Lebensfähigkeit von ballistisch angetriebenen "Traveling Salesman"-Raumstationen

Sie schlagen eigentlich eine modifizierte Version des „ Aldrin Cycler “ vor, der im Wesentlichen eine Raumstation ist, die sich in einer kontinuierlichen Umlaufbahn zwischen der Erde und dem Mars bewegt. Der Hauptvorteil besteht darin, dass der Cycler massiv genug sein kann, um schwere Strahlenschutzsysteme, Lebenserhaltungssysteme (wie Hydroponikfarmen) und andere schwere Geräte zu tragen, die viel Energie zum Beschleunigen oder Abbremsen erfordern würden.

Der Weg zum und vom Cycler ist relativ einfach, ein kleines, leichtes Raumschiff wird von der Erde, unserem Mars, stark beschleunigt, um den Cycler einzuholen, während andere kleine, leichte Raumschiffe langsamer werden, um in die Erd- oder Marsumlaufbahn zu gelangen. Da die Schiffe nicht länger als ein paar Tage viel Strahlenschutz, Lebenserhaltung oder sogar Vorräte mitführen müssen, können sie viel kleiner und leichter als ein Schluck sein, der dafür ausgelegt ist, den ganzen Weg zwischen Erde und Mars zu gehen.

Sobald Sie die Beschreibung gelesen haben, erkennen Sie den Unterschied zwischen dem Cycler und dem Vorschlag des OP. Da das OP Frachtkapseln fangen und liefern möchte, indem es sie gegen das Schiff beschleunigt oder abbremst, wird die Umlaufbahn des Cyclers geändert, während der ursprüngliche Aldrin-Vorschlag selbstfahrende Raketen verwendet, um die Reise zu machen, daher wenig oder keine Impulsübertragung auf den Cycler .

Umlaufbahn eines Cyclers

Als erster Schritt würde also ein einfacher Cycler funktionieren, der Shuttles verwendet, um Fracht auf der Erde und auf dem Mars aufzunehmen oder zu liefern.

Der Vorschlag des OP könnte jedoch unter einigen sehr strengen Bedingungen funktionieren. Durch das Einfangen von Gegenständen, die von der Erde oder dem Mars aus geschossen wurden, betreibt das Raumschiff im Wesentlichen einen „ Hybrid-Massenantrieb “.", also kann das Schiff Energie gewinnen oder verlieren, indem es Masse von festen Punkten auf der Erde und dem Mars einfängt und abgibt. Der Cycler muss einer sehr sorgfältig geplanten Umlaufbahn folgen, um seinen Weg zwischen den Planeten beizubehalten, also die Menge an Energie ( Masse X Geschwindigkeit^2), die entweder vom Cycler empfangen oder in Form von Paketen geliefert werden, muss streng auf Mengen beschränkt werden, die die Orbitalparameter nicht nachteilig verändern, und der Cycler muss die Aufnahme und Ausgabe von Energie (Aufnahme Verluste berücksichtigt), um langfristige Störungen in seiner Umlaufbahn zu verhindern. Mit anderen Worten, wenn ein Marsianer seine Bestellung bei Amazon.earth storniert, erhält er trotzdem sein Paket. Versäumnis, den Zu- und Abfluss von Masse und Energie auszugleichen wird den Cycler schnell aus seiner Umlaufbahn werfen.

Zio, ich liebe die Idee, aber ich gehe davon aus, dass einige Änderungen erforderlich sein werden, damit die Wissenschaft funktioniert (aber die Geschichte ... ich liebe die Idee für eine Geschichte!)

Wenn Sie die Details ignorieren und für einen Moment zu stark vereinfachen möchten, müssen Sie, wenn Sie möchten, dass sich eine Raumstation der Masse M mit der Geschwindigkeit V bewegt, eine Fracht der Masse M mit einer Geschwindigkeit von 2 V versenden, um die Tatsache auszugleichen, dass Sie beim Fangen der Fracht gerade die verdoppelt haben Masse. Wenn die Frachtmasse abnimmt, muss die Versandgeschwindigkeit zunehmen, um den Unterschied auszugleichen. Wenn Sie Fracht mit einer Masse von 0,05 M (5 % der Stationsmasse) versenden, müssen Sie sie grundsätzlich mit einer Geschwindigkeit von 21 V senden (denken Sie daran, ich vereinfache die Mathematik wirklich. Unsere beteiligten Physiker ersticken wahrscheinlich an ihrem After-Dinner aber das sind die Grundlagen nicht elastischer Kollisionen, wie ich mich aus meinen jahrzehntealten College-Erinnerungen erinnere.). Mein Punkt ist, wenn Sie eine Raumstation in einer vernünftigen Zeit (wie einem Monat) von der Erde zum Mars verlegen wollen,

Erschwerend kommt hinzu, dass bei der Umwandlung einer Energieart in eine andere immer Energie verloren geht. Nehmen wir an, Sie verwenden Rail-Gun-Technologie, um einen Kanister zu beschleunigen, dessen Inhalt Ihre Fracht ist. Elektrizität wird verwendet, um Magnetismus (verlorene Energie) zu erzeugen, der kinetische Kraft (verlorene Energie) erzeugt, die atmosphärische Bedingungen (verlorene Energie) überwinden muss, bis sie in den Weltraum gelangt. Ihre Raumstation kann die Kugel nicht einfach "fangen", da die beteiligte Kraft die Station auseinanderreißen würde ... also erzeugen wir ein umgekehrtes Magnetfeld, um die kinetische Energie wieder in Elektrizität umzuwandeln (Verlust + Verlust). Es ist diese neue Elektrizität, die verwendet wird, um die Station anzutreiben (es sei denn, wir verwenden Unobtanium, um die Kugel zu fangen ... aber der Inhalt ist Pulver nach dem Fang ...).

Zugegeben, die Raumstation kann Orbital- und sogar atmosphärisches Bremsen verwenden, um tatsächlich in die Umlaufbahn um einen Planeten zu gelangen, wodurch die Notwendigkeit verringert wird, die Beschleuniger für Bremsmanöver zu verwenden, aber ich denke, das macht die Lösung nicht praktikabel genug.

Es ist also eine großartige Idee, Frachttransporte zu nutzen, um zur Energie-/Treibstoffeffizienz der Raumstationen beizutragen – aber die Transporte selbst können entweder (a) nicht effizient die Energie erzeugen, die zum Bewegen der Station erforderlich ist, oder (b) tun dies mit so viel Energieverlust, dass es wirtschaftlich effizienter wäre, einen Motor in die Station einzubauen.

Obwohl ich die Idee von Handlungsreisenden in ambulanten Raumstationen bewundere, fürchte ich am Ende, dass ich zu dem Schluss kommen muss, dass die Antriebslösung nicht realisierbar ist. Ich würde jedoch die Idee zum Bewegen von Fracht beibehalten ... Sie müssen den Raumstationen nur Triebwerke hinzufügen. Und Sie könnten planetenseitige Linearbeschleuniger und Schleifenbeschleuniger (wie Partikelbeschleuniger) auf den Stationen verwenden, um die Fracht umzuladen.

Verdammt! Ich liebe die Idee!