Ja! Und ich werde es tun, indem ich den Low-Tech-Gedanken Ihrer Frage völlig verletze!

Der größte Teil der Herausforderung ist Ihr Wunsch, zum Mars zu fliegen. Der Mars ist verdammt weit weg. Wenn Sie von der Erde zum Mond fliegen würden, dann bin ich mir ziemlich sicher, dass es Ihnen gut gehen würde. Aber eine Reise so weit, mit dieser Art von Herausforderung? Spricht nicht an!

Hier ist das Wichtigste: Kein Strom bedeutet nicht keinen Komfort! Lassen Sie mich Sie zurück in die alten Tage von Scifi führen, als Berechnungen von Hand durchgeführt wurden, weil es keine Computer und keine Sonnenkollektoren gab. Klassisches Heinlein. Atomraketen!

Was Sie wollen, ist eine bimodale Atomrakete . Kernreaktoren brauchen eigentlich keinen Strom, um zu funktionieren. Sicher, sie machen die Sache einfacher, aber tatsächlich können Sie die Steuerstangen mit handbetriebenen Mechanismen ein- und ausfahren. Atomraketen sind jahrzehntealte Technologie; fast so alt wie Kernreaktoren selbst, die vor elektronischen Kontrollsystemen lagen.

Eine Atomrakete gibt Ihnen einen hervorragenden Schub (der benötigt wird, um all den dummen Müll zu bewegen, den Sie brauchen, anstatt elektrische und elektronische Geräte zu verwenden) und einen guten spezifischen Impuls (so dass Sie nicht zu viel Treibstoff benötigen und nicht wirklich einen nehmen müssen lange, langweilige, langsame und wahrscheinlich tödliche Reise). Wirklich, du drehst nur ein bisschen an den Steuerstangen und drehst ein bisschen am Kraftstoffflussventil und wusch . Sie brauchen einen guten Chronometer, einen guten Weltraumsextanten und wahrscheinlich ein oder zwei Rechenschieber. Eine sorgfältige Überwachung der Kerntemperatur (keine Elektronik erforderlich!) und des Timings sorgfältig vorkalibrierter Motorverbrennungen bringen Sie dorthin, wo Sie hin müssen. Heinlein wäre so stolz auf dich.

Eine einfache Atomrakete wird jedoch nicht bis zum Mars fliegen. Sie werden zwei Verbrennungen machen ... Injektion in Ihre Transferbahn und Injektion in die Umlaufbahn des Mars. Vielleicht eine Korrektur in der Mitte, weil Sie am Hosenboden vorbeifliegen und Ihre anfängliche Injektionsverbrennung nicht gut genug verfeinert haben. Den Rest der Zeit bleibt Ihre Rakete im Leerlauf, also können Sie genauso gut eine Atomrakete mitbringen, die so umkonfiguriert werden kann, dass sie als einfacher alter thermischer Kernreaktor funktioniert, wenn sie keinen Schub erzeugt, und das ganze Uran nutzen.

Mit einer Versorgung mit heißem Kühlmittel aus Ihrem Reaktor haben Sie plötzlich Zugang zu chemischen Prozessen, die angemessene Mengen an Wärme erfordern. Ein solcher Prozess ist die Kohlendioxid-Wäsche , bei der Sie Ihr CO ₂ -absorbierendes Medium regenerieren können, indem Sie es erhitzen, während Sie es einem Vakuum aussetzen, wodurch alle absorbierten Abfälle ausgasen. Keine Muskelkraft erforderlich! Sie können heißen Hochdruckdampf zur Verwendung in einem Reaktionssteuerungssystem erzeugen . Verdammt, wenn Sie wirklich alles Gonzo-Steampunk machen wollten, können Sie einen dampfbetriebenen Motor verwenden, um eine künstliche Schwerkraftzentrifuge zu drehen.

Sie haben jederzeit Wärme zum Kochen und Sterilisieren oder zum Destillieren und Rückgewinnen von Wasser aus Ihren biologischen Abfallprodukten.

Beleuchtung hat eine einfache Lösung: die Sonne! Ihr Schiff wird fast während der gesamten Reise in vollem, hellem Sonnenlicht liegen. Sie können draußen einige große reflektierende Mylar-Paneele aufstellen, die das Licht durch Fenster im Rumpf fokussieren. Das wird mehr als hell genug für all Ihre Bedürfnisse sein ... tatsächlich müssen Sie einige Fensterläden oder Vorhänge mitbringen, weil Sie einige dunkle Orte brauchen, um gut zu schlafen. Für Notfälle und für alle Gelegenheiten beim Abflug oder bei der Ankunft, wenn Sie von einem Planeten vor der Sonne beschattet werden, sollten Sie Betalichter in Betracht ziehen . Sie halten mehr als lange genug für Ihren Flug und können in einer Reihe von Farben und Größen hergestellt werden und passen zum nuklearen Thema.

(Sie könnten doppelt schummeln, indem Sie einen großen Reflektor als Heliograph und ein Teleskop verwenden, um die Erde nach blinkenden Laserrücksignalen im Auge zu behalten. Kommunizieren Sie über Morse, lassen Sie die Bodenkontrolle Ihre Berechnungen für Sie erledigen. Nicht unbedingt erforderlich, aber, wissen Sie , ich habe das Gefühl, ich muss auf zusätzliche Gelegenheiten hinweisen, um den Geist der Regeln zu brechen!)

Ja

Sie können alles entweder durch eine chemische Reaktion oder durch Muskelkraft ersetzen.

• Belüftung: Muskeln

• CO ₂ -Wäscher: Muskeln + Chemie

• Oxy: mehr Tanks.

• Hitze: Chemie

• Licht: Chemie

• Computer: Babbage-Maschinen + Sextanten (obwohl dieser viel schwerer zu schlucken ist, könnten Sie es wahrscheinlich tun)

Warum um alles in der Welt würdest du das wollen?

Jack Ryan : Könnten Sie eine Interkontinentalrakete horizontal starten?

Skip Tyler : Sicher. Warum würden Sie wollen?

( Die Jagd nach dem Roten Oktober )

Sie haben die gesamte moderne Technologie, möchten aber ein Schiff, das einem interplanetaren Kon Tiki entspricht ? Warum? Warum, warum, warum, warum, warum? Es wäre einfacher, ein Handkurbel-Stromerzeugungssystem zu rechtfertigen als dies. Sogar Benjamin Sisko hatte Solarstrom . Ich nehme an, Sie könnten ein "Teenager retten die Welt wieder!" schreiben. Geschichte über einige Kinder, die herausfinden, wie sie ohne die Hilfe von Elektrizität (oder gebildeten/erfahrenen Erwachsenen) in die Umlaufbahn und zum Mars gelangen, aber warum?

In Wirklichkeit glaube ich nicht, dass es möglich ist, das Schiff ohne Strom zu bauen . Ich glaube nicht, dass Sie ohne Strom sogar die Rumpfbeplattung nach den Spezifikationen herstellen können, die für einen sicheren Weltraumflug erforderlich sind. Oder die Raumanzüge. Oder die Sauerstofftanks. Oder irgendetwas anderes. Aber technisch gesehen ist das nicht das, was Sie gefragt haben.

Trotzdem denke ich, dass das Gewicht, das erforderlich wäre, um all die Strom benötigenden Dinge zu ersetzen, astronomisch wäre . Sie müssen die Chemikalien tragen, die für Beleuchtung, Wärme, Zündung usw. verwendet werden. Diese Chemikalien werden verbraucht. Das bedeutet Gewicht – und viel davon – zu Beginn der Mission. Und man musste all dieses Gewicht gut aus der Schwerkraft der Erde herausholen.

Und es müsste eine sehr langsame Reise sein, denn ohne anständige Computer müssen Sie alles von Hand herausfinden. Selbst eine (sehr schwere!) Babbage-Maschine kann nur so viel, so schnell (Handkurbeln!). Das bedeutet langsame, sanfte Kurskorrekturen. Der Himmel helfe Ihnen, wenn es an der Zeit ist, tatsächlich zum Mars zu gelangen. Aber ich nehme an, Sie könnten einen Felix Baumgartner ziehen und alles per Fallschirm aus einer niedrigen Umlaufbahn abwerfen (sehr niedrige Umlaufbahn ... wie in "Lassen Sie sich auf Ihrem Weg nach unten nicht von dem brennenden Raumschiff treffen" niedrige Umlaufbahn).

Und wenn man bedenkt, was es braucht, um die Dinge mit begrenztem Platzangebot zu erledigen, die wir heute (mit Strom) machen, würde ich hoffen, dass Ihre Passagiere sowohl die glücklichsten Menschen der Geschichte als auch gute Menschen sind, die in die Kirche gehen.

Warum um alles in der Welt würdest du das tun?

Oh, ja ... irgendein Idiot mit mehr Geld als der gesunde Menschenverstand will eine Wette gewinnen. Unglaubwürdig. Ich wette, die Wette ging um einen ganzen Dollar .

BEARBEITEN: Übrigens, ich denke, das eigentliche Problem ist, ob Ihr Raumanzug genug Sauerstoff für den Weg zwischen Ihrer Landung auf dem Mars und Ihrer Ausrüstung hat oder nicht.

Es ist möglich

und es braucht nicht einmal eine spezielle oder neue Technik.

Ich werde nicht berücksichtigen:

• wie Sie Ihr Fahrzeug in die Erdumlaufbahn bringen
• was der Zweck/die Motivation dieser Mission ist
• Die finanzierung
• wenn zur Herstellung des Fahrzeugs Strom verwendet wurde

Raketenantrieb:

Sie können das Grundprinzip jedes derzeit verwendeten Raketentriebwerks verwenden. Sie müssten nur die elektrischen Magnetventile gegen mechanisch/hydraulische austauschen. Die Hydraulik Ihres Raumschiffs kann durch chemische Reaktion (Ihr Raketentreibstoff) oder rein mechanisch angetrieben werden.

Richtungssteuerung:

Das Manövrieren ist einfach. Thrust Vectoring, angetrieben von Ihrer Hydraulik, wird Ihr grober Steuermechanismus mit Kaltgas-Triebwerken (komprimiertes Gas) für Feineinstellungen sein. So machen es heute die meisten Raumschiffe/Raketen.

Beleuchtung

Ihre Hauptquelle wird wahrscheinlich Sonnenlicht sein, mit einfachen Reflektoren, um bestimmte Bereiche zu beleuchten. Wenn die Sonne einen Tag frei hat und beschließt, kein Licht zu emittieren, können Sie chemische Reaktionen/Algen/Phosphoreszenz verwenden.

Lebenserhaltung aus der Luft

Kohlenstoffwäscher benötigen Wärme, die Sie durch chemische Reaktionen erzeugen oder die Abwärme anderer Komponenten Ihres Schiffes, zB Ihres Raketentriebwerks, nutzen können.

Müllentsorgung

Werfen Sie es einfach weg, es gibt keine Regeln für das Vermüllen außerhalb der Erdumlaufbahn.

Essen:

Sie können haltbare Lebensmittel haben, aber Sie können auch einfach einen Kühlschrank benutzen. Es gibt ziemlich billige gasbetriebene Campingkühlschränke, die Sie bei Amazon kaufen können, warum nicht, aber einer von denen auf Ihrem Raumschiff?

Wasser:

Das Filtern von Wasser kann durch Destillieren und Filtern erfolgen, die beide nur Hitze oder Druck benötigen. Druck kann durch rohe mechanische Kraft erzeugt werden.

Navigation

Viele Nachschlagetabellen für die meisten möglichen Situationen/Manöver und ein mechanischer Taschenrechner/Computer für manuelle Berechnungen.

Kommunikation

Aber warum sich überhaupt die Mühe machen, Mathe zu machen? Dafür sind Ihre Amish-Astronauten viel zu cool. Sie können fokussierte Lichtstrahlen und Morsezeichen (oder eine speziellere Sprache für Missionen) verwenden, um mit jemandem (auf der Erde/im Erdorbit) zu kommunizieren, der Ihnen Informationen liefert. Und denken Sie daran, dass Ihre verrückte reiche Person wahrscheinlich mit dem Raumschiff in Kontakt bleiben möchte, um zu wissen, wie alles läuft.

Allgemeine Informationen:

• Ihr Raumschiff wird schwer und groß sein, weil Sie viel zusätzlichen Treibstoff mitführen müssen, um Strom zu ersetzen.
• Mechanische Leistung kann leicht mit einer Dampfmaschine (angetrieben durch Raketentreibstoff) oder einem Sterlingmotor erzeugt werden, der Wärme verwenden kann, um mechanische Leistung abzugeben.
• Mechanische Systeme sind verschleißanfälliger, also haben Sie vielleicht ein paar Ersatzteile?
• Die meisten elektrischen Systeme/Komponenten haben eine direkte mechanische Alternative/Vorläufer, aber sie sind in den meisten Fällen größer und weniger effizient.
• Sie können sogar Ihr gesamtes System mit einer präzisen Uhr und mechanischen Auslösern wie Schnüren/Drähten automatisieren
• Wenn Sie nur in eine beliebige Umlaufbahn um den Mars gelangen möchten , müssen Sie Ihre Manöver nicht einmal so genau ausführen.
• Ihr Raumschiff wird (aufgrund von Größe und Gewicht) aus mehreren Modulen zusammengesetzt, wenn Sie einen der derzeit verfügbaren (und geplanten) Trägerraketen verwenden möchten. (Dinge in die Umlaufbahn zu bringen ist schwieriger als in eine andere Umlaufbahn zu gelangen)

Richtungssteuerung des Raketentriebwerks

Beides sind chemische Prozesse. Obwohl wir Elektronik verwenden, um sie zu steuern, gibt es keinen Grund, warum Sie keine mechanischen Dinge wie Ventile verwenden könnten. Das Ergebnis könnte Rube Goldberg erröten lassen, aber es ist nicht unmöglich.

Beleuchtung

Im Zentrum des Sonnensystems gibt es eine große Fusionsanlage, die ständig Licht produziert. Wenn Sie Licht möchten, können Sie Fenster und Spiegel verwenden (um das Licht dort zu konzentrieren, wo Sie es brauchen).

Auch Lampen mit fossilen Brennstoffen funktionieren.

Lebenserhaltung aus der Luft

So wie Sie es jetzt handhaben, nur ohne elektrische Steuerung. Dies könnte eher zur Verwendung von Pflanzen führen, da die Fenster dafür sorgen, dass sie 24 Stunden am Tag Sauerstoff produzieren. Aber Sie könnten stattdessen Chemikalien verwenden.

Müllentsorgung

Kompostieren oder verbrennen. Vielleicht verbrennen und dann kompostieren.

Essen

Pflanzen in einem Gewächshaus. Vielleicht ein paar Tiere. Gefriertrocknen oder Dose stopfen. Beachten Sie, dass das Zeug kalt bleibt, wenn es kalt beginnt und dann dem Weltraum ausgesetzt wird. Ziehen Sie es nach Bedarf ein.

Albert Einstein war Miterfinder eines wärmebetriebenen Kühlschranks . Nicht viel Sinn in unserer Welt, aber es wurde für eine Welt ohne Strom entworfen.

Wasser

Schauen Sie sich Meerwasser-Gewächshäuser an . Diese verwenden Sonnenlicht, um Wasser zu verdampfen und dann sauberes Wasser aus dem Dampf zu kondensieren. Dieses Verfahren verbraucht keinen Strom und kann mit Abwasser anstelle von Meerwasser verwendet werden.

All dies mag mehr Platz verschwenden, als wir uns wünschen würden, aber es gibt viel Platz. Mit genügend Geld und Treibstoff kann jede Menge Masse bewegt werden.

Wenn Sie ein Problem mit Hitze haben, können Sie diese abstrahlen. Leitung und Konvektion funktionieren nicht, Strahlung jedoch schon. Dies wird auf natürliche Weise geschehen. Wem das nicht schnell genug ist, der könnte Eis (außerhalb des Schiffes) mitnehmen und zur Kühlung ins Schiff bringen. Lassen Sie heißen Dampf ab, um die Wärme sofort loszuwerden.

Wenn Ihnen zu kalt ist, verbrennen Sie fossile Brennstoffe. Du bist im Weltraum. Mehr Mühe, Kohlendioxid zu bekommen, als es loszuwerden.

Ja, aber nur, wenn kein Rendezvous benötigt wird

Rendezvous bringt zwei Raumfahrzeuge in Orbit, Position und Geschwindigkeit nahe zusammen. Docking ist der eigentliche physische Kontakt zwischen zwei Raumfahrzeugen. Sofern die Raumfahrzeuge nicht bereits zusammen waren (z. B. Apollo TDE-Manöver), müssen Sie sich treffen, bevor Sie andocken können.

Wie nah müssen Sie zum Rendezvous kommen? Wikipedia behauptet, dass die letzte Phase vor dem Andocken 100-10 m beträgt. Der erste Mann, der ein erfolgreiches Rendezvous durchführte, Wally Schirra, erklärte:

Jemand sagte ... wenn Sie auf 5 km näher kommen, haben Sie sich verabredet. Wenn jemand denkt, er hätte sich bei drei Meilen (5 km) verabredet, viel Spaß! Zu diesem Zeitpunkt begannen wir mit unserer Arbeit. Ich denke nicht, dass das Rendezvous vorbei ist, bis Sie angehalten werden – vollständig angehalten – ohne relative Bewegung zwischen den beiden Fahrzeugen, in einer Entfernung von ungefähr 120 Fuß (37 m). Das ist Rendezvous! Von da an heißt es Station halten. Dann können Sie zurückgehen und das Spiel spielen, ein Auto zu fahren, ein Flugzeug zu fahren oder ein Skateboard zu schieben – so einfach ist es.

Obwohl es viele Beispiele für manuelles Andocken gibt , war noch nie ein Rendezvous ohne einen fortschrittlichen elektronischen Computer erfolgreich . Die für Rendezvous erforderlichen Berechnungen sind so kompliziert, dass Buzz Aldrin 1963 am MIT zu diesem Thema promovierte. Nicht einmal die Bordcomputer von Apollo hatten die Rechenleistung, um diese Berechnungen durchzuführen; Sie wurden stattdessen von IBM-Mainframes in Houston durchgeführt, und die Parameter wurden dann per Funk an das Raumschiff gesendet. Ohne Strom gibt es keine Mainframe-Computer, kein Radar und keine Kommunikation mit dem Raumfahrzeug. Kein "Uhrwerk-Computer" (oder Handberechnungen) wird in der Lage sein, diese Berechnungen durchzuführen.

Unterstützende Beweise dafür, dass ohne Computer kein Rendezvous erfolgreich war:

• Die Sowjets versuchten zweimal ein Rendezvous mit Wostok und scheiterten. Wostok 3 und 4 waren 1962 und Wostok 5 und 6 waren 1963. Vostok fehlten Manövriertriebwerke, um ihre Umlaufbahn an die ihres Zwillings anzupassen. Die anfänglichen Trennungsabstände lagen im Bereich von 5 bis 6,5 Kilometern (3,1 bis 4,0 Meilen) und gingen im Laufe der Missionen langsam auf Tausende von Kilometern (über tausend Meilen) auseinander.

• Der US-Astronaut Jim McDivitt versuchte am 3. Juni 1965, sein Gemini 4-Raumschiff zu manövrieren, um die Oberstufe seiner verbrauchten Trägerrakete Titan II zu treffen. Obwohl er in der Lage war, Sichtkontakt mit dem Ziel herzustellen, schlug das Rendezvous fehl. Er befand sich im Orbit hinter dem Ziel und nahm an, dass ein Stoß auf das Ziel sie zusammenbringen würde. Die Orbitalmechanik funktioniert nicht so, und wenn man auf das Ziel zustößt, werden sie nur weiter voneinander entfernt.

• Das erste erfolgreiche Rendezvous fand am 15. Dezember 1965 statt, als Schirra das Gemini 6- Raumschiff innerhalb von 30 cm (1 Fuß) von seinem Schwesterschiff Gemini 7 manövrierte .

  Schirra übertrug dem Computer von Gemini 6A die Verantwortung für das Rendezvous.

• Das erste Rendezvous mit dem Andocken war Gemini 8. "Bei 55 Seemeilen (102 km) gaben sie dem Computer die automatische Kontrolle."

• Das erste unbemannte Andocken war die sowjetische Cosmos 186/188 und war automatisiert.

• Sojus 2/3 hatte das automatisierte Rendezvous-System von Igla. Es versuchte manuelles Andocken und schlug fehl.

• Sojus 4/5 hatte auch das automatisierte Rendezvous-System von Igla. Es war erfolgreich und zwei Kosmonauten tauschten Fahrzeuge aus.

• In den frühen Jahren der Apollo-Entwicklung drängten von Braun und andere Beamte auf den „direkten“ Ansatz mit einem einzigen Raumschiff, das die gesamte Reise unternahm, und argumentierten, dass es unmöglich sei, dass ein Lander, der von der Mondoberfläche aufsteigt, sich jemals mit einem Raumschiff auf dem Mond treffen könnte Orbit. Zitat aus einem Interview mit Robert Gilruth , dem ersten Direktor der MSC in Houston:

  DeVorkin: Beim direkten Abstieg brauchte man einen enormen Booster. Bei einem Rendezvous in der Erdumlaufbahn brauchten Sie zwei Saturn-Trägerraketen, um sich im Orbit zu treffen. Beim Mondorbit-Rendezvous brauchte man nur einen Saturn-Trägerraketen, aber man musste, korrigiert mich, wenn ich falsch liege, extrem fein abgestimmte Fähigkeiten haben, um die Himmelsnavigation durchzuführen , denn das Mondorbit-Rendezvous wurde in der größten Entfernung durchgeführt, war das kritischer Weg . Das Schwierigste, was zu erobern.

  Gilruth: Aber das hatte eine Bordnavigation.

  DeVorkin: Wurde es schon entwickelt? Inwieweit waren die Computer bereit und verfügbar?

  Gilruth: Nun, das stimmt, wir waren die Leute, die IBM gemacht haben. Keine Frage. Wir haben das Computerzeitalter mit Apollo um zehn Jahre vorangetrieben, weil wir wirklich IBM verwendet und sie aufgebaut haben, um dieses Programm zu machen.

  ...

  DeVorkin: Lassen Sie uns zurückgehen und über Ihren Kommentar zu IBM sprechen und darüber, wie die NASA IBM zu dem gemacht hat, was es heute ist.

  Gilruth: Ich glaube, ich würde sagen, dass sie viel Talent hatten. Sie wären auf jeden Fall erfolgreich geworden, aber wir haben ihnen geholfen, indem wir ihnen ein so herausforderndes Projekt wie Apollo gegeben haben, das das Äußerste an Computerentwicklung erforderte. Ich bin kein Computerexperte, obwohl ich einige sehr gute Leute in dieser Arbeit hatte. Ohne diese Computer hätten wir niemals all diese Gleichungen in so kurzer Zeit lösen können, dass wir diese Dinge in die richtigen Bahnen lenken könnten.

• Das Apollo-Transpositions-/Docking-/Extraktionsmanöver (TDE) begann mit dem Raumschiff, das bereits in Position und Geschwindigkeit angepasst war. Der maximale Abstand betrug nur 150 Fuß, also ist es kein Rendezvous. Dies wurde jedoch manuell durchgeführt.

• Apollo-Trans-Mond-Injektion und Trans-Erde-Injektion sind kein Rendezvous (kein zweites Fahrzeug). Darüber hinaus wurden ihre Parameter von Computern bei der Missionskontrolle berechnet, einschließlich der manuellen Verbrennung von Apollo 13 .

• Der Film Apollo 13 zeigt einige Handberechnungen. Dies war eine Drehung der beiden Raumfahrzeug-Koordinatensysteme, sodass die Gimbal-Winkel von einem Raumfahrzeug auf ein anderes übertragen werden konnten. Die X-Achsen zeigen in entgegengesetzte Richtungen, und die Y/Z-Achsen sind gedreht, weil sie die Rollwinkel der beiden Raumfahrzeuge beim Andocken nicht perfekt ausrichten konnten. Diese Berechnungen hatten nichts mit der Berechnung von Flugbahn, Schub oder anderen Manövern des Raumfahrzeugs zu tun. Die Tatsache, dass Sie eine Menge Leute gesehen haben, die Berechnungen mit Rechenschiebern durchgeführt haben, bedeutet nicht, dass jede Raumfahrzeugberechnung auf diese Weise durchgeführt werden kann.

• Sojus und das Space Shuttle benutzten Computer, um sich mit anderen Raumfahrzeugen zu treffen.

Andere Antworten haben Argumente dafür vorgebracht, dass die anderen Systeme des Raumfahrzeugs machbar sind. Allerdings wird es Ihnen kein Uhrwerk-Computer oder manuelle Berechnungen ermöglichen, zwei Raumschiffe zu treffen. Daher müssen Sie Ihr Raumfahrzeug entsprechend konstruieren.

Ich habe keine vollständige Antwort, aber es gibt eine wichtige Sache, die die meisten anderen Antworten übersehen haben:

Für Kommunikation / Computer dachte ich an Photonik, auch bekannt als https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_computing , wenn wir Laser ohne Strom betreiben können. Vielleicht könnte radioaktiver Zerfall Atome in einen angeregten Zustand pumpen, bereit für stimulierte Emission. Oder helles Licht von einer thermischen Quelle.

Andere ungelöste Probleme: Wandler für Eingang und Ausgang:

• Lassen Sie die photonische Logik die Motoren und andere physische Dinge direkt steuern
• Sensoreingang erhalten

Mikrofone sollten relativ einfach sein; Ton und modulieren den Winkel oder die Position eines Spiegels, der sich ändert, wo das Licht reflektiert wird, oder ändert, welche Wellenlänge in einem optischen Hohlraum mitschwingt.

Der Empfang digitaler Kommunikation per Laser sollte in Ordnung sein. Aber die Bildgebung der Kamera ist weniger offensichtlich.

Der schwierigste Teil sind definitiv die physikalischen Ausgänge, ohne tatsächliche Elektrizität, um elektrische oder magnetische Kräfte zu erzeugen. Licht hat nicht viel Impuls. Wir brauchen vielleicht Menschen, die Knöpfe drücken, wenn sie Lichter sehen.

Das Zielen eines Kommunikationslasers könnte mit einer Art Phased-Array-Technik möglich sein, bei der das Zielen auf der Lichtphase basiert und nicht auf der physischen Bewegung optischer Komponenten.

Licht ist eine elektromagnetische Welle (und / oder ein separates Teilchen), aber wenn Sie dies als "Elektrizität" zählen, müssen Sie meiner Meinung nach auch die elektrischen Felder in chemischen Prozessen zählen.

Die elektromagnetische Kraft ist eine der 4 Grundkräfte der Natur (im Gegensatz zur Schwerkraft und starken + schwachen Kernkräften), also ist es nicht so, dass Sie nichts damit zu tun haben können, wenn Sie möchten, dass Materie nicht durch andere Materie geht.

Lassen Sie uns wirklich retro gehen und ein dampfbetriebenes Raumschiff vorschlagen. Ein Kernkraftwerk erzeugt Dampf und der Dampf wird entweder direkt zum Kochen, indirekt durch rotierende Turbinen zum Umwälzen von Luft oder durch Wärmeübertragung verwendet.

Was die Beleuchtung betrifft, so befinden Sie sich im Weltraum und die Sonne ist immer sichtbar. Stellen Sie sicher, dass Ihr Raumschiff Fenster hat.

NEIN

Warum? Weil Sie Computer benötigen, um das Schiff zu steuern, weil Sie präzise Echtzeitmessungen
der Position und Ausrichtung des Schiffs im Weltraum benötigen , und weil Sie eine hochpräzise Zeitsteuerung benötigen, um Ihre Raketen abzufeuern.

Wenn Sie sich in einer erdnahen Umlaufbahn befinden, fliegen Sie ziemlich schnell, ungefähr einmal um die Erde in 90 Minuten. Mit anderen Worten, Sie bewegen sich mit 4° pro Minute oder 4 Bogenminuten pro Sekunde über die Erdoberfläche.

Von dieser Umlaufbahn aus müssen Sie in eine Transferbahn gelangen, die Sie in Richtung Mars bringt. Dies geschieht, indem Sie im richtigen Moment in Ihrer Umlaufbahn beschleunigen und sie so elliptisch machen, dass sie zu einer Parabel oder sogar zu einer Hyperbel wird. Um zum Mars zu gelangen, benötigt man eine Hyperbel im Bezugssystem der Erde, die sich zufällig in eine Ellipse um die Sonne verwandelt, wenn man das Gravitationsfeld der Erde verlässt. Der am weitesten von der Sonne entfernte Punkt dieser Ellipse muss auf der Umlaufbahn des Mars liegen, und Sie müssen genau dann an diesem am weitesten entfernten Punkt ankommen, wenn der Mars es tut. Das ist richtig, Sie zünden Ihren Motor, erhalten Ihre Richtung, und dann schweben Sie über ein halbes Jahr lang mehr als 500 Millionen Kilometer durch den Weltraum und hoffen, dass Sie genau zur richtigen Zeit und am richtigen Ort ankommen.

Die Richtung, in der Sie die Erde verlassen, hängt davon ab, wann Sie Ihre Triebwerke innerhalb Ihrer Umlaufbahn zünden . Feuern Sie eine Sekunde zu spät oder zu früh, und Ihr Kurs weicht um 4 Bogenminuten ab. Das heißt, Sie kommen etwa 4 Bogenminuten auf der Umlaufbahn des Mars an, bevor oder nachdem der Mars an Ihrem Treffpunkt ist. Die Umlaufbahn des Mars hat einen Radius von 230 Millionen Kilometern, also 4 Bogenminuten$230\cdot10^9m \cdot 2\pi \cdot\frac{4}{360\cdot60} \approx 268\cdot10^6m$, dh Sie haben den Mars um etwa eine Lichtsekunde verfehlt.

Ebenso muss die Ausrichtung des Schiffs beim Zünden seiner Triebwerke auf höchstens wenige Bogensekunden genau stimmen, je präziser, desto besser. Natürlich können Sie Ihre Ausrichtung mit manuellen Mitteln messen, aber während Ihre Astronauten daran arbeiten, den richtigen Zeitpunkt und die richtige Dauer des Feuers zu berechnen, bewegen sie sich in ihrem Schiff und führen einen erheblichen Fehler in seine Ausrichtung ein.

Die Apollo-Missionen hatten zwei Flugcomputer an Bord ( https://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_Guidance_Computer ), einen im Kommandomodul, einen im Lander. Jedes dieser Biester wog 32 kg, und sie wurden nicht aufgenommen, weil es so hip war, mit elektronischer Führung zu fliegen, sie wurden aufgenommen, weil sie ein Muss waren . Sie müssen einen sehr guten Grund haben, 64 kg träge Masse mit sich zu führen, wenn Sie einen Raketenflug zum Mond und zurück machen. Und der Grund war die präzise Steuerung der Raketentriebwerke, damit die Astronauten tatsächlich dort ankamen, wo sie hinwollten.

Ich glaube, dass die meisten Probleme, die mit einem nicht-elektrischen Raumschiff einhergehen, angesprochen wurden ... für so ziemlich jede elektrische Technologie, die auf einem Raumschiff verwendet wird, gibt es eine nicht-elektrische Alternative.

Ich würde jedoch darüber streiten, dass ein photonikbasierter Rechner wirklich moderne Technologie ist. Stimmt ... Einige photonische Schaltungsmodule wurden hergestellt, aber ich bin nicht der Meinung, dass die Technologie ab sofort für den Einsatz im Weltraum bereit ist.

Während wir also chemisches und reflektiertes Licht sowie mechanische und hydraulische/pneumatische Steuersysteme haben können, geht ein photonischer Prozessor einen Schritt über die heutige Technologie hinaus.

Es ist jedoch nicht alles verloren. Es gibt mindestens eine alternative Technologie, die ersetzt werden kann: Rod Logoc und Fluidics. Von den beiden wurde die Fluidik bereits zum Aufbau funktionaler Schaltungen verwendet und es hat sich auch gezeigt, dass sie verkleinert werden kann.

Ein Fluidic Computer ist im Wesentlichen ein Block speziell geformter Tore, in die ein Fluid wie eine Flüssigkeit oder ein Gas gepumpt wird. Die Form der Tore bestimmt das Verhalten – abgesehen von den Datenein- und -ausgängen und der Flüssigkeitspumpe gibt es keine beweglichen festen Teile, sondern nur bewegte Flüssigkeiten, sodass die Fluidik sehr zuverlässig ist. Sie sind auch weitaus weniger anfällig für externe elektromagnetische Störungen als Elektronik.

Was die Flüssigkeitspumpe betrifft, so könnte diese chemisch angetrieben werden, von einem Stirlingmotor angetrieben werden, der zwischen der sonnenbeschienenen und der schattigen Seite des Raumfahrzeugs arbeitet, oder sogar von Hand angekurbelt werden.

Ihr Problem kann in zwei Teile geteilt werden, dorthin zu gelangen und die Reise zu überleben.

Dahin kommen

Die meisten "exotischen" Antriebssysteme benötigen viel Elektronik zur Steuerung oder basieren einfach selbst auf elektrischen Effekten. Mit dem Tech-Level von 2019 sollte das, was heute für kommerzielle Raumschiffe im Einsatz ist, die beste Wahl sein.

Die meisten Schiffe verwenden Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerke. Diese sind auf lange Distanz effizient, aber sie haben ein paar Einschränkungen für Ihre Mission: Sie erfordern eine genaue Kontrolle der Verbrennung, wenn Sie nicht wollen, dass sie explodieren, und die enormen Mengen an Treibstoff und Oxidationsmittel erfordern ziemlich große Pumpen, die benötigt werden in einem Raumschiff elektrisch zu sein. Das andere Problem bei diesem Ansatz ist, dass diese Art von Motor keine Neuzündungen mag, und Sie werden wahrscheinlich während der Fahrt viele Korrekturverbrennungen durchführen müssen.

Ihre nächste Option ist die hypergolische, sie ist weniger effizient und muss ebenfalls gepumpt werden, aber zumindest ist die Steuerung sehr einfach und kann mit mechanischen Mitteln erfolgen. Sie können das Pumpen durchführen, indem Sie komprimiertes Gas die Flüssigkeiten drücken lassen; reicht nicht für die große transmarsianische Injektionsverbrennung und die Erfassung, wäre aber wahrscheinlich für die Korrekturverbrennungen während der Reise in Ordnung.

Für die große Verbrennung würde ich mich für das gruseligste von allen entscheiden: solide Booster. Diese können über eine hypergolische Mischung gezündet werden, und sobald sie zu brennen beginnen, ist keine Kontrolle mehr erforderlich, da es keine Möglichkeit gibt, sie zu kontrollieren. sie brennen, bis sie aufgebraucht sind.

Wenn ich also einen stufenweisen Ansatz verwende, hätte ich eine solide erste Stufe für die transmarsianische Injektion, gefolgt von einer hypergolischen zweiten Stufe für Korrekturen auf halbem Weg und einer letzten festen Stufe für die Marserfassung.

Da Sie keinen Steuercomputer oder irgendetwas anderes haben werden, das asymmetrisches Vertrauen ausgleichen kann, müssen Sie von jedem einen perfekt auf die Mitte Ihres Schiffs ausgerichteten haben.

Sie müssen auch Ihre Verbrennungen so genau wie möglich berechnen. Die kritischste ist die transmarsianische Injektion, sie ist die längste und auch diejenige, die ein größeres Potenzial hat, Ihre gesamte Mission zu vermasseln, wenn sie falsch gemacht wird. Da Sie zu einer bereits bekannten Umlaufbahn um die Erde starten, ist diese auch einfacher zu berechnen; Sie können es sogar mit einem Computer vorberechnen lassen, wenn die Regeln dies zulassen.

Ihre Motoren müssen gedrosselt werden, damit sie lange Zeit langsam brennen. Ein Pilot, der vorne im Schiff sitzt, verwendet einen optischen Sucher, um das Schiff mit einem Stern auszurichten und es zu steuern, wenn es vom Kurs abkommt. Je langsamer die Verbrennung, desto einfacher ist es, das Schiff auszurichten.

Für die Lagekontrolle könnten Sie auch hypergolische Triebwerke haben, wie es die meisten Raumschiffe tun, aber wenn sie nicht perfekt ausbalanciert sind, werden sie Sie auch vom Kurs abbringen. Ein Schwungrad auf einem Gimbal ist die perfekte Option. Ihre 24 Besatzungsmitglieder können ihre Muskeln an die Arbeit stellen; Richten Sie das Schwungrad in die richtige Richtung aus, beginnen Sie, es zu drehen, und beobachten Sie, wie sich Ihr Schiff gegenläufig dreht, bis es die richtige Ausrichtung gefunden hat.

Die Navigation sollte nicht so schwierig sein, aber es wird viel Zeit für den Schieberegler benötigen. Beobachten Sie die Planeten, finden Sie sie in vorberechneten Tabellen und finden Sie heraus, wie gut Sie abschneiden. Korrigieren Sie Ihren Kurs entsprechend.

Überleben

Das Einfache zuerst: Auf ein Recyclingsystem verzichten, einfach genug Wasser und rückstandsarme Lebensmittel für die Reise mitnehmen. Sie müssen es jedoch an Bord behalten. Alles, was Sie aus dem Schiff ausstoßen, wird entweder Ihren Kurs ändern, wenn Sie es mit etwas Kraft tun, oder einfach bleiben, wenn Sie es nicht tun, und Sie mit einer Wolke aus Rückständen umgeben, die Ihre Fenster trüben und alle Ihre Manöver erschweren wird. Es würde auch die Schiffsmasse auf unvorhersehbare Weise verändern, also bringen Sie es besser mit.

Für Wärme können Sie es wie Mark Watney tun und ein paar Plutoniumpellets mitbringen, sie strahlen genug Wärme aus, um Ihr Schiff auf einer angemessenen Temperatur zu halten. Sie möchten nicht zu warm sein, damit die Menschen nicht schwitzen, das Wasser wird besser im Körper gehalten.

Ein weiterer Aspekt ist die Kleidung. Sie können es nicht waschen, also tun Sie es wie die ISS und bringen genügend saubere Kleidung für die gesamte Besatzung mit.

Die Luftqualität wird schwieriger; Sie können es wie ein altes Raumschiff tun und eine reine O2-Atmosphäre haben, aber Sie müssen überschüssiges CO2 loswerden und etwas haben, das dies effizient tut. Ich persönlich habe keine Ahnung, wie man das ohne Strom und ohne Ausgasung hinbekommt.

Schließlich haben Sie 9 Monate lang 24 Leute in überfüllten, stinkenden Quartieren. Finden Sie besser heraus, wie Sie sie ohne Elektronik unterhalten können.