{"id":9358,"date":"2014-02-08T00:38:21","date_gmt":"2014-02-07T23:38:21","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=9358"},"modified":"2014-02-07T11:40:42","modified_gmt":"2014-02-07T10:40:42","slug":"eine-loesung-fuer-die-esa-als-beitrag-fuer-den-iss-betrieb-ab-2020","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2014\/02\/08\/eine-loesung-fuer-die-esa-als-beitrag-fuer-den-iss-betrieb-ab-2020\/","title":{"rendered":"Eine L&ouml;sung f&uuml;r die ESA als Beitrag f&uuml;r den ISS Betrieb ab 2020"},"content":{"rendered":"<p>Da nun ja schon diskutiert wird, die ISS nochmals 4 Jahre l&auml;nger zu betrieben hat die ESA ein kleines Problem. F&uuml;r die Verl&auml;ngerung von 2016 bis 2020 will sie ja das Servicemodul f&uuml;r die ersten beiden Orion Testfl&uuml;ge bauen. Das ist noch nicht in trockenen T&uuml;chern, aber selbst wenn, dann fehlt der Beitrag f&uuml;r 2020 bis 2024. Nun ist offen, ob man dann noch beteiligt ist, schlie&szlig;lich wollen Frankreich und Italien genauso das nicht. Aber nehmen wir mal an, man verl&auml;ngert. Was nun? F&uuml;r vier weitere Jahre der NASA Geld bezahlen &#8211; d&uuml;rfte keine Option sein. Eine Neuentwicklung eines neuen Transporters d&uuml;rfte nicht durchsetzbar sein, das w&uuml;rde zu teuer. also w&auml;re eine L&ouml;sung ideal die nicht viel kostet aber von der NASA als Kompensation akzeptiert wird.<!--more--><\/p>\n<p>Die f&uuml;r mich naheliegende ist die des ISS-Reboostes. Das ATV vollbringt derzeit den gr&ouml;&szlig;ten Teil. Wenn er wegf&auml;llt, m&uuml;ssen die Rolle die Progress &uuml;bernehmen, die dann kaum noch Fracht transportieren werden. Nach NASA-Angaben braucht die ISS derzeit 3.600 kg Treibstoff pro Jahr. Allerdings ist die Sonne derzeit wenig aktiv. Nimmt man eine Reserve f&uuml;r hohe Sonnenaktivit&auml;t hinzu und geht von 6.000 kg aus, so entspricht dies bei den eingesetzten Treibstoff einem Gesamtimpuls von 17,4 Millionen Ns pro Jahr.<\/p>\n<p>Anstatt nun chemischen Treibstoff einzusetzen, kann man auch ein Ionentriebwerk einsetzen. Die NASA bekam ja den Vorschlag das <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Variable_Specific_Impulse_Magnetoplasma_Rocket\">VASIMIR<\/a> Triebwerk einzusetzen. Das ganze hat nur den kleinen Nachteil, dass dieses Triebwerk f&uuml;r Marsexpeditionen viel zu schubstark ist und mehr Strom braucht als die ISS liefern kann. Nur mit Zuschaltung der Batterien kann man es kurzzeitig betreiben. Eine kleine Kopfrechnung zeigt, dass wenn man w&auml;hrend 50% der Zeit im Orbit (auf der Nachtseite gibt es keinen Strom) ein Ionentriebwerk betreibt, man einen Dauerschub von 1,1 N braucht. Den liefern schon 8 Triebwerke des Typs <a href=\"http:\/\/cs.astrium.eads.net\/sp\/spacecraft-propulsion\/ion-propulsion\/\">RIT-22<\/a>, die eine Leistungsaufnahme von 40 kW haben, 1,2 N Schub liefern und dann pro Jahr 429 kg Treibstoff verbrauchen (Worst-Case Szenario, beim derzeitigen Antriebsbedarf 258 kg).<\/p>\n<p>So, nun mein Vorschlag. Die ESA baut nochmals ein ATV-Servicemodul nach. Betankt es aber nur mit soviel Treibstoff wie man braucht um anzukoppeln (etwa 1 t). Das wiegt dann 6,5 t. Bei einer Startmasse von rund 20 t l&auml;sst das noch 13,5 t f&uuml;r einen Reboostantrieb auf solarelektrischer Basis &uuml;brig. 500 kg gehen f&uuml;r den Kopplungsadapter und Subsysteme zum Ankoppeln ab die beim aTV vorne im Carriermodul sind. Solarpaneele f&uuml;r 50 kW Leistung (20% Plus f&uuml;r h&ouml;here Anforderungen und Leistungsaufnahme im Orbit) wiegen in konventioneller Bauweise etwa 625 kg. Man wird mehr als die acht Ionentriebwerke ben&ouml;tigen, weil jedes f&uuml;r eine Lebensdauer von 10.000 Stunden ausgelegt ist und ein Betrieb &uuml;ber 4 Jahre 17.520 Stunden entspricht, doch bei einem Gewicht von 7 kg pro St&uuml;ck kann man sie sogar dreifach redundant auslegen (24 St&uuml;ck ausreichend f&uuml;r 7+ Jahre Betreib) und hat nur ein Gewicht von 158 kg. Das l&auml;sst &uuml;ber 12 t f&uuml;r Strukturen, einen Satellitenbus, Tanks und den Treibstoff &uuml;brig. Wenn der Treibstoff nur 50% dessen ausmacht, w&uuml;rde er ausreichen um die ISS 14 Jahre lang im Orbit zu halten.<\/p>\n<p>Das ganze w&auml;re also von der bef&ouml;rderten Masse umsetzbar. Ja, es w&uuml;rde sogar reichen, in ein ATV innen die Tanks f&uuml;r das Xenon als Treibstoff einzubauen, au&szlig;en am Carriermodul die Solarzellen und Ionentriebwerke. Alleine die 7 t die ein ATV transportieren kann w&uuml;rden locker ausreichen mehr als die 4 Jahre verl&auml;ngerten Betrieb zu erm&ouml;glichen. (bei 3,5 t f&uuml;r den Treibstoff z.B. f&uuml;r 8 Jahre Betrieb). Als Nebeneffekt k&ouml;nnte das Modul den nicht ben&ouml;tigten Strom (die Versorgung ist ja f&uuml;r die hohe Sonnenaktivit&auml;t und mit Reserven ausgelegt) ins Bordnetz einspeichern. Das w&auml;ren beim derzeitigen Antriebsbedarf anfangs 25 kW.<\/p>\n<p>Der Preis w&auml;re, dass der Kopplungspunkt dauerhaft blockiert w&auml;re. Doch da man keinerlei Reboostf&auml;higkeit der Progress mehr ben&ouml;tigt und so ein Teil der Fracht wegf&auml;llt denke ich w&auml;re das verschmerzbar.<\/p>\n<p>Der Nutzen l&auml;ge f&uuml;r die ESA nicht nur in der Bezahlung der ISS Beteiligung. Es w&auml;re auch der Einstieg in die Umsetzung des Einsatzes von Ionentriebwerken in gro&szlig;em Ma&szlig;stab, nicht nur als Lagereglungstriebwerk. Wenn man es schlau macht entwickelt man einen modularen Bus, denn man in einem Kommunikationssatelliten anstatt des Apog&auml;umsmotor einsetzen kann. Das w&auml;re als dann auch f&uuml;r die europ&auml;ische Industrie die Kommunikationssatelliten herstellt n&uuml;tzlich und w&uuml;rde deren Position auf dem Weltmarkt st&auml;rken.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg01.met.vgwort.de\/na\/f57be685e0b74deb989e5547f010880b\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"\/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Da nun ja schon diskutiert wird, die ISS nochmals 4 Jahre l&auml;nger zu betrieben hat die ESA ein kleines Problem. F&uuml;r die Verl&auml;ngerung von 2016 bis 2020 will sie ja das Servicemodul f&uuml;r die ersten beiden Orion Testfl&uuml;ge bauen. 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