Ist meine Raumstation realisierbar?

Ich versuche für ein Projekt eine drehbare Radraumstation zu planen. Es sollte beachtet werden, dass ich so nah wie möglich an der realen Physik bleiben muss, obwohl sie in ferner Zukunft stattfindet. Die Raumstation umkreist einen erdähnlichen Planeten.

Das Deck 0 ist eines mit Reaktorkern. Außerdem ist es praktisch ein langer Tunnel, um Sachen vom Produktionszentrum zu verschiedenen Sektoren oder zur Andockbucht zu transportieren.

Das Produktionszentrum kann verwendet werden, um fast alles herzustellen, von Lebensmitteln bis hin zu Raumschiffen (darf nicht größer sein als Wartungstunnel). Es gibt eine ständige Versorgung mit Ressourcen durch eine Flotte autonomer Raumfahrzeuge, die Asteroiden und Planeten abbauen.

(zusätzlicher Hinweis): Strom ist hier kein Problem. Nehmen wir einfach an, es gibt eine ausreichende Stromquelle, die für die meisten Probleme mehr als ausreichend wäre. Ob es ein Kernreaktor oder ein thermonuklearer ist, spielt keine Rolle.

Und für alles andere ist es einfacher, Skizzen zu zeigen. Da ich in Physik wirklich schlecht bin, bin ich mir nicht sicher, ob die Station irgendwelche Probleme hat. Sieht es machbar aus? Gibt es offensichtliche und weniger offensichtliche Probleme? Wenn ja, was könnte verbessert werden?Karte der Raumstation

Ich würde vorschlagen, einige Gedanken hinzuzufügen, die hinter der Komposition stehen, warum es so gemacht wird und nicht anders. Als Beispiel gibt es einen Grund dafür, warum die Produktion draußen bei 1 g und die bewohnbare Fläche drinnen bei 0,8 g liegt. Eine solche Beschreibung könnte die Antworten für Sie nützlicher machen und für diejenigen, die antworten, einfacher machen. Warum Sie kein vorhandenes Design für Weltraumlebensräume verwenden . Es ist möglich, so zu bauen. Vielleicht möchten Sie sich zur Inspiration diesen Kanal Isaac Arthur ansehen
Ah, es ist keine menschliche Raumstation. Das erklärt 0,85 g ziemlich gut. 1g auf dem Deck 0 ist ein Zufall, den ich nicht wirklich geplant habe. Ich bin mir der bestehenden Designs bewusst, aber nun, ich entwerfe mein eigenes und kopiere nicht jemand anderen. Ich habe einige davon als Inspiration verwendet.
Vielleicht möchten Sie einen Innenring mit weniger g-Kräften als Fertigungskomplex und Forschungslabor in Betracht ziehen. Auf diese Weise können einige Materialien leicht gehandhabt werden, und ich glaube, ich habe irgendwo gelesen, dass es einfacher ist, Materialien in Umgebungen mit niedrigem g zu drucken (3D-Druck?).
Nun, da ist das Deck 2 mit 0,42 g, das derzeit größtenteils leer ist und für die Herstellung mit niedrigem g verwendet werden könnte. Es gibt auch einen Raum mit <0,1 g in der Andockbucht/den Hangars (auf der Skizze nicht sichtbar, weil er weiter hinten liegt), sodass dort die Zero-g-Fertigung (falls erforderlich) durchgeführt werden kann. Aber ich habe nicht wirklich gehört, dass 3D-Druck in Umgebungen mit niedrigem g einfacher ist. Ich probier es aus, danke.
Ein Problem ist, dass „Reaktorkern“ und „Fertigung“ für mich viel schwerer klingen als „Wartungstunnel“. Damit eine rotierende Raumstation funktioniert, muss der Schwerpunkt in der Mitte liegen, das heißt, das Gewicht muss mehr oder weniger gleichmäßig am Rand verteilt sein.
@Nathaniel, das stimmt. Ich habe nicht darüber nachgedacht.
Teile des Bodens auf Deck 2 und auf dem Schiffsdeck weisen eine erhebliche Neigung gegenüber der „Gravitationsrichtung“ auf.
@celtschk du hast recht, aber es ist ein Aufzugsschacht und fast die einzigen Dinge, die vom größten Aufzug bewegt würden, ist ein Raumschiff oder seine Fracht zur und von der Andockbucht. Es wäre schwierig, die Krümmung des Bodens auf jeder einzelnen Etage anzupassen. Es gibt einen Bürgersteig ohne Gefälle.
Sie benötigen einen Mechanismus, um die Drehstation im Gleichgewicht zu halten. Ich würde vorschlagen, die Wasserversorgung der Station in einer Reihe von Wasserreservoirs rund um den Rand der Station anzuordnen. Es würde ein Infrasystem von Pumpstationen geben, die das Wasser zu jedem der Reservoirs verteilen würden, um Massenänderungen in anderen Teilen der Station auszugleichen.
Ziemlich gut durchdacht. Ich frage mich, wie viele Leute hier zusammengepfercht werden. Die gesamte Struktur würde wahrscheinlich in einige der Flugzeughangars passen, in denen ich arbeite. Die zentrale Andockbucht wäre groß genug, um vielleicht 4 mittelgroße Privatjets an einer Seite unterzubringen, so dass Sie Bevölkerungsbeschränkungen haben werden. Sie könnten Wohnungen im Wert von 4 Stockwerken in Ihrem Wohngebiet erhalten, vielleicht ein paar Dutzend Familien pro Schicht.
Aus Gründen der Redundanz möchten Sie möglicherweise wichtige Unterstützungsfunktionen des „hab“-Rings auf alle 4 „Quadranten“ verteilen, anstatt sie in bestimmten Abschnitten zu zentralisieren. Das bedeutet, dass jedes „Quad“ einen Hydroponik-/Lebenserhaltungsabschnitt und einen Energiekern usw. haben würde. Und diese separaten Einheiten sollten zur Not in der Lage sein, den Rest der Station zumindest vorübergehend zu unterstützen. Das Gleiche gilt für Wohnräume – verteilen Sie sie so, dass ein katastrophaler Ausfall in einem Abschnitt nicht automatisch zum Verlust des gesamten dienstfreien Personals führt. Aus dem gleichen Grund sollten Sie auch eine oder mehrere Backup-Kommandozentralen einbeziehen.

Antworten (6)

Willkommen, Elza...! Ihr physikalischer Hintergrund ist in Ordnung, Sie haben die erste Schlüsselzutat wahrer Intelligenz zum Ausdruck gebracht, Sie haben eine Frage gestellt.
Ihr grundlegendes Raumstationskonzept ist solide und war das Thema oder der Mittelpunkt für so unterschiedliche fiktive Schauplätze wie „2001: Odyssee im Weltraum“ bis (überlegen Sie genau, wonach Sie suchen) „Star Trek Deep Space Nine“ .
Die Bedenken, die sich am wahrscheinlichsten auf Ihr Produkt auswirken, beziehen sich auf Konstruktionstechniken und -materialien, erst in zweiter Linie auf die Bedenken einer wahrscheinlich selbsttragenden Umgebung. Verwenden Sie das falsche Metall oder Design (denken Sie an eine Werft), und Ihre Struktur hält nicht stand. Verwenden Sie die falschen oder unzureichenden Luft-/Wasser-/Umweltkontrollen, und es wird unbewohnbar. Viel Glück mit Ihrer Konstruktion, Ihren Ideen und mit diesem Ort. SE ist einer der unterhaltsamsten und lehrreichsten Orte, die ich je gekannt habe.

Ist der Kern nicht trotierend? Es scheint nicht so zu sein, also wird das Andocken schwierig sein!

Ein großes Problem ist die Abschirmung. Wie geht es mit normaler Strahlung und Sonnenereignissen um?

Leistung?

Bei all diesem Kommen und Gehen – Sie haben sich auf die Verteilung von Waren konzentriert – müssen Sie es im Gleichgewicht halten.

Sie sollten in der Lage sein, online detaillierte Designdiskussionen und populäre Essays zu finden, die in den letzten 50 Jahren geschrieben wurden. Sie müssen nicht von Grund auf neu erfinden! Wikipedia ist ein guter Ausgangspunkt, um Primärmaterial zu finden, auf das verwiesen wird.

Nein, der Kern dreht sich mit der Station. Das Andocken würde also die Synchronisierung der Rotation mit der Station beinhalten. Dann würde das Schiff in einen von vier Hangars verlegt.
Das ist keine gute Idee. Sie können das Schiff drehen, aber nicht um die Mitte des Rads kreisen lassen. Du wirst die bewegliche Wand treffen.
Und doch ist es im Spiel Elite: Dangerous üblich , das eine plausible Flugphysik hat (mit Ausnahme der verschiedenen handgewellten FTL-Systeme). Sie müssen nur die Rotationsachse anpassen, dann die Rotation anpassen, und Sie sind fertig.
Sie passen die Rotation an, indem Sie das Schiff drehen. Bewegen Sie sich dann von der Mitte weg zum Boden, und jetzt dreht sich das Schiff immer noch um seine eigene Mitte, während es sich in der Nähe der sich bewegenden Wand / des Bodens des Docks befindet. Sie passen sich nicht ihrer Bewegung an.
@JDługosz "Schiff würde bewegt" impliziert eine Art Anbauteile, daher sollte es kein Problem sein, sich vom Zentrum wegzubewegen, solange es langsam genug bewegt wird, damit die Anbauteile (Kabel, Greifarme usw.) damit umgehen können die Kräfte, und solange die Masse des andockenden Schiffes im Vergleich zur Masse der Station klein genug ist, dass es nicht zu viel Wackeln verursacht.
@JDługosz Ich bin mir nicht sicher, warum ich die Mitte des Rades umkreisen möchte. In der Mitte der Station befindet sich ein großer leerer Raum, den das Schiff betreten muss. Es muss nichts umkreisen. Dort würde es mechanisch eingefangen und angedockt werden.
Ihr erster Kommentar lautete: „Andocken würde bedeuten, die Rotation mit der Station zu synchronisieren.“ Jetzt beschreibst du eine Art Grappling-System.
@JDługosz Und? Was ist der Widerspruch? Du hast mich misverstanden.

Eine Sache, die mich beunruhigte, die noch niemand angesprochen hat, ist der Standort des Produktionsbereichs. Die Herstellung in Null-G wäre wahrscheinlich effizienter, also würde ich vermuten, dass sie in Richtung Zentrum verschoben würde, mit Menschen außerhalb.

Dasselbe gilt für den Energiekern. Es wird Belastungen ausgesetzt, denen es nicht ausgesetzt werden muss. Die Schwerkraft ist für Menschen nützlich, weil wir uns mit ihr entwickelt haben, aber für viele Maschinen ist sie ein Schmerz.

Es könnte getan werden. Es würde einen vergrößerten Kern der Raumstation bedeuten, was in Ordnung ist. Allerdings ist zu beachten, dass auf der Station mit Zero-G-Umgebung praktisch wenig Platz ist, da keine statischen nicht rotierenden Teile vorhanden sind, die Fertigung also in Low-G statt Zero-G erfolgen würde. Wie ich an anderer Stelle kommentiert habe, könnte man Deck 2 und den Raum hinter der Andockbucht nutzen, um kritische Elemente in Niedrig-G und Nahe-Null-G herzustellen, während das Hauptproduktionszentrum auf Deck 0 belassen wird. Was den Energiekern angeht, ja, es würde Sinn machen.
@Elza weniger Schwerkraft kann auch sinnvoll sein, nicht notwendig Null. Als Beispiel wird 1/3g erlauben, 3-mal massivere Si-Kristalle als Beispiel herzustellen. Keine große Verbesserung, aber eine Verbesserung. 3-mal massivere Details in der CNC-Drehmaschine und so weiter.
@MolbOrg Ich habe meine Skizze entsprechend angepasst: Deck 0 viermal kleiner gemacht, Energiekern und Fertigungszentrum in den Kern der Station verlegt, wodurch die großen Aufzüge übertrieben wurden. Ich bin mir nicht sicher, ob es sinnvoll wäre, die Frage zu aktualisieren.
@Elza ersetze kein Bild, aber du könntest die Frage aktualisieren und einen Link zu einem neuen Bild setzen (kein Bild, sondern nur einen Link und das Originalbild so beibehalten, wie es jetzt ist) als aktuelle Ansicht für deine Station, aber es ist nicht notwendig, aber könnte interessant sein.

Wie Nathaniel betonte, muss das Gewicht gleichmäßig verteilt sein. In größerem Maßstab können Sie die Fertigung auf zwei gegenüberliegenden Segmenten und einem Backup-Kern gegenüber dem aktiven Kern (oder etwas anderem mit ähnlichem Gewicht, vielleicht einem anderen (kleineren/größeren) Fertigungssegment) haben. Sie würden wahrscheinlich auch einige bewegliche Gewichte entlang der gesamten Struktur benötigen, um das Bewegen von schwerem Material durch Wartungstunnel auszugleichen und Änderungen im Layout und Inhalt des Rests der Station entgegenzuwirken. Ich höre, Wasser ist ein ziemlich guter Strahlungsschutz, und es kann leicht von einem Ort zum anderen gepumpt werden, also können Sie es vielleicht als Gewichte verwenden. Haben Sie eine Wasserschicht an den Außenkanten der Station (um eine minimale Abschirmung aufrechtzuerhalten) und eine weitere Wasserschicht, die nach Bedarf bewegt wird

Sicherungs- und bewegliche Ausgleichsgewichte und Wasser - gut.

Ich würde es satt sehen, wie die verdammten Sterne die ganze Zeit rotieren und wackeln. Es mag albern erscheinen, aber bitte stellen Sie Fenster auf die Kante / den Boden, damit ich Sterne in schönen geraden Linien vorbeiziehen sehen kann, damit ich mir vorstellen kann, dass ich irgendwohin gehe, auch wenn ich alle 34 Sekunden die gleichen Sterne sehe.

Ich würde es hassen, dafür in einem Wartungstunnel herumhängen zu müssen. Sicher, dass ich nicht in 1 g schlafen und in 0,85 g arbeiten kann?

Windows ist unglaublich teuer in der Bereitstellung. Doch obwohl wir Menschen seit Jahren Kamera- und Monitortechnologie haben, installieren wir sie weiterhin auf Kapseln, Shuttles und Raumstationen. Bevor Sie entscheiden, dass sie aufgrund von Technologie x nicht benötigt werden, stellen Sie sicher, dass Sie verstehen, warum wir sie überhaupt immer wieder installieren.

das ist Alien-Station, also wärst du wahrscheinlich als Saboteur da, also kein Schlaf, Menschlichkeit über allem.
Ich habe schon darüber nachgedacht. Es gibt keine Fenster. Es gibt computergenerierte Videostreams auf Wanddisplays, die so gut wie Fenster sind. Sie würden also nicht durch wackelnde und rotierende Sterne gestört. Was 0,85 g angeht… Astronauten schlafen in Mikrogravitationsumgebung, ich sehe keinen besonderen Grund für Schlafstörungen wegen 0,85 g. Ich bin mir nicht sicher, ob das überhaupt wirklich auffallen würde. Übrigens, Sie müssen nicht in 1g arbeiten. Die Fertigung erfolgt vollständig autonom.
Tut mir leid, aber wenn es keine Fenster gibt, will ich nicht gehen, auch wenn ich nur ein Saboteur bin.
@CandiedOrange, warum ist jeder auf der Erde so darauf fixiert, überall Fenster zu haben? Sie sind in Ordnung, denke ich, wenn sie sich auf einem sicheren Planeten befinden, aber im Weltraum machen sie keinen Sinn, sobald ausreichend gute Bildsensoren und Displays verfügbar sind.
Ich mag eine Ansicht, die nie neu gestartet werden muss.
@Elza für diesen Nicht-Neustart würde ich aufgrund seines Prozesses unvorhersehbare Details hinzufügen. Als Kind von Chaos und Ordnung - ich genieße Chaos in der Flasche, und es stört mich, wenn es kein echtes Chaos ist, also vielleicht von einem Programm vorhergesagt wird. Als biologisches Ordnungskind ziehe ich es (das Chaos) der biologischen Natur vor. Das bedeutet nicht, dass es keine lebenswerten Bedingungen sind, aber eine größere Station könnte dazu beitragen, dass es natürlicher wird, aber es wird viele Leute geben, die sich nicht darum kümmern und mit Ihrer Station zufrieden sein werden, wir sind Ästheten hier.
Ich bezweifle, dass die Abschirmung durchsichtig sein könnte
Damit ist die Frage nicht beantwortet. Um einen Autor zu kritisieren oder um Klärung zu bitten, hinterlassen Sie einen Kommentar unter seinem Beitrag. - Aus Bewertung
@Vincent Die Frage betrifft die Machbarkeit. Die Antwort bezieht sich auf die Machbarkeit. Wenn niemand in Ihrer Raumstation leben will, haben Sie lediglich einen Satelliten überdesignt. Designer sollten immer überlegen, wie sie den Benutzern ein Gefühl vermitteln.
@Elza: Wenn Sie sicher sein wollen, dass das, was Sie sehen, echt ist, übertrumpft nichts ein echtes Fenster. Wer sagt Ihnen, dass sich gerade kein großes außerirdisches Schiff der Raumstation nähert, und die Anzeige bearbeitet einfach dieses Schiff (welche Entfernung). Sterne aussehen, ist nicht allzu schwer vorherzusagen)?
@celtschk stimmt, es ist schwer für den Feind, ein Fenster zu hacken.
@celtschk Sie würden nicht einmal einen Feind sehen, der sich der Raumstation durch ein Fenster nähert. Der Feind wäre zu klein, es sei denn, es handelt sich um ein Objekt in Mondgröße. Wenn man etwas sieht, ist es sowieso zu spät.

Ich sehe nur wenige Probleme mit diesem Design. Das erste ist: Deck 0 und möglicherweise andere Decks haben nicht die korrekt berechneten G-Kräfte. Wenn Deck 0 300 m vom Rotationszentrum entfernt ist und die Station sich mit 1,75 U/min dreht, beträgt die Schwerkraft an einem 300 m entfernten Punkt 10,0752 m^2/s oder 1,02739 g.

Das Hauptproblem, das bei Rotationsraumstationen gesehen wird, ist jedoch die Skalierung. Ich kenne weder die Größe noch die Biologie der Bewohner dieser Station, aber wenn sie Menschen wären, hätten sie vielleicht folgendes Problem:

In einer Entfernung von 293 m vom Zentrum beträgt die Zentripetalbeschleunigung nur 1,00341 g, das sind 0,02398 g weniger als in 300 m Entfernung. Tatsächlich hat die gesamte Struktur einen Beschleunigungsgradienten darüber.

Wenn ein Mensch auf Deck 0 stand, konnte er nach einigen Minuten des Stehens einige ernsthafte Gesundheitsprobleme aufweisen. Da auf seinen Kopf weniger Kraft einwirkt als auf seine Füße, muss sein Herz härter arbeiten, um Blut in sein Gehirn zu pumpen. Ich weiß nicht genau, was der tödliche Gravitationsgradient ist, aber ich denke, es ist eher eine langfristige Auswirkung des Lebens in einem künstlichen Gravitationsszenario als ein unmittelbar tödliches Problem. Es hätte auch relativ keine Wirkung, wenn der Bewohner in Bauchlage (schlafend) wäre.

Auch hier bin ich mir nicht sicher, welcher Maßstab erforderlich wäre, um diesen Effekt zu verringern, aber andererseits bin ich mir nicht sicher, ob Ihre potenziellen Bewohner die gleichen biologischen Systeme wie Menschen haben werden.

Da auf seinen Kopf weniger Kraft einwirkt als auf seine Füße, muss sein Herz härter arbeiten, um Blut in sein Gehirn zu pumpen. - stimmt nicht, Gefälle funktioniert für stromaufwärts und stromabwärts mit gleicher Kraft, hier keine wesentlichen Änderungen. Zweitens – stehende Menschen haben dasselbe, der Blutdruck in den Füßen ist höher als im Kopf – wir sind dafür geeignet. Die Fähigkeit, den Kopf nach unten zu hängen, ist ungewöhnlich und muss angepasst werden - ist aber bis zu einem gewissen Grad immer noch möglich. Es gibt kein Problem mit solchen Gradienten, sogar mit langen Thermen, wie ich es vielleicht sehe, für die Perspektive, die ich beschrieben habe.
Der Gravitationsgradient wirkt sich eher auf den Komfort aus; Wenn das Herz Blut von den Füßen bis zum Kopf gegen 1 g den ganzen Weg pumpen kann, wird es die Aufgabe tatsächlich leichter finden, wenn die Schwerkraft für einen Teil der Reise des Blutes verringert wird.
Also egal, gut zu wissen. Ich glaube immer noch, dass dies ein größeres Komfortproblem in einer viel kleineren Station wäre, aber jetzt bin ich überzeugt, dass Ihre Station in Ordnung sein sollte. Danke für die Korrektur Jungs.
Ja, ich habe einige der Zahlen uneinheitlich abgeschnitten/gerundet. Es würde jedoch nicht so viel ausmachen. Auf andere Punkte wurde von anderen hingewiesen
Ist meine Raumstation realisierbar?
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