Gibt es Pläne, Depots im All zu errichten?

Ja. Dies wird bei bemannten interplanetaren Missionen in Form einer Vorplatzierung chemischer Raketenstufen durch solarelektrische Antriebssysteme (SEP) berücksichtigt. SEP ist sehr effizient, aber langsam, während chemische Raketen ineffizient sind, aber schnelle Laufzeiten bieten. Sie wollen schnelle Transitzeiten für Menschen, um Strahlungsprobleme zu minimieren und die erforderlichen Vorräte zu reduzieren. Mit SEP können Sie die chemischen Stufen effizient dorthin bringen, um darauf zu warten, dass die Menschen sie verwenden.

Was die Warum-Stufen betrifft, so macht ein Raketentriebwerk nur einen kleinen Bruchteil der Masse einer Stufe aus. Wenn Sie also Treibstoffe vorpositionieren wollen, können Sie genauso gut einen Motor an den Tanks anbringen, um eine einsatzbereite Bühne zu haben.

Die betrachteten chemischen Treibmittel sind normalerweise kryogen, was die Schwierigkeit hinzufügt, das Treibmittel kalt zu halten. Es sind Bemühungen zur Technologieentwicklung im Gange , um dieses Problem anzugehen.

Landau und Strange stellten fest, dass die Vorpositionierung chemischer Stufen in der hohen Erdumlaufbahn den Treibstoff tatsächlich überall energetisch am besten aufnimmt, für eine stabile Lagerung und einen stabilen Zugang (mit Hilfe unseres Mondes) geeignet ist und der Treibstoff sehr effizient genutzt werden kann während eines erdnahen Perigäums.

Es gibt viele Studien. Sind welche seriös? Wahrscheinlich nicht zu diesem Zeitpunkt. Das heißt, es wird nichts finanziert. Die USA werden dies wahrscheinlich nicht tun, aufgrund der Fixierung auf den SLS, der im Grunde ein Design ist, das sagt: "Wir brauchen keine stinkenden Depots". Die Russen scheinen derzeit keine großen Ambitionen zu haben. Die Chinesen sind noch nicht in einem ausreichenden Zustand, um dies in Betracht zu ziehen. Wahrscheinlich hat niemand sonst auf der Welt ein ausreichend seriöses Programm, um es in Betracht zu ziehen.

Das ist die direkte Antwort. Abgesehen davon haben Depots viele Vorteile.

Eine wichtige ist, dass es einen Markt für den Wettbewerb öffnet. Das heißt, wenn jemand ein Depot für eine Mission benötigt (sei es eine Regierung oder ein Unternehmen), hat er gerade einen Markt geschaffen. Sie brauchen etwas. Sie sind bereit, dafür zu bezahlen. Jetzt können Unternehmen um die Bereitstellung von Nutzlast konkurrieren.

Depots sind großartige Beispiele dafür, da die Ladung, die gestartet wird, spottbillig ist. LOX, LH2, Kerosin oder Wasser oder was auch immer. Jeder Launcher kann es also liefern.

Der Billigste gewinnt. Zuverlässigkeit ist interessanterweise nicht so wichtig, wenn die Nutzlast billig ist und die Trägerraketenkosten niedrig sind und es keine unmittelbare Zeitabhängigkeit gibt.

Wenn die USA beispielsweise den SLS-Ansatz meiden und sich für einen Depot-Ansatz entscheiden, könnten einige interessante Dinge passieren.

Sie könnten eine Branche zum Start anregen. Egal, ob es 100 Falcon 1e-Starts braucht, um das Depot zu füllen, wenn sie billig genug sind und häufig genug starten. Es spielt auch keine Rolle, ob Sie das Depot mit einem Delta 4-Heavy-Start füllen. Was zählt, sind die Kosten und die Fähigkeit, rechtzeitig zu liefern.

Mir fallen drei Verwendungszwecke für Tanklager ein:

1. Für eine bestimmte Mission, bei der Nutzlast und Treibstoff separat gestartet werden und in LEO andocken. Entweder um ein größeres Raumschiff zu erreichen oder um einen sichereren kleineren Start für eine Besatzung oder eine andere unersetzliche Nutzlast zu machen.

2. Vorab gestartet und auf der Oberfläche oder in der Umlaufbahn des Missionsziels wie dem Mars platziert.

3. Im geostationären Orbit, um dort mehrere Satelliten wieder aufzufüllen.

Die Idee, Tankstellen zwischen verschiedenen Umlaufbahnen herumkreuzen zu lassen, kann nicht wirtschaftlich sein. Es braucht zu viel Treibstoff, um die Bahnneigung in LEO zu ändern oder verschiedene GPS-Satelliten zu erreichen. Für solche Umlaufbahnen muss die Betankung satellitenspezifisch erfolgen. Auch eine Platzierung in irgendeiner Umlaufbahn zwischen Erde und Mars wird nicht funktionieren, denn wenn sich der Start wetterbedingt um einen Tag verzögert, würde er das Depot verfehlen.

In einer geostationären Umlaufbahn kann das Delta-V zwischen verschiedenen Satelliten jedoch klein genug sein, damit ein Tanklager mehrere Satelliten bedienen kann, die zum Auftanken ausgelegt sind. Der Gewinn wäre die Option des Satellitenbesitzers, die Lebensdauer zu verlängern oder nicht, je nachdem, wie sich die technische Lebensdauer und der Wettbewerb und so weiter in der Zukunft entwickeln. Dies könnte kommerziell machbar sein, die anderen beiden Alternativen wären für wissenschaftliche Zwecke und staatlich finanziert. Nr. 2 wird in der Design Reference Mission 3.0 der NASA für den Mars beschrieben, steht jedoch in keinem Zeitplan oder Budget. Bis zu einem gewissen Grad ist Nummer 1 das, was mit der ISS gemacht wird.

Viele Pläne.

1) Die Kanadier arbeiten offenbar an einem Raumschiff , das teils Weltraumschlepper, teils Robotermechaniker und teils Tankstelle ist:

Nach Jahren der Planung gab das kanadische Unternehmen MacDonald Dettwiler and Associates (MDA) bekannt, dass es die erste Weltraumtankstelle baut, mit Plänen für einen Start im Jahr 2015. Das Weltrauminfrastruktur-Wartungsfahrzeug wird in einer geosynchronen Umlaufbahn fliegen, wo es mehrere wichtige kommerzielle und Regierungssatelliten erreichen kann. Laut MDA wird es in der Lage sein, ihnen zusätzlichen Treibstoff zuzuführen, sie neu zu positionieren oder grundlegende Wartungsarbeiten durchzuführen.

Erster Kunde wird das Kommunikationssatellitenunternehmen Intelsat sein, das über die meisten geostationären Satelliten verfügt.

Anfang letzten Jahres testete Dextre ein zur ISS geschicktes Paket mit (wie es aussieht) Dutzenden verschiedener Satellitenteile: http://www.spaceflight101.com/robotic-refueling-mission.html

2) Viele Pläne und Studien von der NASA und anderen:

Im August 2011 ging die NASA eine bedeutende vertragliche Verpflichtung zur Entwicklung der Treibmitteldepottechnologie ein, indem sie vier Luft- und Raumfahrtunternehmen finanzierte, um „Demonstrationsmissionen zu definieren, die das Konzept der Speicherung kryogener Treibmittel im Weltraum validieren würden, um den Bedarf an großen Trägerraketen für den Weltraum zu verringern Erkundung." Diese Studienverträge für die Lagerung/Übertragung kryogener Treibstoffe und kryogener Depots wurden mit Analytical Mechanics Associates, Boeing, Lockheed Martin und Ball Aerospace unterzeichnet. Jedes Unternehmen erhält im Rahmen des Vertrags 600.000 US-Dollar.

3) Einer der Hauptgründe hinter John Hunters leichter Gaskanone war es, Treibstoffzylinder in die Umlaufbahn zu schießen (mit Hilfe einer Raketenunterstützung nahe der Spitze der Parabel des Projektils). Diese würden in Depots auf einer vorbestimmten Umlaufbahn gesammelt und dann für Fahrzeuge zum Auftanken für Injektionsverbrennungen und/oder für Satelliten zur verbesserten Positionshaltung verfügbar sein.

Interessanterweise ist ein Tanklager eines der Ziele des Lunar Space Elevator-Projekts, das eine Firma namens LiftPort verfolgt.

Die Idee ist, dass mit der heute verfügbaren COTS-Technologie ein Aufzug von der Mondoberfläche zu EML1 gebaut werden könnte. Die Verwendung eines solarbetriebenen Lifters zum Transport von Nutzlasten von EML1 zur Mondoberfläche und zurück löst das Problem des großen ΔV, das erforderlich ist, um eine Nutzlast weich auf der Mondoberfläche zu landen oder sie in die Mondumlaufbahn zurückzubringen.

Laut Michael Laine, dem CEO von LiftPort, könnte Mond-Regolith zu Sauerstoff und Wasserstoff verarbeitet werden. Er plant, diesen Sauerstoff und Wasserstoff zu extrahieren und ihn dann entweder bei EML1 oder im Gegengewicht des Lunar Elevator zu speichern, das 250.000 km von der Mondoberfläche entfernt wäre. Zu diesem Zeitpunkt könnte es als Treibstoff für jede Planeten- oder Weltraummission verwendet werden.

Ich habe nicht den technischen Hintergrund, um zu wissen, wie machbar dieser Plan ist, und würde mich freuen, die Einblicke anderer in dieses faszinierende Projekt zu hören.