Der unbemannte Transfer von Ausrüstung zum Mars

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Ich habe in den letzten Tagen an meinem Programm zur Berechnung von Raumfahrtproblemen etwas gefeilt und bin damit zwar noch nicht fertig, aber soweit, das ich einige Erkenntnisse schon hier in einem Blog verwursten kann. Es geht darum, dass man bis auf den letzten Start eigentlich alle Bestandteile einer Marsexpedition unbemannt starten kann. Das hat Vorteile. Ein offensichtlicher ist, dass man diese Teile z.B. ein Startfenster vorher starten kann und so vor Start der Mannschaft weiß, dass die Ausrüstung sicher gelandet ist. Mögliche Teile könnten sein:

  • Die Wohnung/Labor für die Astronauten auf dem Mars
  • Schweres Gerät oder Ausrüstung wie ein „Marswohnmobil“ für Exkursionen, Bohrgeräte, Treibstofffabrik, Kernreaktor, Vorratscontainer mit Essen. Wasser, Gasen.
  • Eine Stufe im Marsorbit, welche die Besatzung wieder zur Erde zurückbringt oder die zum Auftanken dient.

Ich habe dies mal mit den verfügbaren Ionentriebwerken getestet. Um es klar zu machen: Für eine bemannte Mission sind diese Antriebe alle zu klein. Man braucht Hunderte oder Tausend davon. Sie sind für den Antrieb oder nur die Lageregelung von kleinen Satelliten entworfen. Aber es gibt eben keinen Ionenantrieb in der benötigten Größe. Wer übrigens mal über einen neuen Antrieb (nicht in der Tabelle) stolpert, möge mir einen Link schicken. Ich brauche für die Berechnung mindestens die Daten: spez. Impuls, Schub, Stromverbrauch und Gewicht. Continue reading „Der unbemannte Transfer von Ausrüstung zum Mars“

Wege zum Mars

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Damit mir meine Raumfahrtfans nicht einschlafen. Heute mal wieder was zur bemannten Marslandung und zwar die verschiedenen Szenarien die es gibt. Es gibt beim Mars wegen der vielen Elemente und der Himmelkonstellation viel mehr Variationsmöglichkeiten als bei einer Mondlandung. Die Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, aber ich denke, die wesentlichen Fälle habe ich abgedeckt. Continue reading „Wege zum Mars“

Treibstofferzeugung auf dem Mars

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Seit Zubrin ist die Treibstofferzeugung auf dem Mars Bestandteil der Planungen. Vorher dachte man nicht daran, was natürlich auch die Pflicht zur Minimierung der Masse mit sich bringt. Hier mal die Geschwindigkeitsbilanz für eine konventionelle Mission, die folgende Elemente mit Treibstoffbedarf hat:

  • Deep Space Transport (DST): Eine Raumstation die die Besatzung von der Erde zum Mars bringt. Sie schwenkt beim Mars in eine elliptische Umlaufbahn ein, um den Treibstoffverbrauch für die schwere Station mit Vorräten (NASA Ansatz: 50 t) zu minimieren.
  • Mars-Orbit-Transport (MOT): Eine Kapsel mit Raketenstufe die aerodynamisch abgebremst landet und die Besatzung zum Deep Space Transport bringt. Dort wird angekoppelt. Die Kapsel wird auch zur Landung auf der Erde genutzt, der DST geht verloren.


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Ionentriebwerke für eine bemannte Marsmission

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Wer mich kennt, weiß, ich bin ein Fan von Ionentriebwerken. Einfach weil sie viel effizienter als chemische Antriebe sind. Aber sie haben auch Nachteile. Der offensichtlichste für eine bemannte Marsmission ist der Faktor Zeit.

Ionenantriebe haben sehr niedrige Schübe, trotz hohem spezifischen Impuls. Beide Größen sind sogar gekoppelt: je höher der Impuls, desto kleiner der Schub. Da aber die Zeit die man braucht, um eine bestimmte Geschwindigkeitsdifferenz zu erreichen, von dem Schub abhängt, dauert so die Reise immer länger. Hier mal die Daten des NSTAR-Triebwerks, das die Raumsonde Dawn antrieb: Continue reading „Ionentriebwerke für eine bemannte Marsmission“

Mit Ionentriebwerken bemannt zum Mars

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Um es vorweg zu nehmen: Der Artikel ist noch spekulativer als die sonstigen über Ionentriebwerke. Zum einen weil die genauen Elemente einer Marsmission nicht feststehen, zum andern weil man von einigen KW Leistung die heute für Antriebe verfügbar sind auf Leistungen von Hunderten von kW bis Megawatt skaliert, ebenso sind Ionentriebwerke in der Größe nicht verfügbar. Meine Annahmen beruhen auf der Annahme, das man alles skalieren kann. Eine zweite Unsicherheit liegt in den Massen und Zeitplänen. Hier muss ich einige Annahmen machen, die ich auch begründen will. Die Angaben für Strukturmassen habe ich von einer SEP Studie für einen Saturnorbiter übernommen.

Damit wir auf einem Level sind, hier einmal die Grundlagen für eine bemannte Marsmission. Anders als bei Apollo geht diese nicht mit einem Start. Aus himmelsmechanischen Gründen dauert eine Mission etwa 3 Jahre, auch mit Ionentriebwerken geht es nicht viel schneller. Man kann die Reisezeit zwischen den Planeten verkürzen, doch da Ionentriebwerke selbst Monate arbeiten, ist der Zeitgewinn beschränkt. Continue reading „Mit Ionentriebwerken bemannt zum Mars“