{"id":11869,"date":"2016-08-10T10:08:34","date_gmt":"2016-08-10T08:08:34","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=11869"},"modified":"2016-08-10T10:08:53","modified_gmt":"2016-08-10T08:08:53","slug":"sagt-nur-oh-oh-oh-nicht-mit-uns","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2016\/08\/10\/sagt-nur-oh-oh-oh-nicht-mit-uns\/","title":{"rendered":"Sagt nur: Oh, oh, oh &#8211; Nicht mit uns"},"content":{"rendered":"<p>Das Buch von Reichl hat mich inspiriert wieder mal etwas an der N1 zu recherchieren und meinen Artikel im Buch zu aktualisieren. Der Plan des L3M Programms hat mich auf eine Idee gebracht die ich mal vorstellen will. Nachdem Russland nur noch Zweiter werden konnte hat man sich &uuml;berlegt, was man nun tun k&ouml;nnte. Wenn man wie vorher geplant nur auf dem Mond gelandet w&auml;re, w&auml;re das nicht nur als Kopie von Apollo erschienen und damit klar das man verloren hatte. Man w&auml;re auch in technischen Aspekten unterlegen gewesen. So w&auml;re nur ein Kosmonaut gelandet. Er w&auml;re nur kurz auf dem Mond gewesen, so wie bei Apollo 11. F&uuml;r l&auml;ngere Aufenthalte reichten die Ressourcen nicht. Die USA hatten das Apollo Programm abgeschlossen mit mehrt&auml;gigen Aufenthalten auf dem Mond, Ausfl&uuml;gen der Mondfahrzeuge und zahlreichen mitgef&uuml;hrten Experimenten. Das alles war mit dem L3 Programm nicht m&ouml;glich.<\/p>\n<p>So plante man als Steigerung eine Mondbasis. Das L3M; Programm w&uuml;rde als erste Stufe mit einem neu entwickelten Mondlander der auch das Raumschiff ist, landen und zur Erde zur&uuml;ckkehren. wegen des schweren Raumschiffes w&auml;ren so zwei Starts der N-1F n&ouml;tig gewesen. Sp&auml;ter sollte eine Mondstation foilghen. Was ich mir nun gedacht habe ist: H&auml;tte auch die NASA so etwas wie eine Mondstation durchf&uuml;hren k&ouml;nnen?<!--more--><\/p>\n<p>F&uuml;r das L3M musste man das Mondprogramm praktisch neu erfinden, die eigentliche Station war noch gar nicht beschlossen. Das w&auml;re bei der NASA bestimmt nicht m&ouml;glich, schlie&szlig;lich strich man schon drei Apollomissionen. So habe ich mir &uuml;berlegt, was die NASA (wenn es etwas anders gelaufen w&auml;re) mit wenig Geld machen k&ouml;nnte, ohne nun alle Komponenten des Mondprogramms neu zu erfinden.<\/p>\n<p>Nun einen Aufenthalt von bis zu 14 Tagen Dauer halte ich f&uuml;r m&ouml;glich. 14 Tage lang ist auf dem Mond Tag und dann folgt eine 14-t&auml;gige Mondnacht, weil der Mond gebunden rotiert, also in den 28 Tagen die er f&uuml;r eine Erdumrundung braucht, auch sich einmal um die eigene Achse dreht. Danach w&auml;re 14 Tage lang Nacht. Ein Aufenthalt dann macht wenig Sinn. Die Besatzung br&auml;uchte Scheinwerfer um etwas au&szlig;erhalb des Landers zu machen und w&auml;re trotzdem schon aus Sicherheitsgr&uuml;nden auf die unmittelbare Umgebung eingeschr&auml;nkt. Man braucht dann eine nukleare Stromversorgung die bei dem ben&ouml;tigten Strom doch sehr aufwendig und teuer geworden w&auml;re. Zudem w&auml;re bei meinem Szenario der Raum beschr&auml;nkt und viel l&auml;nger als 14 Tage w&uuml;rde man es dann auch sicher nicht aushalten.<\/p>\n<p>Die naheliegende L&ouml;sung ist es einen Mondlander so umzubauen, dass er keine Aufstiegsstufe, sondern eine Behausung tr&auml;gt. Besch&auml;ftigt man sich mit dem LM, so stellt man fest, dass die Aufstiegsstufe nicht viel wiegt: 4.700 kg beim Start und 2.150 kg leer. Das bedeutet, selbst wenn man nun die ganze Masse als Behausung ansieht ist das nicht viel: Das urspr&uuml;ngliche LM hat ein Volumen von 6,9 m\u00b3 und ein bewohnbares Volumen von 4,5 m\u00b3. F&uuml;r die Besatzung stand gerade mal ein Raum von 1,07 x 2,37 x 2,35 m zur Verf&uuml;gung.<\/p>\n<p>Es wird aber etwas besser. Zum einen gehen von den 2150 kg Trockenmasse noch das Antriebssystem ab. Das wiegt mit Triebwerken und Tanks bei dieser Gr&ouml;&szlig;e typisch ein Sechstel der Startmasse und das Triebwerk nahm auch viel Platz weg.. Das bedeutet, die Trockenmasse der Behausung betr&auml;gt eigentlich nicht 2150 kg sondern nur 1786 kg und es st&auml;nde etwa ein halber Quadratmeter mehr Fl&auml;che oder 1 m\u00b3 mehr Raum zur Verf&uuml;gung. .4700 kg sind dann dreimal so viel Masse wie er Mondlander ohne Antriebssystem hat. Das zweite ist dass sehr viel von dem Gewicht konstant ist: Bordcomputer, Vorr&auml;te, Fl&uuml;ssigkeiten, steigen nicht im Gewicht, wenn wir mehr Platz haben wollen. Nehmen wir die ausger&uuml;steten ISS Module als Basis so sollte man in 2,9 t mehr Gewicht\u00a0 etwa 11 m\u00b3 mehr Platz geben. Das w&auml;re bei der H&ouml;he von 2,35 m eine Gesamtfl&auml;che von etwa 6 m\u00b2. Nimmt man nicht ausgebaute ISS-Module als Basis, weil man nur ein paar Betten und keine Experimente und sonstigen Subsysteme integrieren muss, dann sind es sogar 62 m\u00b3 und eine Fl&auml;che von 27 m\u00b2. Also irgendwo dazwischen wird die L&ouml;sung liegen. Nimmt man das geometrische Mittel so kommt man auf 15-16 m\u00b2 Fl&auml;che in etwa der Gr&ouml;&szlig;e die ein kleines Zimmer hat. Das sollte f&uuml;r 14 Tage ertragbar sein. normalerweise w&uuml;rde der Lander noch mindestens das 210 kg schwere Mondauto und zwei Astronauten mit Raumanz&uuml;gen transportieren. Dazu k&auml;men noch Experimente. Das sind sicher 500 kg Masse. Die Apolloastronauten brauchten etwa 10 kg an Verbrauchsg&uuml;tern wie Wasser, Essen, Sauerstoff und LiOH Kanister\u00a0 pro Tag. Die w&uuml;rde man nun als Vorr&auml;te mitf&uuml;hren. 500 kg w&uuml;rden so f&uuml;r 50 Manntage oder bei zwei Astronauten f&uuml;r 25 Tage reichen. Das w&auml;re also mehr als ausreichend.<\/p>\n<p>Etwas kritischer ist die Stromversorgung. Die betrug bei dem Mondlandern 60 KWh in Form von Silber-Zinkbatterien. Die reichten bei Apollo 17 f&uuml;r 3 Tage. Das sind rund 0,9 KWh pro Stunde im Mittel. Nimmt man 100 Wh\/kg an so br&auml;uchte man f&uuml;r 14 Tage Batterien die 2800 kg wiegen. Daher w&uuml;rde man den Mondlander nun prim&auml;r mit Solarzellen versorgen z.B. welchen die man am Dach befestigt. Dieser Mondlander bleibt als Basis auf dem Mond, da hat man den Platz dort zur Verf&uuml;gung wo sonst der Kopplungsadapter sitzt. Damals hatten die besten Solararrays Leistungsdaten von 6,9 kg\/m\u00b2 und 13,3 W\/kg. Man braucht f&uuml;r 1 KWh Leistung dann eine Fl&auml;che von 11 m\u00b2 die 76 kg wiegen w&uuml;rde. Das w&auml;re viel g&uuml;nstiger als Batterien, sogar g&uuml;nstiger als die schon vorhandenen Batterien. Man w&uuml;rde die Batterien der Abstiegsstufe neuaufladen, die haben 17 KWH Kapazit&auml;t was f&uuml;r Spitzen ausreicht und die Batterien in der aufstiegsstufe weglassen. Geht man von einer Fl&auml;che von 15 m\u00b2 als Wohnfl&auml;che aus, so h&auml;tte man auch die Fl&auml;che zur Verf&uuml;gung. Der Lander h&auml;tte wenn er als Quader konzipiert w&uuml;rde etwa die Abmessungen von 4 x 4,5 &#8211; 5 m. (etwa 2,5 m\u00b3 muss man ja vom alten Mondlander f&uuml;r die Lebenserhaltungsysteme und sonstigen Subsysteme mitrechnen)<\/p>\n<p>Eine zweite normale Apollomission landet dann nachdem der umgebaut LM gelandet wurde, in dessen N&auml;he. Sie f&uuml;hrt die Experimente mit und Minimalvorr&auml;te f&uuml;r Landung und Start. Diese k&ouml;nnte, weil man so die Ressourcen beschr&auml;nkt, sogar mehr Experimente mitf&uuml;hren. Gl&uuml;ckt die Landung nicht oder erweist sich die Station als besch&auml;digt startet man sofort zur&uuml;ck. Alternativ kann man auch eine normale Apollomission mit 3 Tagen Aufenthalt planen, dann eben mit geringerer Instrumentierung.<\/p>\n<p>Das CSM bleibt wie bisher im Orbit. Doch auch hier sind &Auml;nderungen n&ouml;tig. Eine Mond Mission kann nun mit Hin- und R&uuml;ckflug 23 Tage dauern, etwa 11 Tage l&auml;nger als die normalen Missionen. Es bietet sich an auch hier die Brennstoffzellen durch eine solare Stromversorgung zu ersetzen. Da das Servicemodul beim Aufstieg nicht verkleidet ist w&uuml;rde man Solarzellen unten wo die D&uuml;se ist befestigen. Es w&auml;ren dann vier Zylinderschnitte die nach Abl&ouml;sen des Adapters zur Saturn V aufgeklappt werden. Das Servicemodul hatte eine Gesamtkapazit&auml;t an Strom von 900 KWh, bei 12 Tagen maximaler Missionsdauer sind dies durchschnittlich 3,2 KWh. Solarzellen mit den obigen Leistungsdaten w&uuml;rden 35 m\u00b2 Fl&auml;che belegen, da man wegen der Rotation des Servicemoduls in Teilen der Mission nur die H&auml;lfte zur Sonne drehen kann br&auml;uchte man sogar 70 m\u00b2. Als Zylinderschnitte w&auml;ren das 4 x 0,98 x 4,5 m. Das passt noch in den Adapter hinein. Zudem startete die NASA schon 1971 die ST-2 Mission mit dem ersten ausrollbaren Solararray. Auch hier w&uuml;rde man die Brennstoffzellen reduzieren. Sie m&uuml;ssten nur noch Spitzenleistungen abdecken. daf&uuml;r br&auml;uchte man etwas mehr Vorr&auml;te, mehr Sauerstoff und Wasser f&uuml;r das Crewmitglied das im Orbit bleibt. Bei 1.200 kg nur f&uuml;r das elektrische System bleibt da aber noch etwas Gewicht &uuml;brig f&uuml;r mehr Nutzlast. Die NASA plante einmal die Apollo I-Missionen. Das waren Missionen ohne Landung, daf&uuml;r aber einem Servciemodul in dem Instrumente angebracht waren. W&auml;hrend 14 Tagen k&ouml;nnte man die gesamte Mondoberfl&auml;che erfassen, nicht optimal, da es einige Gebiete geben w&uuml;rde die man nur bei niedrigem oder sehr steilen Sonnenstand sieht (beides ist wegen der Schattenw&uuml;rfe die man f&uuml;r Profilanalysen und H&ouml;henmessungen nutzt nicht ideal), aber bei zwei Missionen w&uuml;rde man so den ganzen Mond erfassen k&ouml;nnen. Kameras die das konnte gab es schon. Geplant war die &Uuml;bernahme der milit&auml;rischen Kameras des Gambit Systems, die Aufnahmen mit unter 1 m Aufl&ouml;sung anfertigen konnten.<\/p>\n<p>Was technisch damals auch schon m&ouml;glich war, war die Bestimmung der Verteilung der radioaktiven Elemente Kalium, Uran und Thorium mit einem Gammastrahlenspektrometer, Infrarotmessungen von Temperatur und einzelnen Punktspektren und es gab schon IR-Falschfarbenfilme die ein bisschen Aufschluss &uuml;ber die geochemische Zusammensetzung der Oberfl&auml;che liefern. Die Instrumente h&auml;tte man in einer bucht des CSM angebracht. Die meisten Messungen erfolgten damals mit Film, Radarh&ouml;henmessungen auch auf Magnetband. Bei der R&uuml;ckkehr zur Erde h&auml;tte man wie bei einigen Apollomissionen auch geschehen dann Filme und B&auml;nder geborgen und in der Kapsel verstaut.<\/p>\n<p>Auf zwei Missionen kommt man ohne gr&ouml;&szlig;ere Probleme, denn neben der Landemission muss es ja eine Mission geben, die das umegabute LM (Station) zum Mond bringt. Im Mondorbit angekommen kann man dann auch noch dort 14 Tage bleiben und die eine H&auml;lfte der Kartierung durchf&uuml;hren, die zweite folgt dann mit der zweiten Mission bei der die Mannschaft bei der Station landet und dort bis zu 14 Tage bleibt (realistisch 12-13 Tage, da man bei Sonnenschein landen und starten will). Die Landung selbst w&auml;re kein Problem. Die AGC Bordcomputer der Apollo hatten einen automatischen Landemodus. Sie h&auml;tten auch ohne Steuerung der Astronauten landen k&ouml;nnen und &uuml;ber das Radar ein grobes Profil der Mondoberfl&auml;che bekommen (im wesentlichen ein Kurvenzug der H&ouml;he in Flugrichtung, aber keine 3D Auswertung). Man ging davon aus, das der Bordcomputer das Gef&auml;hrt sicher auf einem Grund ohne gr&ouml;&szlig;ere Hindernisse landen kann. Ausprobieren wollte das Lowell bei der Apollo 13 Mission, dazu kam es aber nicht. Alle anderen Kommandanten wollten selbst lenken und taten dies im halbautomatischen Modus (bei dem sorgt der Computer f&uuml;r die Ausrichtung der F&auml;hre, der Astronaut ist nur f&uuml;r H&ouml;he und Bewegung zur Seite zust&auml;ndig).<\/p>\n<p>Also der Aufwand h&auml;lt sich in Grenzen: man h&auml;tte zwei Apollofahrzeuge mit Solarzellen ausr&uuml;sten m&uuml;ssen und einige Brennstoffzellen entfernen m&uuml;ssen bzw. Experimente und Vorr&auml;te unterbringen. Ein Lander h&auml;tte zu einem Labor umgebaut werden, besser w&auml;re vielleicht die Bezeichnung Behausung. Er k&ouml;nnte weitestgehend ausgeweidet werden, da er ja nicht zur Erde zur&uuml;ckkehrt. Alle Steuersysteme z.B. der RCS-Treibstoff und Bord Computer k&ouml;nnte man in die Abstiegsstufe transferieren, so hat man oben mehr Platz. Die Konstruktion einer kleinen Behausung mit Kojen, Tisch, St&uuml;hlen und einer Toilette und Vorratsschr&auml;nken w&auml;re sicher aufwendig, aber vergleichen mit einer Raunstation wie Skylab doch eher eine kleinere Aufgabe und die ging ja auch als Abfallprodukt von Apollo hervor.<\/p>\n<p>Bei drei gestrichenen Missionen h&auml;tte man auch die Fahrzeuge daf&uuml;r gehabt. Der Lohn w&auml;re eine 12 Tagemission auf dem Mond gewesen, das ist l&auml;nger als alle anderen Missionen vorher zusammen und als Nebeneffekt eine gr&uuml;ndliche Erkundung aus dem Orbit. Mehr noch: Nutz man die Station weiter (indem man nochmals landet) so kann man sukzessive immer mehr Experimente installieren und die wissenschaftliche ausbeute erh&ouml;hen. Das einzige Manko ist das man beschr&auml;nkt auf einen Landeort ist und nat&uuml;rlich die gleichen Sicherheitsaspekte wie Apollo gelten. Fahren mit dem Lunar Rover also nur einige Kilometer von der Station entfernt enden, damit die Besatzung selbst bei Versagen des Rovers zur&uuml;ckkehren kann.<\/p>\n<p>Dabei habe ich bewusst das Programm so belassen wie es ist. W&uuml;rde man mehr umbauten akzeptieren, so k&ouml;nnte man sich das CSM sparen, das den Gro&szlig;teil der Masse ausmacht und das Labor mit einer deutlich vergr&ouml;&szlig;erten Abstiegsstufe (z.B. drei Triebwerken und dreifacher Treibstoffzuladung) direkt landen. Bei 48 t Startmasse betr&uuml;ge so die Landemasse minimal 17 t (wenn man von dem komfortablen dV Budget der Abstiegsstufe &uuml;bernimmt und um die 700 m\/s erg&auml;nzt die man vorher verbraucht hatte um in den Orbit zu gelangen). Das w&auml;re beim Strukturkoeffizienten der Abstiegsstufe dann eine Stationsmasse von 9,2 t oder fast doppelt so viel wie wenn man das CSM mitf&uuml;hrt und dann w&uuml;rde es mit Sicherheit f&uuml;r ein komfortables Quartier reichen: Das ist die Masse des Columbuslabors ohne Innenausr&uuml;stung und das hat rund 100 m\u00b3 Volumen, was dem Volumen eines Zimmers mit 40 m\u00b2 Fl&auml;che und 2,5 m H&ouml;he entspricht. Das w&uuml;rde dann aber nicht mehr in die Saturn passen. So kommt man leicht auf weitere Kosten. Aber f&uuml;r ein paar Tage kann man sicher auch im kleineren Volumen unterkommen. Man hat ja viel Platz um drau&szlig;en spazieren zu gehen&#8230;.<\/p>\n<p>Ein bisschen gr&ouml;&szlig;er, aber nicht viel w&uuml;rde es bringen w&auml;re, wenn man die Saturn in der Nutzlast steigert. Siehe dazu meinen <a href=\"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2015\/04\/06\/die-echten-saturn-v-upgrades\/\">Aufsatz<\/a>. Mit vier Boostern der Titan 3C h&auml;tte man z.B. 8 t mehr zum Mond bef&ouml;rdert. Leider kommt durch den Treibstoffverbrauch dort wenig an. Rechnet man Verbrauch von CSM und Abstiegsstufe zusammen so kommen netto noch 21% der Startmasse auf dem Mond an (reine Nutzlast, Trockenmasse der Abstiegsstufe schon abgezogen). Die 8 t mehr Nutzlast durch die Booster h&auml;tten also die Mondlandemasse gerade mal um 1,6 t erh&ouml;ht.<\/p>\n<p>So gesehen hat die NASA relativ viel aus den J-Missionen herausgeholt die nur rund 2 t schwerer als die H-Missionen waren, was sich in einer rund 500 kg schwereren Landemasse niederschlug.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg02.met.vgwort.de\/na\/513d508f6d304fa792e1328e2c81fafe\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"\/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Das Buch von Reichl hat mich inspiriert wieder mal etwas an der N1 zu recherchieren und meinen Artikel im Buch zu aktualisieren. Der Plan des L3M Programms hat mich auf eine Idee gebracht die ich mal vorstellen will. Nachdem Russland nur noch Zweiter werden konnte hat man sich &uuml;berlegt, was man nun tun k&ouml;nnte. 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