Wäre es möglich, die ISS auf L1 oder die Mondumlaufbahn zu beschleunigen?

Die NASA und Russland planen, die ISS vor 2030 stillzulegen und einen neuen Mondaußenposten in die Mondumlaufbahn zu bringen. Diese Ausgabe könnte dann ein Tor für zukünftige Missionen zum Mars oder zum äußeren Sonnensystem sein.

Meine Frage ist folgende: Die NASA hat bereits Hunderte von Milliarden Dollar ausgegeben, um die ISS zu bauen; Es scheint eine schreckliche Schande, das in der Atmosphäre verbrennen zu lassen. Ich weiß, dass sie regelmäßig die Höhe der Station erhöhen.

  1. Wäre es zumindest möglich , die Station auf eine Mondumlaufbahn oder zumindest auf einen Erde-Mond-Lagrange-Punkt zu bringen, an dem eine minimale Stationshaltung zur Aufrechterhaltung der Umlaufbahn verwendet werden könnte?
  2. Wie viel Treibstoff wäre erforderlich, um in eine dieser Umlaufbahnen zu gelangen? Was wäre daran beteiligt, so viel Treibstoff zur ISS zu transportieren?

  3. Wie viel Treibstoff pro Jahr, der in die neue Umlaufbahn der ISS geliefert wird, wäre erforderlich, um sie in einer dieser Umlaufbahnen zu halten, anstatt schließlich auf den Mond zu stürzen oder chaotisch davonzuwandern? Könnte Solarstrom hier Abhilfe schaffen?

Ich bin mir nicht sicher, aber ist L1 stabil? Ich dachte, dass L1-Halo-Orbits immer noch eine Positionshaltung erfordern.
@Dragongeek Ich habe gerade die Frage bearbeitet. Ich habe eine Vermutung, dass das Halten der Position an einem Erde-Mond-Lagrange-Punkt weniger Kraftstoff pro Jahr erfordern könnte als in LEO bei 400 km, wenn es sorgfältig durchgeführt wird, aber ich weiß es nicht. Natürlich ist der Transport all dieses Treibstoffs zur ISS wahrscheinlich eine große Herausforderung.
@ user33047 Ich habe einige Änderungen an Ihrer Frage vorgenommen, damit sie eindeutig ist, da in der Vergangenheit mehrere verwandte Fragen gestellt wurden. Fühlen Sie sich frei, einen Rollback durchzuführen oder weiter zu bearbeiten. Willkommen im Weltraum!
@uhoh Ich meine, die Antworten sind alle Arten von Duplikaten: "Es kann nicht passieren / wird nicht passieren".
@MagicOctopusUrn „duplizieren“ hat in Stack Exchange eine ganz bestimmte Bedeutung. Es ist besser, einen anderen Ausdruck als "Art von Duplikat" zu verwenden, um neue Benutzer nicht zu verwirren.
Möglich? Ja. Praktisch? NEIN.

Antworten (1)

Bevor ich zur technischen Machbarkeit des Bewegens der ISS komme, fühle ich mich verpflichtet, darauf hinzuweisen, dass der Betrieb in L1 oder der Mondumlaufbahn aus mehreren Gründen unpraktisch ist:

  • Die ISS ist für die Strahlungsumgebung der niedrigen Erdumlaufbahn ausgelegt. Außerhalb der erdnahen Umlaufbahn, ohne den Schutz des Van-Allen-Strahlungsgürtels, wird die Besatzung an Bord der Station viel mehr Strahlung ausgesetzt sein.

  • Die ISS ist auf regelmäßige Versorgungsmissionen von der Erde angewiesen. Um es auf L1 oder in der Mondumlaufbahn bereitzustellen, wären viel größere Trägerraketen oder häufigere Starts sehr kleiner Nutzlasten erforderlich.

  • Der Transport der Besatzung zur und von der Station müsste ebenfalls mit größeren Raketen erfolgen. Der Sojus-Werfer kann keine Mannschaft zu L1 oder zum Mond schicken; Das Sojus-Raumschiff kann von dort nicht nach Hause kommen.

Der Betrieb der ISS in LEO ist bereits lähmend teuer; Außerhalb der Erdumlaufbahn würden die Kosten um etwa eine Größenordnung steigen.

Wäre es zumindest möglich, die Station auf eine Mondumlaufbahn oder zumindest auf einen Erde-Mond-Lagrange-Punkt zu bringen, wo eine minimale Stationshaltung zur Aufrechterhaltung der Umlaufbahn verwendet werden könnte? Wie viel Treibstoff wäre erforderlich, um in eine dieser Umlaufbahnen zu gelangen? Was wäre daran beteiligt, so viel Treibstoff zur ISS zu transportieren?

Die Delta-V-Anforderungen von LEO entweder zum Erde-Mond-Punkt L1 oder zum „Lunar Gateway“-Orbit sind ziemlich ähnlich – 3,77 km/s für EML1 oder 3,63 km/s für Gateway . Verwenden Sie für EML1 die Raketengleichung ...

Δ v = v e ln ⁡ M 0 M F = ICH sp G 0 ln ⁡ M 0 M F

...mit einem spezifischen Impuls von 302 Sekunden (entsprechend den Zvezda-Triebwerken der ISS, aber typisch für jedes hypergolische Bipropellant-Triebwerk) erhalten wir ein Anfangs-zu-End-Massenverhältnis von 3,57 - das heißt, Sie benötigen etwa 1030 Tonnen Treibstoff, um die 400 Tonnen schwere ISS zu diesem Ziel zu bringen.

Bei einer niedrigen Mondumlaufbahn von 4,04 km/s, was ein Massenverhältnis von 3,91 erfordern würde, benötigen Sie 1165 Tonnen Treibstoff pro 400 Tonnen Station.

Dies würde offensichtlich eine beträchtliche Hinzufügung von Tankmodulen zur ISS erfordern – ein riesiges Projekt an sich, und die Trockenmasse nach oben treiben, was noch mehr Treibstoff erfordert. Angenommen, Sie starten den Tank und das Treibmittel auf so etwas wie eine Proton-Rakete mit einer Nutzlastkapazität von etwa 20 Tonnen, würde ich sagen, vier Starts, um die Tanks hinzuzufügen, und dann 60 weitere Starts, um das Treibmittel zu laden. Ein Werfer mit größerer Nutzlast wie Falcon Heavy könnte dies möglicherweise auf etwa 25 Starts reduzieren.

Mit einem Ionenstrahlruder oder einem ähnlichen elektrischen Antrieb sinkt der Kraftstoffbedarf erheblich. Translunarflüge mit niedrigem Schub erfordern wesentlich mehr Delta-V (der Oberth-Effekt wird durch kurze Verbrennungen mit hohem Schub maximiert, die elektrische Triebwerke nicht erreichen können) – etwa 7 km/s nach EML1 oder 8 km/s nach LLO . Bei einem spezifischen Impuls von ~4000 Sekunden (erreicht durch das NEXT- Triebwerk) wären nur etwa 100 Tonnen Treibstoff und Tankmaterial erforderlich. Dies könnte möglicherweise mit einer Mission mit mittlerem Auftrieb für den Tank und vielleicht 5 Protonen oder 2 Falcon Heavys für den Treibstoff erreicht werden.

Also ist die Antwort im Grunde "nein" und wahrscheinlich "sie haben daran gedacht".
Nun, es ist nicht unmöglich im Sinne von "physikalisch nicht machbar". Es ist unmöglich im Sinne von „es ist eine schlechte Idee und niemand kann es sich leisten, es zu tun“.
Wäre es möglich, die ISS auf L1 oder die Mondumlaufbahn zu beschleunigen?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v