{"id":12296,"date":"2017-01-27T11:52:33","date_gmt":"2017-01-27T10:52:33","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=12296"},"modified":"2017-01-29T13:28:02","modified_gmt":"2017-01-29T12:28:02","slug":"dummes-geschwaetz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2017\/01\/27\/dummes-geschwaetz\/","title":{"rendered":"Dummes Geschwätz"},"content":{"rendered":"

Eigentlich wollte ich heute mal wieder eine Berechnung präsentieren, diesmal für einen Neptunorbiter. Doch dann fiel mir beim Schwimmen wieder eine Äußerung von Thomas Reiter ein, der inzwischen zum ESA Koordinator Internationale Agenturen und Berater des Generaldirektors aufgerückt ist. Wahrscheinlich in einem Interview zur Amtseinführung schwang er das Loblied auf die bemannte Raumfahrt und warum diese doch so wichtig sei. Am wichtigsten sei die Flexibilität des Menschen und er nannte auch ein Beispiel: Wäre bei der Landung von Philae auf Churymasov-Geramisenko ein Astronaut zugegen gewesen, dann wäre es nicht passiert, dass der Roboter am Rand einer Klippe zum Stehen kommt. Der hätte wohl den Roboter an die rechte Stelle gerückt.<\/p>\n

Das ist so was was für mich in die Kategorie \u201eDummes Geschwätz\u201c gehört. Bisher hat die Menschheit nur den Mond erreicht. Für \u201eChury\u201c (Komet 67P) müsste man eine Bahn einschlagen, die bis zu Jupiter ins All
\nherausführt, noch weiter als die seit Jahrzehnten geplante Marsexpedition. Schon ohne es nachzurechnen, ist mir klar das dies nicht möglich ist, zumindest nicht mit vertretbarem Aufwand. Doch so eine Steilvorlage greife ich gerne auf. Also rechnen wir es mal nach.<\/p>\n

Der Knackpunkt des ganzen ist die Bahn von Churymasov-Geramisenko<\/a>. Er zieht seine Bahn zwischen 1,2432 x 5,6824 AE um die Sonne, 7,0402 Grad zur Ekliptik geneigt. Das bedeutet um ihn zu erreichen muss man von der Erde aus zuerst eine 1,00 x 5,6824 AE Bahn einschlagen, dann in 5,6824 AE Entfernung die Bahnneigung anheben und das Perihel anheben. Rosetta erreichte das mit vier Vorbeiflügen an Erde und Mars und war neun Jahre unterwegs. So was geht bei einer bemannten Mission natürlich nicht. Der Rekord im All liegt bei unter 1,5 Jahren Aufenthalt.<\/p>\n

Zugunsten von Reiter will ich mal wirklich nur die absoluten Minimalanforderungen für eine bemannte Mission abchecken. Das sind:<\/p>\n

    \n
  1. Nur 1 Astronaut<\/li>\n
  2. Minimale Wohnmöglichkeiten<\/li>\n
  3. Direkte Bahn um Zeitbedarf zu reduzieren.<\/li>\n<\/ol>\n

    Ich fange mal mit den Trockengewichten an.<\/p>\n

    Als Minimalvolumen für eine längere Reise setze ich das Wohnvolumen eines ISS-Moduls an, die Saljutstationen hatten in etwa das gleiche Volumen. Das sind etwa 70 m\u00b3 oder das Volumen eines Raumes von 28\u00b2 Grundfläche und 2,5 m Höhe. Auf dem muss ja auch die Lebenserhaltung und Ausrüstung untergebracht werden. Ein solches Modul wiegt rund 20 t. Wenn die Hälfte auf Innenausstattung und Ausrüstung entfällt, und man die Metallhülle durch die etwa halb so schwere Technologie der aufblasbaren Station ersetzt sollte man die Startmasse auf 15 t drücken können.<\/p>\n

    Dazu braucht man noch eine Kapsel für en Start und die Landung. Das Leichteste, was es für einen Astronauten gibt, ist die Mercurykapsel, die addiert weitere 1,3 t Gewicht.<\/p>\n

    Ein Problem bei der Abschätzung ist der Strombedarf. Die ISS kann man nicht als Basis nehmen, da ihre Stromversorgung solar ist und großzügig ausgelegt. Das Space Shuttle hatte bei bis zu 7 Personen eine mittlere Leistung von 8 kWh. Bei den Saljutstationen mit 2 Besatzungsmitgliedern waren es 4-5 kWh. Wenn man berücksichtigt, dass die Station zu 50% im Erdschatten ist, sind das nur 1,25 KW pro Person. Ich habe 2 KW angesetzt und nukleare Stromversorgung, die liefert selbst bei den modernsten RTG dann noch 8 KW Wärmeleistung bei den derzeit eingesetzten sind es sogar 28 KW, genügend um die Station zu beheizen. RTG für 2 KW Leistung kosten vor allem viel (rund 700 Millionen Dollar), sie addieren aber nur 400 kg Gewicht.<\/p>\n

    Viel Gewicht dürfte aber die Verbrauchsgüter addieren. Bei der ISS verbraucht 1.100 l Wasser und 300 kg Gase pro Jahr bei 6 Personen. Das sind bei einer Person 240 kg. Dazu kommt noch das Essen. Rechnet man 1 kg pro Tag (die Nährstoffe alleine ohne Wasser wiegen schon 400 g) so ist man sicher auf der unteren Grenze. Dazu müsste man noch die Verpackung nehmen. Schon die lasse ich weg.<\/p>\n

    Bleibt noch der Antrieb. Da wir noch keine einsetzbare Möglichkeit haben, kryogene Treibstoffe über Jahre ohne Verluste flüssig zu hakten habe ich auf Hydrazine \/ NTO als Treibstoff gesetzt. Hier liegt der höchste erreichet spezifische Impuls bei 3335 m\/s beim Aestus 2. Große Tanks, wie man sie sicher haben wird, erlauben dann einen Strukturmassefaktor von 20.<\/p>\n

    Damit hat man alles um die Sache auszurechnen.<\/p>\n

    Der Kurs<\/h3>\n

    Der zwar nicht energetisch, aber zeitlich optimalste Kurs sähe so aus:<\/p>\n