Inwiefern ist eine Deep Space Gateway-Station im Mondorbit hilfreich, um zum Mars zu fliegen?

Ich glaube, jede Antwort hier befasst sich mit dem Versuch, sie in Bezug auf Kraftstoff und Delta-V zu rechtfertigen, wenn es derzeit wirklich keine solche Rechtfertigung gibt.

Eines Tages, wenn wir uns im Weltraum besser etabliert haben, werden wir sicherlich den Mond nach Ressourcen abbauen, und es wäre sinnvoll, einen Punkt in der Nähe des Mondes zu haben, um diese Ressourcen zu transferieren und zu nutzen oder weiter hinaus zu transportieren.

Derzeit ist unsere Technologie nicht da, und wir haben keine unmittelbaren Pläne, das DSG als Tankstelle oder Wegpunkt für Mondressourcen zu nutzen.

Mit unserem aktuellen Technologiestand soll das DSG als Testgelände dienen, eine Art Deep Space (ish) ISS, um sich auf eine langfristige Reise außerhalb der Magnetfelder der Erde und unter relativ günstigen LEO-Bedingungen vorzubereiten. Wir haben sehr wenig Erfahrung mit langfristigen Operationen außerhalb von LEO, und die DSG bietet diese Möglichkeit.

Es kann helfen, die Aufgabe zu visualisieren.

Die Erde befindet sich am Boden einer tiefen Grube in der Raumzeit, der Mond befindet sich weiter oben an der Seite der Grube und rollt mit seiner eigenen kleineren Grube um sie herum.

Um ein Raumschiff in der Erdumlaufbahn zu bauen, befindet man sich immer noch mehr oder weniger am Boden des Lochs und muss riesige Mengen an Treibstoff verbrauchen, um daraus herauszuklettern.

Das Problem ist, dass Sie bei diesem Aufstieg fast Ihren gesamten Treibstoff verbrauchen und nur noch sehr wenig übrig haben, wenn Sie die "Oberfläche" erreichen.

Der Bau einer Zwischenstation auf dem Mond oder an einem weit entfernten Punkt bedeutet, dass Sie auf halber Höhe (oder mehr) anhalten, Vorräte auffüllen und mehr für Missionen zu anderen Planeten haben können.

Der große Vorteil des Bauens in der Umlaufbahn des Mondes anstelle eines Lagrange-Punktes ist die Fülle an Rohstoffen dort. Es ist vergleichsweise einfach, Masse von der Mondoberfläche im Vergleich zur Erde zu entfernen, sodass Sie möglicherweise Helium3 oder Eiswasser abbauen könnten Treibstoff und erzeugen einen großen Treibstoff-Dump in der Mondumlaufbahn.

Vom Mond aus ist es viel einfacher, dem Erde/Mond-System zu entkommen und andere Planeten zu erreichen, einfach weil man sich weiter oben in der Gravitationsgrube befindet.

Die folgende Grafik zeigt uns etwas von dem, was vor sich geht. Um von der niedrigen Erdumlaufbahn (LEO) zur Mars-Umlaufbahn zu gelangen, sind 2,5 + 0,7 + 0,6 = 3,8 km/s Delta-V erforderlich. Ausgehend von der Mondumlaufbahn sind es nur 1,3 km/s. Das bedeutet, dass Sie massiv weniger Treibstoff benötigen, um eine Tonne irgendetwas aus der Mondumlaufbahn zum Mars zu transportieren, als aus der erdnahen Umlaufbahn. So weit, so gut, aber natürlich müssen Sie Sachen in den Mondorbit bringen, was 4,1 km/s kostet, wenn Sie von LEO aus starten und die offensichtlichsten Flugbahnen verwenden. Um Sachen von der Erde zu transportieren, sieht das nach einer wirklich schlechten Idee aus. Warum möchten Sie also ein solches Gateway? (Ignoriert die Politik).

Nun, ein Grund ist, wenn das Zeug, das Sie zum Mars schicken wollen, nicht von der Erde, sondern vom Mond kommt. Wenn Sie also Eis in den Kratern an den Polen des Mondes (oder anderswo) finden können, können Sie es in die Mondumlaufbahn transportieren und es zur Verwendung am oder auf dem Weg zum Mars abholen. Wenn Sie Eis von Kometen oder Wasser von Ceres einbringen, möchten Sie es möglicherweise in der Nähe der Erde, damit Sie daran arbeiten können, aber Sie möchten es wahrscheinlich nicht bis nach LEO bringen. Die andere Möglichkeit besteht darin, dass Sie die Wechselwirkungen zwischen der Schwerkraft von Mond, Sonne und Erde nutzen können, um viel billiger (wenn auch relativ langsam) in die Mondumlaufbahn zu gelangen, wie in Forschungsberichten beschrieben. Dies könnte ein nützlicher Weg sein, um langlebige Fracht mit relativ wenig Treibstoff aus LEO in die Mondumlaufbahn zu bringen, auch wenn es für Astronauten zu langsam ist.

Nun, die NASA würde eine Raumstation in der Umlaufbahn des Mondes bauen, um im Grunde genommen alle benötigten Materialien aufzufüllen und nachzuliefern. Aber der Hauptgrund, warum die NASA dies tun würde, ist die Schwerkraft. Da Our Moon viel weniger Schwerkraft hat, würde es das Fahrzeug selbst sehr einfach machen, von dort aus zu starten. Es würde ihnen Kraftstoff sparen und ihre Reise viel sicherer machen.