Wie machbar wäre es, die ISS in Zukunft auf die Mondoberfläche zu bringen, um ihre Komponenten zu recyceln?

Ich sehe es als eine schreckliche Energieverschwendung, nicht nur die Komponenten der Internationalen Raumstation (ISS) herzustellen, sondern sie auch in den Weltraum zu bringen, um die Station nur stillzulegen, indem man sie auf die Erde zurückfallen lässt. Warum nicht die Station entweder als Ganzes oder vorzugsweise in Teilen auf die Mondoberfläche verlegen, damit diese Materialien und Komponenten für zukünftige bemannte Mondmissionen recycelt werden können, um beim Aufbau einer Mondbasis zu helfen?

Ich würde sogar so weit gehen zu sagen, dass wir eines der brauchbaren Space Shuttles wieder in den Weltraum bringen und zum Mond schicken sollten, um dort ebenfalls zu landen. Alle diese Teile wurden so gebaut, dass sie weltraumtauglich sind. Warum sollten sie nicht im Weltraum aufbewahrt werden, um sie später zu recyceln? So wie ich es verstehe, besteht einer der größten Kosten für Weltrauminstrumente darin, sie überhaupt in den Weltraum und von der Erdoberfläche zu bringen. Warum die Mühen vergeuden, die wir uns dafür schon gemacht haben?

Wäre es nicht ein großartiges wissenschaftliches Experiment und eine Lernerfahrung bei dem Versuch, die Station oder ihre Komponenten auch zum Mond zu bringen? Dabei können wir nur gewinnen.

Lustiger Teil, es wäre wahrscheinlich einfacher, es auf dem Mars zu landen.

Antworten (2)

Es wäre überhaupt nicht. Betrachten wir es auf verschiedene Weise:

  1. Das erforderliche Delta v beträgt 5,93 km/s. Das ist nicht ganz, aber ein ähnlicher Schwierigkeitsgrad wie der Start der Station überhaupt!
  2. Es wäre schwierig, entweder das Shuttle oder die ISS auf dem Mond zu landen. Sie waren einfach nicht dafür gemacht!
  3. Es mag einige Teile geben, die verwendbar sind, aber zum großen Teil wird das Ende der Lebensdauer der ISS darauf zurückzuführen sein, dass die Teile abgenutzt sind.

Unterm Strich ist es nicht viel billiger, auf dem Mond zu landen, als überhaupt in die Umlaufbahn zu gelangen, und es ist fraglich, was den Prozess überleben würde. Insgesamt wird es einfach nicht passieren.

Könnten wir nicht einfach eine große Anzahl von Ionentriebwerken einbauen und die Station nach und nach zum Mond schieben? Ich bin mir sicher, dass wir einen Weg finden könnten, ihn mit einer Art Bremssystem auszustatten, um seinen Abstieg zur Mondoberfläche zu verlangsamen. Es spielt keine Rolle, ob ein Schaden entsteht, da wir nicht darauf abzielen, es so zu verwenden, wie es ist, sondern es als Material für die Zukunft zur Verfügung haben. Ich vermute jedoch, dass einige Teile einigermaßen verwendbar oder reparierbar bleiben würden, so dass es als erstes Unterbringungsabteil für die Ingenieure der Mondbasis dienen könnte, während sie dort arbeiten. Sogar als zusätzliche Abschirmung um das aufblasbare Modul herum
@ user35276 20.000 Tonnen Masse, die aus Modulen zusammengesetzt sind, würden selbst bei Lunas reduzierter Schwerkraft viel Bremsen erfordern.
@Everyone: Die ISS wiegt näher an 400 Tonnen.
@ Hobbes: Du hast recht. Mein Fehler. Zarya hat 20 Tonnen gewogen, was ich oben falsch zitiert habe.
"Das ist nicht ganz, aber ein ähnlicher Schwierigkeitsgrad wie der Start der Station überhaupt!" - Dem stimme ich nicht zu. Je nach Isp könnte der Start der ISS zwischen dem Doppelten und dem Dreifachen des Treibstoffbedarfs für den Transport zum Mond liegen. Es sei denn, Sie berücksichtigen natürlich den Aufwand, diesen Treibstoff in die Umlaufbahn zu bringen, in diesem Fall ist es viel schwieriger.
Gutes Argument. Ich habe nicht daran gedacht, den Treibstoff in den Orbit zu bringen. Ich habe nur erwähnt, dass die Delta-V-Anforderungen in der gleichen Größenordnung liegen, das ist alles.
Beachten Sie auch: Die ISS ist für den Einsatz in einer Umgebung ohne Schwerkraft konstruiert. Es gibt keinen Platz für Betten, sondern nur schwimmende Schlafsäcke. Schließfächer sind überall. Keine Pfade zum Gehen, keine Türen, sondern kleinere Öffnungen zum Hindurchschweben usw. Auf dem Mond herrscht Schwerkraft. Die Leute würden also laufen (und sich den Kopf an die "Decke" schlagen, wenn sie etwas zu stark drücken). Der einzige Zweck könnte also darin bestehen, einige Teile zu recyceln ...
Ich habe nicht alle Antworten gelesen (ich bin ein Dummy), aber was ist mit der Erdunterstützung?
Gravitationshilfen erfordern eine Art Vorbeiflug.
@PearsonArtPhoto Ich denke, dass es unmöglich ist, das Shuttle (in seinem aktuellen Design) auf dem Mond zu landen. Selbst wenn jemand eine Landebahn zum Landen gebaut hat, ist das Shuttle ein Segelflugzeug, dh es ist auf eine Atmosphäre angewiesen, um die meisten Deorbiting-Arbeiten zu erledigen, daher hat es keine sinnvollen Optionen, um bis zum Aufsetzen im Weltraum sanft rückläufig zu brennen des Vakuums.
@LeoS Es wäre sicherlich etwas, ein Shuttle selbst gekippt und rückwärts landen zu sehen.

Ergänzende Antwort, die die Antwort von @PearsonArtPhoto erweitert.

Der erste Teil, um die ISS (oder irgendetwas anderes) von LEO zum Mond zu bringen, besteht darin, ihre Umlaufbahn um die Erde (oder mindestens ein Ende ihrer Umlaufbahn) anzuheben, bis sie den Lagrange-Punkt zwischen Erde und Mond (EML1) erreicht. Die Delta-V-Anforderungen dafür finden Sie auf Wikipedia . Bei Verwendung von "hohem Schub" (eine herkömmliche Rakete oder ähnliches, die die gesamte Arbeit in kurzer Zeit erledigt) sind etwa 3,77 km / s Delta-V erforderlich. Bei Verwendung von niedrigem Schub wie Ionenmotoren etwa 7 km / s.

Wir können die Raketengleichung verwenden

Δ v = v e ln m 0 m f

um uns zu sagen, wie viel Treibmittel wir brauchen würden. Für die Hochschuboption unter Verwendung von flüssigem Wasserstoff und flüssigem Sauerstoff v e beträgt etwa 4500 m/s und wir erhalten etwa 2,3 für das Verhältnis der ursprünglichen Masse zur gelieferten Masse. Wir bräuchten also etwas mehr als 500 Tonnen Treibstoff, um die ISS dorthin zu heben. In diesem Fall wäre der Schub so hoch, dass wir auch befürchten müssten, dass die ISS beim Schieben auseinanderfällt.

Mit einem Xenon-Ionen-Motor haben wir v e etwa 40 km/s, also beträgt das benötigte Massenverhältnis etwa 1,2, und wir bräuchten 80 Tonnen Xenon plus ziemlich viel Stromerzeugung und Ionentriebwerke, wenn wir wollten, dass der Anfangsschub ausreicht, um den Luftwiderstand zu überwinden. Abgesehen von anderen Problemen entspricht das ungefähr 2 Jahren Weltproduktion von Xenon und würde ungefähr 100 Millionen Dollar kosten.

Es kann möglich sein, ein wenig Delta-V einzusparen, indem man die wechselwirkende Schwerkraft von Erde, Sonne und Mond ausnutzt, aber es verlängert den Zeitaufwand noch weiter.

Sobald wir L1 erreicht haben, ist es in gewissem Sinne einfach, zur Oberfläche des Mondes zu gelangen. Ein kleiner Schubs in die richtige Richtung wird es tun. Andererseits bringt es Sie mit etwa 2,5 km / s (etwa 5000 Meilen pro Stunde) dorthin, sodass nicht viele brauchbare Komponenten aus dem neuen Krater zu bergen sind. Das Abbremsen von dieser Geschwindigkeit ist mit einem System mit niedrigem Schub nicht möglich (Sie benötigen genügend Schub, um auf dem Mond zu schweben, was für die ISS etwa 700 kN beträgt).

Für diese letzte Stufe brauchen Sie also definitiv einen chemischen Raketenantrieb. Angenommen, Sie können Wasserstoff irgendwie so lange flüssig halten, würden Sie (wieder Raketengleichung) etwa 300 Tonnen Treibmittel benötigen. Mit anderen Worten, Sie müssen 700 Tonnen EML1 liefern, was dann bedeutet, dass Sie etwa 900 Tonnen Treibstoff (oder 140 Tonnen Xenon) benötigen, um von LEO dorthin zu gelangen.

Das ist also nur die Physik. Aus technischer Sicht existieren die meisten Raketen und anderen Systeme, die dafür benötigt würden, nicht und müssten entworfen, gebaut und getestet werden, bevor sie zur ISS gestartet werden. Was Spaß machen könnte, aber sehr teuer wäre.

Was machbar wäre, wäre einfach, die Umlaufbahn der ISS auf eine Höhe anzuheben, wo sie für ein paar Jahrhunderte stabil wäre, sagen wir 900 km , wo die Materialien verfügbar wären, falls wir sie für etwas brauchen. Das Delta-V dafür ist etwa 300 m /s und könnte durch so etwas wie ein SpaceX-Raumschiff ohne Fracht erreicht werden, das als Schlepper konfiguriert ist.

Zu beiden Kommentaren möchte ich etwas hinzufügen - Sie müssen auch die strukturelle Stabilität der ISS, den Massenschwerpunkt und den Schubschwerpunkt berücksichtigen. Die ISS wird regelmäßig in eine höhere Umlaufbahn hochgefahren, also könnte es wahrscheinlich getan werden, aber Sie müssen vorsichtig sein, um sicherzustellen, dass Sie das Ding bei dem Versuch nicht auseinanderbrechen.