Nun soll also anstatt der Ares V die SLS gebaut werden, in der ersten Version auf 70 t Nutzlast in einen Erdorbit beschränkt. Die Frage ist, was macht man mit einer solchen Rakete? Nun man könnte viel machen. Auf die heutige Idee bin ich bei der Suche nach Daten zur SLS gestoßen. Da schlug jemand vor den Treibstofftank einer Ares V Oberstufe zu einem bemannten Labor umzubauen, so wie es das schon mal gab – da hieß das ganze Skylab.
Daher mal ein Plan für eine ISS-Nachfolge nur für die USA. Er ist eigentlich ganz einfach: Er besteht aus standardisierten Modulen, nur etwas größer als bei der ISS und wirklich nur aus diesen Modulen, ohne sonstige spezielle Koppelmodule oder den Truss. So braucht man nicht 37 Versorgungsflüge um eine Raumstation aufzubauen, sondern nur zwei oder drei.
Basis ist ein Modul mit 7,00 m Durchmesser und 13 m Länge. Es hat ein Volumen von 500 m³. Die Größe habe ich aus den bekannten Daten des OWS von Skylab abgeleitet unter der Annahme einer identischen Einrichtung (mit CFK-Werkstoffen ginge es sicher heute leichter). Es hat an der Außenseite zwei Solarpanel von 12 x 24 m Größe die anfangs 150 kW Strom liefern. An den Enden des Zylinders befinden sich je ein CBM-Adapter. es wiegt so rund 60 t.
Die Basis-Raumstation besteht aus zwei Modulen. Das eine hat am vorderen CBM noch einen Kopplungsadapter in Form eines kleinen Zylinders, angelehnt an den MDA von Skylab, der 10 t wiegt und fünf Kopplungspunkte (einer Axial, vier Radial) aufnimmt. Das zweite Modul trägt am zweiten CBM ein Servicemodul, abgeleitet von einem US-Transporter mit größeren Treibstofftanks.
Das erste Modul ist ein kombiniertes Vorrats/Wohnmodul, das zweite ein Forschungsmodul. Beide sind durch Zwischenböden in drei Stockwerke unterteilt.
Startfolge:
Zuerst startet das Wohnmodul mit dem Kopplungsadapter, dann das Forschungsmodul. Danach kommt die erste Besatzung, die nun nicht sofort ankoppelt, sondern die Kopplung dirigiert indem sie sie aus der Nähe verfolgt und Steuerbefehle an das zweite Modul gibt. Nach erfolgter Kopplung kann die Besatzung die Station betreten und mit dem restlichen Treibstoff wird die Bahn etwas angehoben, danach das Servicemodul abgetrennt.
Die Basisstation sollte mit 1000 m³ Volumen schon mehr Raum als die ISS haben und Platz für 10 Personen bieten (100 m³ pro Person, so viel wie in Skylab, das im Gegensatz zur ISS als „geräumig“ beschrieben wurde). Das reicht aus für einen CCDev Transporter mit 7 Astronauten. Sollte die NASA weiterhin zwei Unternehmen fördern, oder das MPCV bauen, so kann man es um weitere Module erweitern. Jedes Modul mehr bietet Platz für 5 weitere Personen. (dann kombinierte Wohn/Labormodule). Drei Module also genügend Platz für zwei CCDeV/MPCV Transporter und vier genügend für drei Transporter. Dann sind immer noch zwei Kopplungsstellen für die beiden Versorger Dragon und Cygnus frei.
Vorteile:
Der Aufbau geht schneller und kostengünstiger als mit dem Shuttle viele kleine Module, Innenausstattung und Solarzellen zu transportieren. ein Modul hat seine eigene Stromversorgung sodass diese „mitwächst“. Analog könnten Umweltkontrollanlagen (Wasserrückgewinnung, Sauerstoffgeneration) in jedem Modul eingebaut sein, sodass die Station mit jedem Modul linear wächst. Bei der ISS dauerte der aufbau 13 Jahre erforderte 37 Shuttle Missionen. Selbst wenn man eine gleich schwere Station aufbauen wöllte wäre das mit 6 Starts erledigt, die in 2-3 Jahren erfolgen könnten.
Es ist deutlich geräumiger als in der ISS: auch wenn das nicht oberste Priorität ist, so ist von dem nominellen Volumen der ISS sehr viel von Racks belegt. In den Modulen sind von 4,4 m Außendurchmesser noch etwa 2 m übrig. Dabei gibt es keinen dezidierten Mannschaftsbereich, da das einzige dafür gedachte Modul Sparmaßnahmen zum Opfer fiel. Zwischenböden erlauben es den Raum besser zu nutzen indem man Racks zusammenstellen kann, es weniger Platz an den Wänden gibt der durch die Zylinderform (runde Wand) nicht nutzbar ist.
Der Aufbau kann beliebig weit vorgesetzt werden. Es wäre auch eine Private-Gouvernement Partnership möglich, indem man z.B. ein Modul von Bigelow andockt. In dieser Dimension macht übrigens ein aufblasbares Modul keinen Sinn, da man bei Bigelow alles, was fest montiert sein muss, nur in der Mitte in einem starren Zylinder montieren kann – die Station bietet viel Platz, aber er ist nur begrenzt nutzbar. Sie ist somit eine Alternative zu kleinen Modulen wie auf der ISS, in denen es eng ist, doch nicht für ein großes Modul, dass mit Zwischenböden und damit einer Inneneinrichtung jenseits der Wände viel mehr Möglichkeiten bietet.
Hauptvorteil: Die ISS kann 2020 ausgemustert werden. Dann werden die ältesten Module schon 22 Jahre auf dem Buckel haben und es ist zu erwarten, das man kostenintensiv neue bauen muss. Die USA haben dann auch endlich ihre eigene Raumstation ohne Russen die unerwünschte Touristen an Bord bringen oder Japaner und Europäer die viel bessere Versorgungstransporter bauen und derzeit zur Schande der USA die Station fast ausschließlich am Leben halten. Vor allem kann man auf der ISS die sieben Astronauten die beide geplante CCdev Transporter (CST-100 und Dragon) transportieren können nicht unterbringen, außer die Russen würden ihre Flüge komplett einstellen, was unwahrscheinlich ist (eher werden sie noch mehr ungeliebte Touristen transportieren). Sollte dann mal die 130 t SLS kommen, so kann man entweder ein Modul verlängern, oder wenn es schon mal Serienbauweise gibt gleich zwei direkt beim Start aneinandergekoppelt starten.
Nachteil: Man braucht die SLS und die Module müssen entwickelt werden. Sie könnten aber in Kleinserie wesentlich preiswerter als die ISS kommen. Daneben hätten nun auch CCDev und MPCV einen Zweck, denn wie schon gesagt die ISS ist zu klein für CCDev Transporter und das MPCV darf sie nicht anfliegen, weils ja keine Konkurrenz bilden soll…
Link: SKYLAB II – Making a Deep Space Habitat from a Space Launch System Propellant Tank
Plan für eine Raumstation zum Mars unter Benutzung eines SLS-Tanks mit 495 m³ Volumen und 31 t Gewicht (knapp die Hälfte meines Vorschlags, es ist also noch etwas Luft für die Inneneinrichtung übrig….)