Sonnenkollektoren auf rotierenden Radraumstationen

Nun, offensichtliche Antwort: Haben Sie einen nicht rotierenden Abschnitt. Wenn Sie sich Kunstwerke klassischer Raumstationsdesigns wie die Bernal Sphere aus den 70er Jahren ansehen, werden Sie feststellen, dass sie einen schönen abgerundeten rotierenden Abschnitt und auch eine dünne Spindel mit verschiedenen kastenförmigen Teilen und angebrachten Paneelen haben. Diese Spindel dreht sich nicht, sodass Ihre gesamte Null-G-Infrastruktur daran angeschlossen werden kann.

Dies könnte übrigens auch Ihre Docking-Einrichtungen umfassen ... So cool die rotierenden Docking-Schächte in vielen dieser rotierenden Designs auch sind, sie klingen wie ein Albtraum für Sicherheit und Technik.

In ähnlicher Weise haben Sie ein fiktives Design aus den 90er Jahren, das mehr auf dem O'Neill-Zylinder in Form von Babylon 5 basiert, das eine deutlichere Trennung zwischen rotierend und nicht rotierend hat. Obwohl ich nicht glaube, dass die Serie dies jemals gezeigt hat, könnten Sie die Sonnenkollektoren wahrscheinlich um ihre Längsachsen drehen, um das Sonnenlicht besser einzufangen, falls erforderlich (etwas, was die Bernal-Kugel im Bild oben nicht konnte ... Ich werde Wetten, dass der Künstler kein Weltraumingenieur war!). Wenn Sie sich Zeitraffervideos der ISS ansehen, können Sie sehen, wie die großen Solaranlagen genau das tun .

Wenn Sie die Station in eine Umlaufbahn um die Sonne oder in eine sonnensynchrone Umlaufbahn um einen Planeten oder an einem planetarischen Lagrange-Punkt (vorzugsweise$L_4$oder$L_5$, da sie die stabilen sind) könnten Sie die Dinge so einrichten, dass Sie sicherstellen können, dass Ihre Sonnenkollektoren immer in die richtige Richtung zeigen und Sie niemals von einem Planeten beschattet werden.

Die Designs funktionieren genauso gut mit einem Rad wie mit einem (möglicherweise abgerundeten) Zylinder. Montieren Sie das Ganze auf einem vakuumsicheren und robusten Mechanismus, wie einem Magnetlager, und Sie können loslegen.

Denken Sie auch daran, dass reale Raumstationen nicht nur Strom benötigen, sondern auch Wärmeabfuhr. Da Teile der Station dauerhaft von der Sonne abgewandt sind, haben Sie einen hervorragenden Platz für Ihre Heizkörper.

Wenn es ein Rad ist, dann hat es eine Ober- und eine Unterseite.

Lassen Sie also das Rad so drehen, dass die flache Seite der Sonne zugewandt ist, und haben Sie alle Paneele auf dieser Seite. So erhalten Sie die ganze Zeit 100% Abdeckung.

Ihr einziges wirkliches Problem ist, dass Ihre Station häufig zu 50% der Zeit von dem Planeten blockiert wird, den sie umkreist.

Wenn Sie nach einer Raumstation fragen, die einfach wie ein Rad aussieht, das sich um nichts dreht, um die Schwerkraft zu stimulieren, können Sie fast jede symmetrische Konfiguration haben (symmetrisch, weil es sich um die Mitte drehen muss). Das Rad sollte der Sonne und der Sonne zugewandt sein Paneele könnten das gesamte Rad bedecken, um maximale Effizienz zu erzielen und gleichzeitig die Form zu erhalten.

Fügen Sie ein drittes sehr dünnes Rad hinzu - und platzieren Sie es an der richtigen Stelle

Die effizienteste Lösung, die mir einfällt, obwohl sie Stabilitätsprobleme haben könnte, ist die folgende:

• Die Raumstation muss eine sonnensynchrone Umlaufbahn haben . Jede andere Art von Umlaufbahn erfordert mehr Solarmodule, was die Kosten erhöht und die mittlere Ausfallzeit ( MTBF ) verringert.

Sonnensynchrone Umlaufbahnen (SSO) sind laufende Umlaufbahnen, deren Umlaufbahnebene mit derselben Periode präzediert wie die Sonnenumlaufperiode des Planeten. In einer solchen Umlaufbahn überquert ein Satellit die Periapsis bei jeder Umlaufbahn etwa zur gleichen Ortszeit. Dies ist nützlich, wenn ein Satellit Instrumente trägt, die von einem bestimmten Winkel der Sonneneinstrahlung auf der Planetenoberfläche abhängen. Um ein exakt synchrones Timing aufrechtzuerhalten, kann es erforderlich sein, gelegentliche Vortriebsmanöver durchzuführen, um die Umlaufbahn anzupassen.

• Einer der beiden Sockel (flache Seiten des die Station beschreibenden Zylinders) muss immer der Sonne zugewandt sein. Dies könnte eine nahezu konstante Verwendung des Triebwerks erfordern, da dies nicht das ist, was die Gravitations-Ebbe und -Fluss von der Station erwarten. Wie ich gleich erklären werde, gibt es jedoch reichlich Macht, dies zu tun.

Nachdem Sie dies getan haben, können Sie ein "drittes Rad" zur Station erstellen. Kein volles Rad, wie in der Abbildung gezeigt, sondern ein "Lüfter" oder sehr dünnes Rad ^1, auf dem Sonnenkollektoren montiert sind. Es ist genügend Fläche vorhanden (und es gibt genügend Technologie, wie von der Station beschrieben), dass das "Panel-Rad" den Lebensraumring verfehlen könnte, um die Sicht (auf die Sonne, die möglicherweise ohnehin blockiert werden müsste - aber vielleicht) nicht zu blockieren Ihre Leute haben ausgezeichnetes getöntes Glas).

Unter der Annahme, dass die Dicke des Lebensraumrings ungefähr 10 % des Radius des gesamten Rads beträgt und dass der Andockkern ebenfalls 10 % des Radius des gesamten Rads darstellt. Die Fläche des „Plattenrades“ beträgt 12.016,6 m ²

Wenn man nur die heutige Effizienz verwendet , sind das bestenfalls 200 W/m ² für 24 Stunden (perfekte Sonneneinstrahlung, yo!) oder 11.536 MWh täglich, was ausreicht, um die Station und den daran befestigten Mars-zerstörenden Todesstrahl mit Strom zu versorgen. Zum Vergleich: Der Hoover-Staudamm erzeugt täglich etwa 12.000 MWh und deckt den Bedarf von etwa 8 Millionen Menschen.

_{¹  Wenn Sie die Speichen eines Fahrradreifens mit Stanniol bedecken, rede ich von Stanniol.}