Schiffes kann als erster Kommunikationssatellit im Orbit verbleiben.

Eier und Körbe

Bewahren Sie nicht alle ersteren in einem der letzteren auf.

Während Sie drei Schiffe schicken, ist das Betreten einer Atmosphäre eine sehr riskante Aktivität. Je weniger Eier Sie in jedem Korb haben, desto sicherer werden Sie sein. Zerlegen Sie die erforderlichen Teile des Schiffes in separate Wiedereintrittsmodule, nicht mehr als ein kritisches Element in jeder Kapsel. Stellen Sie sicher, dass Sie nicht zu viel verlieren, wenn ein Pod verloren geht.

Nur zur Information, würden Sie zufällig wissen, ob es irgendeine Art von Statistik in Bezug auf die Wiedereintrittserfolgsquote gibt?
@Magus, für Objekte, die nicht für den Wiedereintritt ausgelegt sind, beträgt das Überleben 0%. In Bezug auf das dafür entwickelte Fahrzeug würden die Russen es als nationales Geheimnis betrachten, wenn sie eines verloren hätten, und nicht zugeben, dass es sich um einen bemannten Flug handelte, die Chinesen könnten dasselbe sein, daher wären keine Statistiken aussagekräftig. Columbia ist ein Beispiel dafür, wie wenig schief gehen muss, um ein Landungsboot zu zerstören.
Der Netflix-Neustart von Lost in Space zeigt dies im Grunde. Sie haben zahlreiche Jupiter-Schiffe, die zum Transport an einem Hauptschiff befestigt sind. Das Hauptschiff soll nicht landen, aber die verschiedenen Jupiter-Schiffe tun es.
@Magus, der bemannte Wiedereintritt auf die Erde hat eine Erfolgsquote von 99%, mit drei Fehlschlägen bei 320 Flügen. Ich habe keine Nummer für den Wiedereintritt durch unbemannte Rückholfahrzeuge (viele davon waren Filmrückholkapseln von frühen Spionagesatelliten, daher sind die Daten immer noch streng geheim). Die Erfolgsquote für Objekte, die nicht für den Wiedereintritt bestimmt sind, beträgt 0 %.

Dies begann als Kommentar zu L.Dutchs Antwort

Seltsamerweise habe ich vor ungefähr einem Jahr ein ähnliches Schiff gebaut wie das, auf das Sie sich in Kerbal Space Program beziehen ... ich würde dies nicht empfehlen, da ich beim Verlassen des Kerbin Orbit etwa 8 fps hatte ... es dauerte eine Weile.

Sie müssen Ihr Schiff modular mit allen Komponenten bauen, die Sie in der gelandeten Kolonie haben möchten. und dann kann jedes Modul separat gelandet werden, sei es mit Fallschirmen oder Hitzeschilden. Sie tun dies aus mehreren Gründen

  1. Redundanz: Wenn ein Modul nicht gelandet werden kann, ist das alles, was Sie verlieren
  2. Effizienz, verschiedene Module erfordern unterschiedliche Standorte, Sie möchten Wasser, daher ist es erforderlich, in der Nähe einer Wasserquelle zu sein, aber der beste Ort, um zusätzliche Metalle abzubauen, ist möglicherweise meilenweit von der nächsten Wasserquelle entfernt, sodass Sie die verschiedenen Module landen können an ihren unterschiedlichen Idealstandorten zu platzieren und sie später nicht mehr versetzen zu müssen, ist ein enormer Effizienzschub

Sie könnten also leicht eine Ikea-Hauswohnung haben, die mit einem Abstiegsmodul ausgestattet ist, das die Wohngebiete baut, in denen die erforderlichen Module in der Nähe positioniert sind, während die Bergbausysteme usw. dort gelandet werden können, wo die erforderlichen Materialien am höchsten sind.

Sobald alle Wohn- und Systemmodule gelandet sind, was ist mit dem Rest des Schiffes ... Nun, es gibt eine Menge wertvoller Materialien an Bord dieses Schiffes, also können sie geborgen werden, wenn sie gelandet sind. Es hat keinen Vorteil, es im Orbit zu lassen, da sich sein Orbit schließlich verschlechtert und wieder in die Atmosphäre eintritt, die auf die Kolonie möglich ist ... nicht ideal ... und die Aufrechterhaltung des Orbits in Bezug auf die verbleibenden Ressourcen an Bord kostspielig sein wird. und diese Kolonie wird den Planeten für eine ernsthafte Zeit nicht verlassen, um sich weiter in eine andere Welt zu wagen, bis zu welcher Zeit die Systeme wahrscheinlich über die Nützlichkeit hinaus degradiert wären.

Und vergessen Sie nicht, dass Sie, wenn Sie sich dem Planeten nähern, mehrere Satelliten für GPS, Wetter und Kommunikation starten möchten.

Ihre Idee, einzelne Module dort zu landen, wo sie wirklich benötigt werden, ist eine großartige Idee. Dank dafür.
Ja, das ist eine gute Idee.
Um Ihr Wasser-/Bergbauszenario zu ergänzen: Landemodule, die so etwas wie Monorail-Teile auf halbem Weg zwischen den beiden enthalten, bedeuten weniger LKW-Transport von Teilen, um ein Transportnetz zwischen den verschiedenen Standorten aufzubauen.
@Stephan, das ist eine sehr gute Idee!

Okay, ich weiß, dass andere Leute bereits gesagt haben, dass Sie das Schiff in Abschnitten zum Absturz bringen wollen, aber ich werde einen weiteren Grund dafür liefern:

Es ist viel einfacher, Dinge zu landen, die nicht die Größe von Wolkenkratzern haben.

Quadratischer Würfel

Nehmen Sie ein wirklich langes Stück Holz und halten Sie es horizontal. Sie werden feststellen, dass es sich sehr leicht verbiegt, besonders wenn Sie es schütteln. Verkleinern Sie nun das Holzstück, halten Sie die Seitenverhältnisse gleich und versuchen Sie, es zu schütteln. Es wird sich nicht biegen. Wenn Ihre Struktur größer ist, ist sie relativ schwächer als etwas Verkleinertes. Wieder Quadratwürfelgesetz. Wenn Sie einen strukturellen Defekt haben, dann ist Ihr Schiff jetzt...

Aerodynamische Instabilität

Es gibt auch die Frage der aerodynamischen Instabilität, alias bitte drehen Sie sich nicht und fliegen Sie in einer massiven Explosion mit 7 km / s auseinander. Dazu muss das Schiff so umkonfiguriert werden, dass sein Massenschwerpunkt direkt vor dem Druckzentrum liegt. Anstatt das Schiff zu zerlegen und dann wieder zusammenzubauen, um aerodynamische Stabilität zu erhalten, zerlegen Sie es einfach und schicken Sie die Teile einzeln nach unten. So ist es sicherer. Sie müssen sich keine Sorgen um einen schlechten Job beim Wiederaufbau des Schiffes machen.

Bodendruck

Schließlich haben Wolkenkratzer Fundamente. Ihr Schiff nicht. Es gibt auf dem Planeten keine Infrastruktur, um einen geeigneten Landeplatz für einen Wolkenkratzer zu bauen. Ein Modul in Space-Shuttle-Größe ist leicht genug, um bei der Landung nicht sofort in den Boden einzusinken und/oder umzufallen.

Theoretisch kann es ja. Aber ein so riesiges Schiff in die Atmosphäre zu bringen, bringt einige Probleme mit sich.

Zuerst müssen Sie verhindern, dass es auseinanderbricht. Normalerweise ist der Abstieg mit vielen Vibrationen verbunden, die das Schiff auseinanderbrechen lassen können.

Das nächste Problem, auf das Sie stoßen könnten, ist der riesige Hitzeschild, den ein so großes Schiff benötigen würde. (Ich weiß auch nicht, wie sehr so ​​ein Abstieg die Atmosphäre aufheizen würde)

Sie könnten also das Schiff im Orbit zerlegen und kleine Teile davon landen (ich denke, so würde ein solches Unterfangen tatsächlich durchgeführt) oder

Wenn Ihr Schiff über genügend Treibstoff oder eine andere Energiequelle verfügt, die es zum Antreiben seiner Motoren verwendet, und wenn die Motoren stark genug sind, können Sie den Sinkflug einfach auf eine Geschwindigkeit verlangsamen, bei der die Erwärmung keine große Rolle spielt. Wenn Sie langsam genug absteigen, treten keine der Probleme auf.

Die Nutzung der Atmosphäre als Pause dient lediglich der Kraftstoffeinsparung. Wenn du viel hast, dann brauchst du das nicht zu tun.

Weltraumaufzug

Als ein Riff auf das Warum überhaupt landen, ziehen Sie in Betracht, das Kolonieschiff in einer geosynchronen Umlaufbahn zu parken. Bestücken Sie es mit einer Reihe von GPS-, Wetter- und Kommunikationssatelliten, die über den Planeten verteilt werden, sowie einigen begrenzten High-Tech-Fertigungsstätten und einem Weltraumaufzug.

Das Kolonieschiff dient als Unterstützungsstation, die schwer zu produzierende Teile nach unten transportiert und orbitale Vermögenswerte aufrechterhält, bis die Kolonie in der Lage ist, sich selbst zu versorgen.

Die meisten kolonialen Geräte werden nur eine einfache Fahrt mit dem Aufzug machen. Der leere Raum im Schiff kann dann in eine Universität/ein Museum des Lebens auf der Erde umgewandelt werden.

Sie wollen normalerweise keine großen Schiffe landen, weil es sehr viel Energie braucht, um sie zurück in den Weltraum zu bringen, aber wenn Ihr Schiff als Einwegfahrzeug konzipiert ist, das dann als Lebensraum genutzt werden soll und nie wieder fliegen wird, dann landen ist kein Problem.

Es gibt jedoch ein paar Dinge zu beachten:

  1. Um ein riesiges Schiff wie dieses genug zu verlangsamen, um es in die Umlaufbahn zu bringen, benötigen Sie enorme Mengen an Energie / Treibstoff . Angenommen, Ihr Schiff ist zu einem anderen Stern gereist, bei dem ich einen erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit vermute, können wir mit Sicherheit davon ausgehen, dass Sie dies per Hand wegwinken können.

  2. Vielleicht möchten Sie einen Skip-Reentry (mit mehreren Sprüngen) anstelle eines traditionelleren aerodynamischen Bremsens verwenden, um die hohen Heizlasten zu reduzieren.

https://en.wikipedia.org/wiki/Boost-glide

Legen Sie es schön langsam hin.

Ihr Kolonieschiff wird sich sehr allmählich beruhigen und dadurch einer Erwärmung der Atmosphäre und Belastungen des Schiffes ausweichen.

Es wird nicht umkreisen, weil die Umlaufbahn hohe Geschwindigkeiten erfordert, die dann als Wärme in die Atmosphäre abgegeben werden müssen. Es wird seine Motoren einsetzen, um der Schwerkraft entgegenzuwirken, wenn es sich aus dem Weltraum nähert, und sich mit Unterschallgeschwindigkeit seinen Weg in die Atmosphäre bahnen.

Darüber hinaus wird das Schiff, sobald es in der Atmosphäre ist, kolossale Wasserstoffschwimmer einsetzen, die es neutral schwimmfähig machen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_entry

Eine alternative Methode für den kontrollierten Eintritt in die Atmosphäre mit niedriger Geschwindigkeit ist der Auftrieb, der für den Planeteneintritt geeignet ist, wo dicke Atmosphären, starke Schwerkraft oder beide Faktoren den hyperbolischen Eintritt mit hoher Geschwindigkeit erschweren.

Hier erschwert die Größe des Schiffes den hyperbolischen Eintritt mit hoher Geschwindigkeit. Der Auftrieb wird durch kontrollierte Freisetzung von Wasserstoff eingestellt. Dadurch kann das Schiff hoch über dem Planeten seine Motoren abstellen und sich allmählich wie ein riesiger Ballon niederlassen, der zur Ruhe kommt.

Dadurch werden die Belastungen des Schiffes, die Erwärmung des Schiffes und der Atmosphäre sowie die Auswirkungen auf den Boden darunter minimiert.

Ich habe vergessen zu erwähnen, dass Sirenen ertönen, wenn sich das Schiff der Landung nähert, damit die einheimische Tierwelt das Gebiet räumen kann.

Ein angetriebener Abstieg der von Ihnen beschriebenen Art ist wirklich verdammt ineffizient (erfordert zehn- bis hundertmal mehr Treibstoff als eine konventionellere Verbrennung in letzter Sekunde), und Ballons, die groß genug sind, um ein Raumschiff zu heben, werden mit ziemlicher Sicherheit vom Wind auseinandergerissen.