Orbitalstation für Marsmissionen

Beim Durchlesen der Kommentare zu einer Frage zur Schwierigkeit einer bemannten Mission zum Mars wurde das Problem angesprochen, dass das Senden von Vorräten im Voraus den Landeplatz blockieren würde. Eine Lösung scheint mir darin zu bestehen, die Vorräte stattdessen in den Orbit um den Mars zu bringen, möglicherweise sogar eine Raumstation im Orbit als eine Art Basislager zu errichten.

Welche konkreten Vorteile kann eine Orbitalstation für die (bemannte) Marserkundung bieten? Was sind mögliche Einschränkungen oder Bedenken?

Ein Rückkehrfahrzeug befindet sich per Definition in der Umlaufbahn des Mars.
Nun, ich gehe davon aus, dass in Ihrem Szenario die Fracht zuerst in die Marsumlaufbahn gestartet wird und dann die Besatzung im nächsten verfügbaren Mars-Startfenster gestartet wird. Wenn das Frachtfahrzeug bei der Ankunft der Besatzung dort nicht landet (entweder durch einen Unfall oder etwas anderes passiert), muss die Besatzung nach Hause gehen, nachdem sie eine Reise verschwendet hat. Aber das ist nur einer von vielen Faktoren in der immensen Berechnung einer bemannten Marsmission.
Ein Faktor ist, dass es mehr Treibstoff braucht, um in die Umlaufbahn zu fliegen, als mit Aerobremsen Vorräte auf einem Planeten mit einer Atmosphäre zu landen. Allerdings kann Aerobraking natürlich verwendet werden, um das Aphel einer Umlaufbahn abzusenken. Persönlich würde ich die Vorräte durch ein weitaus treibstoffeffizienteres Mittel wie einen Ionenmotor schieben lassen, bei dem diese zusätzliche Geschwindigkeit langsam abgebaut werden kann.

Antworten (1)

Tatsächlich gibt es einen sehr sinnvollen Ort, um eine Orbitalstation zu bauen - den Mond Phobos. Zum Beispiel landet in der fiktiven Mars-Serie von Kim Stanley Robinson die Mehrheit der Kolonisten auf dem Mars, aber eine kleine Anzahl errichtet eine Basis auf Phobos.

Verglichen mit dem Erdmond umkreist Phobos den Mars viel, viel näher. Tatsächlich absolviert er eine Umrundung in weniger als 8 Stunden, verglichen mit 1 Monat für den Erdmond. Damit befindet sich Phobos fast in einer „Near Mars Orbit“.

Eine Kolonie auf Phobos wäre in vielerlei Hinsicht einfacher als eine auf dem Mars, die Delta-V-Anforderung, um Phobos von der Erde (und umgekehrt) zu erreichen, ist sehr gering - tatsächlich geringer als für den Mond. Abgesehen von der langen Reisezeit und den restriktiven Startfenstern wäre es billiger, eine Basis auf Phobos zu errichten als auf dem Mond.

Phobos ist sehr dunkel und wahrscheinlich reich an flüchtigen Stoffen wie Wasser und Kohlenwasserstoffen. Diese könnten eine wertvolle Ressource sein, auch für den Export in die Erdumlaufbahn (dh um Raketen aus der niedrigen Erdumlaufbahn zum Mars zu befeuern). Es ist denkbar, dass auf Phobos abgebauter Treibstoff für beide Etappen der Reise von der Erde zum Mars verwendet werden könnte.

Eine bemannte Kolonie auf Phobos hätte einige Vorteile - man kann Roboter auf der Marsoberfläche teleoperieren, ohne die Zeitverzögerung für die Kommunikation von der Erde. Es könnte daher als Stützpunkt für die Gründung der Oberflächenkolonie dienen. Kraftstoff könnte auch auf Phobos raffiniert und dann zur Oberflächenkolonie gebracht werden, eine Raffinerie auf Phobos würde während globaler Staubstürme keine Sonnenenergie verlieren. Verglichen mit einer Raumstation im offenen Weltraum genießt eine Station auf Phobos auch Schutz vor Sonneneruptionen, da der Großteil des Mondes als Schutzschild genutzt werden kann - dies könnte eine Nebensache sein, da die Reise im offenen Weltraum bereits 7 Monate dauert Raumschiff müsste einigermaßen gut geschützt sein, aber es schadet sicherlich nicht, einen zusätzlichen Schutz vor Strahlung zu haben. Im Gegensatz zu einer Marskolonie könnte eine Kolonie auf Phobos leicht abheben und an einen anderen Ort ziehen.

Hier ist ein PDF über Missionen zu den Marsmonden und ihre Rolle bei der Erforschung des Mars. Auch ein pdf über einen Phobos-Weltraumaufzug, das angibt, zu welchen netten Dingen eine Phobos-Station führen könnte.

Wow, ich musste eine Delta-V-Karte überprüfen, um zu bestätigen, dass Phobos tatsächlich so erreichbar ist. Sauber!
Wenn Phobos und Deimos Asteroiden wären, die in Marsentfernung von uns frei umkreisen, wären sie Hauptziele für die menschliche Erforschung. Aber weil sie den Mars umkreisen, werden sie in unseren Köpfen nur auf Monde reduziert. Und alle sind Mars-verrückt, wollen zum Mars, auf dem Mars laufen, auf dem Mars leben, auf dem Mars sterben, Mars, Mars, Mars! So besessen von diesem rückläufigen kleinen roten Punkt am Himmel wie Johannes Kepler. Als wäre die Wüste eine Oase.
Sie erwähnen einen Weltraumaufzug auf Phobos. Das ist so eine SCHLECHTE IDEE! Ich verstehe nicht, warum es wiederholt wird, da es bereits offensichtlich widerlegt ist. Sie könnten mit einem Fahrrad von Phobos wegfliegen. Und von jedem Punkt darauf in jede gewünschte Richtung. Dort muss kein stationärer „Aufzug“ gebaut werden. Auf Phobos zu bleiben ist das Problem, nicht es zu verlassen. Sie könnten sich fast zufällig von Phobos wegniesen.
@LocalFluff Ich glaube, du vermisst den Punkt des Aufzugs auf Phobos. Sicher, man kann von Phobos radeln - aber nur mit wenigen m/s, man kann dann im gleichen Orbit wie Phobos driften, ähm? Aber mit dem Aufzug können Sie einfach aus dem Aufzug steigen und Orte erreichen - Erde, Jupiter usw. Es wäre nicht ganz so nützlich wie ein voller Mars-Aufzug, würde aber einen kleinen Bruchteil der Kosten kosten und wäre sehr nützlich bei der Öffnung häufigerer Startfenster zum/vom Mars, indem effektiv ein viel höheres Delta-V-Budget bereitgestellt wird.
@Bhante Nandiya Wenn es einen Punkt mit einem Weltraumaufzug in der Mikrogravitation gibt, dann vermisse ich ihn tatsächlich. Vollständig. Ist ein Fahrrad auf Phobos nicht billiger und flexibler als ein Weltraumaufzug?
@LocalFluff: Ein solcher Aufzug funktioniert auf einem schnell rotierenden Asteroiden, aber da Phobos durch Gezeiten mit dem Mars verbunden ist, würde er einfach nicht genug Zentrifugalkraft bekommen, um aufrecht zu bleiben, ganz zu schweigen davon, selbst wenn dies der Fall wäre, die Geschwindigkeit seines Endes würde darf nicht wesentlich höher sein als die Geschwindigkeit von Phobos (und es darf nicht übermäßig groß sein, sonst zieht es Phobos einfach aus der Umlaufbahn!)
@SF. Sie sind falsch. Gezeitenkräfte würden einen Phobos-Aufzug in Bezug auf den Mars vertikal ausgerichtet halten. Um die Spannung aufrechtzuerhalten, muss sich das Halteseil nur ein kurzes Stück über die Mars-Phobos L1 und L2 hinaus erstrecken. Und MPL1 und MPL2 schweben etwa 3 Kilometer über der Oberfläche von Phobos.
@LocalFluff Kann ein Phobos-Fahrrad genug Geschwindigkeit liefern, um den Asteroidengürtel zu erreichen? Nein. Kann ein Fahrrad genug Geschwindigkeit liefern, um die Erde zu erreichen? Nein. Kann ein Fahrrad bis auf 0,6 km/s an die Marsoberfläche herankommen? Nein. Auch hier gibt es noch andere Verwendungsmöglichkeiten für einen Aufzug, als von der Oberfläche eines Körpers abzuheben.
@HopDavid: Okay, zum ersten Punkt. Trotzdem würde sich sein Ende mit der gleichen Geschwindigkeit wie Phobos (+/- ein Bruchteil von Prozent) bewegen. Keinerlei Vortriebsvorteil. Der springende Punkt des Aufzugs ist v = ω r durch Verlängerung r du gewinnst v . Mit erbärmlich ω das wird nicht funktionieren.
@SF. Eine Länge von 2435 km liefert die Fluchtgeschwindigkeit des Mars. Eine Länge von 6155 bietet genügend Delta V für Trans Earth Insertion. Eine Länge von 7980 km liefert genug Delta V für die Trans Ceres Insertion. Ich spreche von einem Phobos-Aufzug unter hopsblog-hop.blogspot.com/2012/09/… ungefähr 3/5 des Weges nach unten.
@LocalFluff - Ich denke, der Schlüssel ist, die Phobos-Exploration als notwendigen Schritt in Richtung bemannter Mars-Exploration voranzutreiben.
@Russell Borogove Nein, ich argumentiere eigentlich für das Gegenteil! Dass eine Mission nach Phobos durch ihre eigenen Verdienste motiviert sein sollte, nicht als halbe Reise zum Mars. Ignorieren Sie Mars, siehe Phobos. Zum Mars zu gehen und nach Phobos zu gehen, hat viele wichtige Unterschiede, wie Atmosphäre, Schwerkraft, potenzielle Ressourcen. Phobos und Deimos werden in der populären Debatte ohnehin übersehen. Die russische Weltraumbehörde scheint sie zu mögen. Sie sind zwei der fünf nächsten Himmelsobjekte, die wir haben.
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