Wäre ein Orbitalgerüst oder eine Werft sinnvoll?

Angenommen, Sie haben eine bemannte Orbitalwerft. Es hat offensichtlich keine Fertigungskapazität, sondern dient als Anker- und Montagepunkt für Module, die von der Erde aus gestartet werden. Es könnte ferngesteuerte Manipulatorarme zum Zusammenfügen der Module haben, und die Besatzung würde EVAs für heiklere Montageaufgaben vorformen.

Welche Vorteile würde dies, wenn überhaupt, gegenüber der für Missionen wie Mars Direct oder Constellation geplanten Versammlung im Rendevous-and-Docking-Stil bieten?

Antworten (3)

Es hängt sehr davon ab, welche Fähigkeiten diese Werft mitbringt. Einer der Hauptvorteile könnte in enormen Volumeneinsparungen liegen - indem man einen dedizierten Platz für den Großteil der Raumfahrzeugmontage hat, könnte man rohes (sprich: dichtes) Material hochschicken, um es den Monteuren auf dieser Station / Anordnung zuzuführen. Das Array könnte diese dann durch Veredelung und Untermontage zu den erforderlichen Komponenten verarbeiten. Eine Gewichtsersparnis bringt dies jedoch nicht. Dies könnte auch für die Verarbeitung von Asteroidenmaterialien nützlich sein, aber das bringt eine andere Reihe von Problemen und Problemen mit sich.

Eine andere Methode, die kurz vor der Erprobung steht, besteht darin, das Rohmaterial, das für die größten Strukturen eines Raumfahrzeugs erforderlich ist, hochzuschicken, während der zusammengebaute Raumfahrzeugbus hochgeschickt wird. Eine Montagedrohne könnte dann das Rohmaterial verwenden, um die zusätzliche Struktur auf dem vorgefertigten Satellitenbus zu bauen (dieser enthält die kompliziertesten Elemente). Dies wäre sehr vorteilhaft für den Bau großer Orbitalteleskope, Reflektoren oder Antennen, da es keine gute Möglichkeit gibt, große Strukturen wie diese in Startverkleidungen zu packen (sehen Sie sich beispielsweise die Komplexität an, die mit dem JWST-Einsatz verbunden ist). Einige Unternehmen haben SBIR- Zuschüsse für diesbezügliche Konzepte erhalten (das Unternehmen, für das ich arbeite, ist eines davon – ich bin jedoch zu misstrauisch, zu sagen, was unsere Technologie ist).

Zusammenfassend - die Fähigkeiten des Arrays sind wichtig. Die Montage allein am Array würde einige Vorteile bieten. Der Zusammenbau und ein gewisses Maß an Fertigung erweitern diese Fähigkeiten und den Wert einer solchen Anordnung, und die Einbeziehung der Veredelung ermöglicht die Verwendung von Materialien, die im Weltraum erworben wurden. Weitere Fähigkeiten in der Herstellung von Elektronik, Silikaten, organischen Stoffen, Kunststoffen usw. würden seinen Wert enorm steigern (und ich habe hier möglicherweise Dinge falsch identifiziert, bitte entschuldigen Sie).

Einige interessante Links:

https://www.nasa.gov/spacetech/niac/2013phaseII_hoyt.html#.V5pxeLgrKUk

https://ti.arc.nasa.gov/news/IRG-Dragonfly-robot-UI/ - derzeit im Gange, Versuch, eine große Antenne im Orbit mit Robotermethoden zu bauen

Hinzu kommt eine gute, kostengünstige Möglichkeit, Rohstoffe pro Tonne (aber mit hohen Vorabkosten) in den Orbit zu schicken – die „Weltraumkanone“; eine Boden-/Untergrundstruktur, die Materialklumpen abfeuert, die nur mit minimalem Antrieb (z. B. einem kleinen grundierten SRB) für die Zirkularisierungsverbrennung ausgestattet sind. Auf diese Weise wird die orbitale Fertigung recht wirtschaftlich. Ohne orbitale Fertigung wäre eine einfache „Montage aus Modulen“, wie OP beschreibt, zwar schön zu haben, aber zweifelhaft, ob sie die Kosten wert wäre. Ein kleiner Schwarm von Montagedrohnen wäre sowohl billiger als auch nützlicher.
Das ist die Richtung, in die die Bemühungen und Verträge der NASA SBIR gehen – einschließlich einiger von DARPA. Spezialisierte Drohnen, nicht größer als 6 HE, gebaut für einfache Konstruktionen. Spiderfab kommt mir dafür in den Sinn. Es macht nur einfache Strukturen, eher als ein ganzes Raumschiff oder andere Elemente. Die Orbitalkanone ist ordentlich, aber wenn ich mich richtig erinnere, haben wir derzeit keine Materialien, aus denen der Körper der Schnecke / Rakete hergestellt werden könnte, da sie aufgrund ihrer immensen Geschwindigkeit praktisch nur verdampfen würden. Es wäre jedoch ein enorm nützliches, kostensparendes Gerät.
Die Materialien für die Weltraumkanone sind kein so großes Problem - es geht nur darum, wie viel Ablator wir einpacken müssten (und das wäre viel!), plus ein Ort in großer Höhe (Berge). viel helfen. Sein Hauptproblem ist die Beschleunigung, die alles außer den robustesten, langlebigsten und folglich einfachsten internen Strukturen auslöschen wird. Die meisten schwächeren Materialien werden bei diesen Beschleunigungen verflüssigt. Es ist jedoch für die Lieferung von Materialien geeignet, es gibt derzeit einfach keinen Markt dafür, große Stahl- oder Aluminiumklumpen in den Weltraum zu schicken.
Fair genug - ich habe vergessen, den ziemlich elementaren Punkt zu berücksichtigen, die Waffe nur in dünnere Luft zu bewegen, oops. Was sogar von derselben Machbarkeitsstudie abgedeckt wurde ... Ich stimme jedoch zu, dass Marktprobleme und unmittelbare Beschleunigungsprobleme ein Dämpfer sind.
@SF Mark Adler schlug in seiner Antwort auf diese Frage vor , dass die Projektile zuerst mit dem SRB-Ende abgefeuert werden müssten.
Oooh, was für ein faszinierendes Kaninchenloch der Forschung könnte dies sein, um unterzugehen. Ich muss vielleicht sehen, ob irgendwelche DARPA/DoD/NASA-Vorschläge offen sind, die eine Idee dieser Art aufnehmen würden ...
@JerardPuckett: Was den Einweg-Nasenkegel aus den Kommentaren in dieser Frage betrifft ... das wäre der ablative Hitzeschild. Wenn es vor dem Zirkularisierungsbrand an der Apoapsis abgelöst wäre, würde es wieder in die Atmosphäre eintreten - kein Weltraumschrott. Knifflige Aufgabe: Berechne es so, dass es den Aufstieg (knapp) übersteht, aber beim Wiedereintritt verglüht.

Es gibt mehrere vorgeschlagene Raumschiffdesigns (oder eher Elemente des Raumschiffdesigns), die ziemlich große Entfernungen erfordern:

  • Ein Schattenschild funktioniert am besten weit, weit entfernt vom Besatzungsmodul
  • Die Spingravitation funktioniert besser, wenn die Drehzahl niedriger ist (aufgrund des Coriolis-Effekts)
  • Photovoltaik erfordert tendenziell ziemlich große Strukturen

All diese Aspekte sind praktisch nicht realisierbar, wenn Sie Ihr Raumschiff mit einer einzigen Rakete starten möchten. So ist für Schiffe mit nuklear-thermischem Antrieb, Photovoltaik-Unterstützung oder künstlicher Schwerkraft eine Weltraumwerft notwendig.

Ich denke, wenn Sie ein Schiff mit Kernreaktorantrieb oder NTR-Ausstattung bauen, könnten Sie die Verkleidung Ihrer Rakete mit Strukturträgern packen, um sie zum Rückgrat eines Schiffes zusammenzubauen. Auf diese Weise geben Sie kein Geld aus, um den leeren Raum in einer Rakete zu starten. Das, und Sie können mit nur wenigen Starts beliebig große Strukturen bauen.
Ja genau! Das ist die größte Prämisse aus meinem Kommentar. Packen Sie die Dinge fest, damit wir groß bauen können! Sie könnten große Kühlkörper (die für Nuklear-/NTR-Schiffe notwendig wären), Sonnenkollektoren, Kommunikationsarrays usw. bauen und dies robotergesteuert tun (entweder autonom oder mithilfe von VR für eine bessere Schnittstelle). Leerer Weltraum ist schlecht, und beim Raketenstart geht es darum, so effizient wie möglich zu sein :)

Ich weiß nicht, warum sie die ISS nicht um einen großen Raum erweitert haben. Stellen Sie sich einen Raum in Form einer Thunfischdose vor (so groß, wie er gestartet werden kann). Rollen Sie die Ober- und Unterseite und die Seite auf, starten Sie sie, bauen Sie sie zusammen, versiegeln Sie sie, stapeln Sie viele von ihnen und füllen Sie sie mit Luft. Sie könnten eine Luftschleuse haben, um rauszugehen und alles zu reparieren, was Sie reparieren mussten.

Um zum Mond und darüber hinaus zu gehen, müssen Sie nicht mit demselben Schiff fahren, mit dem Sie gestartet sind. Sie könnten einen Raum von der Größe einer Sternenbasis haben (OK, beginnen Sie mit einem dreistöckigen Gebäude) und ihn dorthin schieben der Mond. Du gehst zur 'Sternenbasis' und hängst ab, während sie deinen 'Zug' aus Frachtwaggons bauen.

Wäre ein Orbitalgerüst oder eine Werft sinnvoll?
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