Welchen Nutzen hätte der Aldrin-Cycler?

Stellen Sie sich ein großes Fahrzeug vor, das Wasser und Luft recyceln kann, abgeschirmt ist und alles für eine Reise enthält, die Monate dauern würde. Das wäre der Radler. Das Fahrzeug ist schwer und wird für eine lange Reise benötigt; Besatzung kann in einer kleinen Rakete nicht überleben.

Der Vorteil ist, dass Sie, wenn Sie Ihre bemannte Rakete starten, um den Cycler einzuholen, nur die Besatzung und das Essen beschleunigen müssen. Die Rakete ist also sehr klein und die Kosten wären viel geringer als die Beschleunigung des gesamten Cyclers jedes Mal.

Eine gute Sache an diesen periodischen Trajektorien / interplanetaren Umlaufbahnen, seien es Mars-Zykler , Erde-Mond-Zykler (gravitationsunterstützte UP/DOWN-Rolltreppen -Umlaufbahnen ) oder Resonanz-Zykler (feste VISIT -Umlaufbahnen ) ist, dass sie mit einer relativ geringen Strafe für aufrechterhalten werden können die Gesamtmasse des Raumfahrzeugs, so dass sie ganze Industriekomplexe sein könnten, die Rohwaren für die spätere Lieferung an die Planeten oder Monde verarbeiten, die sie entlang ihrer Route passieren, während sie Verarbeitungsnebenprodukte und Überreste für Reaktionsmasse, Abschirmung, Baumaterialien oder Lebenserhaltung verwenden.

Da Masse mit geringen Kosten einhergeht, könnten Raumfahrzeuge in Umlaufbahnen im inneren Sonnensystem, wo ausreichend Sonnenlicht vorhanden ist, genauso gut ganze Gewächshäuser und Gärten für den Sauerstoff- und Nahrungsbedarf ihrer Bewohner unterhalten. Dieser Vorteil bei der kostengünstigen Aufrechterhaltung stabiler Umlaufbahnen großer Massenkörper wird auch kurz beschrieben in Circulating transport orbits between earth and Mars , Friedlander et al., SAIC / JPL (PDF):

Zirkulierende Umlaufbahnen teilen einen potenziellen Vorteil für den bemannten Transport zwischen Erde und Mars. Sie ermöglichen den "einmaligen Start" einer großen umlaufenden Einrichtung (hierin als "SCHLOSS" bezeichnet), die alle Energie, Wohn- und Arbeitsräume, Lebenserhaltung, Schwerkraftumgebung und Sonnensturmschutz bietet, wodurch die Notwendigkeit entfällt, diese massiven Elemente zu tragen wiederholt durch große planetozentrische ΔV-Manöver. Der Transport zu und von diesen SCHLÖSSEN wird von kleineren Weltraumtaxis durchgeführt, die hyperbolische Rendezvous-Techniken verwenden.

Darüber hinaus erstrecken sich viele dieser Trajektorien auch weit über die besuchenden Planeten hinaus, mehrere AE am Mars vorbei und in den Asteroidengürtel, wo die Rohstoffe herkommen könnten, die sie verarbeiten würden. Zugegeben, diese müssten immer noch an die Cycler geliefert werden, während sie ihren Schwung beibehalten, aber sie hätten dann viel Zeit für notwendige Trajektorienkorrekturen und liefern trotzdem rechtzeitig verarbeitete Waren.

Da es keine Massenstrafe gibt, wenn man davon ausgeht, dass beim Einsteigen kein Schwung verloren geht, könnten sie alternativ einfach als Taxidienst für interplanetare Reisen dienen und vorübergehend einen Lebensraum mit der gesamten dafür erforderlichen Infrastruktur bieten. Flugbahnen könnten auch mit großen Sonnensegeln aufrechterhalten werden, die keine Verbrauchsmaterialien verbrauchen, sodass sie sehr lange ein brauchbares Antriebsmittel sein könnten.

Zusammen mit dem interplanetaren Transportnetz könnten all dies als wartungsarme und kostengünstige Verbindungstransportrouten für beispielsweise die Weltraumbergbauindustrie, Verarbeitungsanlagen, Weltraumlabors, Personentransporte usw. dienen.

Empfohlene weiterführende Lektüre:

• Popular Mechanics: Buzz Aldrin's Roadmap To Mars - A PM Exclusive
• Die Universität von Texas in Austin - Mars Cyclers
• Ein Gedankenexperiment - Resonant Cyclers
• Verdammt interessant - Der Marsian Express

Nun , Sie könnten eine riesige Datenmenge zurückbekommen, indem Sie einen Satelliten mit optischer Kommunikation auf eine Cycler-Umlaufbahn bringen.

Ein kleiner (etwas) Satellit auf einer Cycler-Umlaufbahn würde Mars und Erde mit regelmäßiger Frequenz passieren, und so könnten Missionen auf dem Mars die Tatsache ausnutzen, dass Übertragungen in der Nähe viel, viel schneller sind als Übertragungen in größerer Entfernung. Der kleine Satellit würde einen riesigen Datenstoß vom Mars empfangen und diese Daten dann auf die Erde werfen, wenn er sich nähert.

Wenn Sie die übliche Art der Übertragung von Daten vom Mars mit diesem gelegentlichen Dump mit großem Volumen kombinieren, erhalten Sie im Laufe der Zeit theoretisch viel mehr Daten vom Mars zurück, aber die Kosteneffizienz wird noch ausgearbeitet.

Dies hat den großen Vorteil, dass nur eine kleine Wartung erforderlich ist. Nach dem Start würde der Sat weiterhin Daten übertragen, ohne dass Umlaufbahnänderungen oder weitere Starts erforderlich wären.

Sehen:

Datenmules des Sonnensystems: Analyse für Mars und Jupiter
Marc Sanchez-net, Etienne Pellegrini, Wilson Parker, Joshua Vander Hook,
Proceedings of the IEEE Aerospace Conference. Großer Himmel, MT 2021.

Data Mules on Cycler Orbits for High-Latency, Planetary Scale Data Transfers
Marc Sanchez-net, Etienne Pellegrini, Joshua Vander Hook,
Proceedings of the IEEE Aerospace Conference. Großer Himmel, MT 2020.

Bearbeiten: Wenn Sie direkt hier auf der NASA-Seite nachsehen, werden Sie sehen, dass sie eine kleine Studie finanziert haben, um genau diese Idee zu untersuchen. (Ich sollte wissen).

Jede Nutzlast, die damit reisen soll, müsste zuerst stark beschleunigen, um sich mit dem Cycler zu treffen, und dann am Zielort stark verlangsamen, um sich mit dem Planeten zu treffen.

Es wurde einige Arbeit geleistet, um optimale Cycler-Orbits zu finden, überprüfen Sie diese Arbeit . Einige der berechneten Umlaufbahnen reduzierten das Delta-V für ankommende Taxis fast auf 5,9 km/s. Nicht genug, um mit einem normalen Orbitaltransfer vergleichbar zu sein, aber der Bericht schlägt nicht vor, dass dies eine Untergrenze ist, also könnte es im Prinzip verbessert werden.