Seit dem Ende der Apollo-Ära war eines der Hauptziele der NASA, Roscosmos und anderer Weltraumagenturen die Entwicklung von Technologien, die eine langfristige menschliche Präsenz im Weltraum ermöglichen. Diese Technologien werden auch helfen, wenn es darum geht, neue Missionen zum Mond, zum Mars und zu anderen Orten im Sonnensystem durchzuführen. In den letzten Jahrzehnten haben diese Bemühungen Mir und die Internationale Raumstation (ISS) hervorgebracht.
In den kommenden Jahren werden diese Bemühungen auch zum Lunar Orbital Platform-Gateway und zu kommerziellen Raumstationen führen - wie dem Bigelow B330. Und wenn private Luft- und Raumfahrtunternehmen wie die Gateway Foundation ihren Weg finden, haben wir auch einen Raumhafen im Orbit um die Erde. Das Unternehmen hat kürzlich ein Video veröffentlicht, das genau zeigt, wie diese Raumstation mit rotierenden Rädern aussehen wird und wie Unternehmen wie SpaceX beim Bau helfen können.
Das Konzept des Unternehmens ist als Gateway bekannt, eine rotierende Raumstation, die auf Entwürfen des deutschen Raketenwissenschaftlers und Weltraumarchitekten Werner von Braun basiert. Diese Entwürfe wurden in einer Reihe von Artikeln in der nationalen Zeitschrift vorgestellt Colliers in den 1950er Jahren mit dem Titel "Der Mensch wird bald den Weltraum erobern!" Aus diesem Grund hat das Unternehmen das vorgeschlagene Design als Von Braun-Station bezeichnet.
Dieses Konzept ist eigentlich ziemlich altbewährt. Von Brauns eigener Entwurf basiert auf früheren Vorschlägen, von denen der früheste 1903 vom russischen Wissenschaftler Konstantin Tsiolkovsky gemacht wurde. Das Konzept wurde in Stanley Kubricks wunderschön illustriert 2001: Eine Weltraum-Odyssee, der von dem berühmten Wissenschaftler und Futuristen Arthur C. Clarke mitgeschrieben wurde (und auf einer Kurzgeschichte seines Titels „The Sentinel“ basiert).
In allen Fällen beinhaltet das allgemeine Konzept eine rotierende Radstation in der Erdumlaufbahn, die eine menschliche Präsenz im Weltraum etablieren und gleichzeitig den Bewohnern künstliche Schwerkraft bieten würde. Dies ist ein wichtiger Aspekt der vorgeschlagenen Raumflüge, die Astronauten zu Orten im Weltraum wie dem Mars und weiter ins Sonnensystem (und möglicherweise darüber hinaus) bringen.
Angesichts der Auswirkungen einer langfristigen Exposition gegenüber Mikrogravitation, die in der jüngsten Zwillingsstudie der NASA ausführlich dokumentiert wurden, haben Missionsplaner nach Möglichkeiten gesucht, diese zu mindern. Die Studie bestand aus zehn getrennten Untersuchungen zu den Langzeiteffekten der Mikrogravitation auf den Menschen unter Verwendung der Zwillingsastronauten Scott Kelly und Mark Kelly als Testpersonen.
Nachdem sie mehr als ein Jahr im Weltraum verbracht hatten, stellten die Studienteams eine Reihe bedeutender Veränderungen zwischen Scott Kelly und seinem Bruder fest. Während er den gleichen Verlust an Muskelmasse und Knochendichte erlebte wie andere Astronauten, die längere Zeit an Bord der ISS verbrachten, gab es andere Veränderungen, die die Anpassung an das Leben auf der Erde wieder sehr schwierig machten.
Kellys Sehvermögen hatte nachgelassen, er hatte eine starke Schwellung in seinen Extremitäten und es wurden auch Veränderungen in seiner Organfunktion und Genexpression festgestellt. Über die Schwerelosigkeit hinaus gibt es auch Fragen darüber, wie der menschliche Körper auf eine langfristige Exposition gegenüber der Mondgravitation (16,5% der Erdnormalität) und der Marsgravitation (~ 38%) reagiert.
Dies ist besonders wichtig angesichts der aktuellen Pläne, in den nächsten zwei Jahrzehnten einen permanenten Außenposten auf dem Mond zu errichten und Missionen mit Besatzung zum Mars durchzuführen. Wie John Blincow, CEO der Gateway Foundation, in dem kürzlich veröffentlichten Video (siehe unten) feststellte, ist dies einer der Vorteile des von seinem Unternehmen vorgeschlagenen Gateways:
"Menschen brauchen die Schwerkraft, damit die Körper nicht auseinander fallen. Aber wie viel wird die Mondgravitation für ein Jahr in Ordnung sein, aber nicht für zwei Jahre? Wille Marsgravitationsarbeit für Menschen langfristig, aber nicht für große Nutztiere? Reichen zwei Tage in der Woche bei 30% g für ISS-Besatzungen aus, um die Knochenmasse zu erhalten? Der Bau der Raumstation von Braun kann helfen, diese Geheimnisse zu entschlüsseln. “
Die Struktur des Gateways besteht aus zwei konzentrischen Innenringen, die mit vier Speichen an einem Außenring befestigt sind. Die beiden konzentrischen Ringe bilden den Lunar Gravity Area (LGA), in dem die Rotation der Station eine Gravitationskraft liefert, die der der Mondoberfläche entspricht. Im äußeren Innenring - dem LGA Habitation Ring - werden Wohnmodule platziert, die aus kleinen Räumen für Gäste bestehen.
Währenddessen bietet der hochdeckende Innenring der LGA Touristen die Möglichkeit, in einer Umgebung mit niedrigem G zu speisen und zu spielen. Im Zentrum der Station befinden sich Hub und Bay, wo sich Verkehrs- und Umgebungskontrolle, Sicherheit und der Transportzusammenhang des Gateways befinden. Der Hub verfügt außerdem über eine Beobachtungslounge, in der die Gäste eingehende Shuttles beobachten können.
Der äußere Ring, bekannt als Mars Gravity Area (MGA), dreht sich schneller, da er weiter vom Kern entfernt ist. Dies führt zu einer künstlichen Gravitationskraft, die derjenigen auf der Marsoberfläche ähnelt. Dieser Bereich wird 4 oder 5 Decks haben und dort werden sich große Module befinden, die dauerhafte Unterkünfte bieten. Wie Blincow erklärte:
„Die Von Braun-Raumstation wird eine rotierende Raumstation sein, die durch Erhöhen oder Verringern der Rotationsgeschwindigkeit unterschiedliche künstliche Schwerkraft erzeugen soll. Die Station wird von Anfang an so konzipiert sein, dass sie sowohl die nationale Raumfahrtbehörde, die Forschung mit geringer Schwerkraft durchführt, als auch Weltraumtouristen beherbergt, die das Leben auf einer großen Raumstation mit dem Komfort von geringer Schwerkraft und dem Gefühl eines schönen Hotels erleben möchten. “
Ein weiterer wichtiger Punkt, den Blincow in der Rolle erwähnt hat, die SpaceX bei der Erstellung der Station spielen könnte. Ursprünglich sah das Gateway-Design Module vor, die 12 m lang und 8,5 m breit waren (ungefähr doppelt so groß wie ISS-Module). Aber dank der Fortschritte, die SpaceX in letzter Zeit mit ihren gemacht hat Raumschiff und Sehr schwerDie Gateway Foundation ist der Ansicht, dass schwerere Nutzlasten gestartet werden könnten.
„Wenn wir einen SpaceX hätten Sehr schwer In der zweiten Phase, die nur für den Weltraumbau entwickelt wurde, können Module mit einer Breite von 12 m und einer Länge von 18 m eingesetzt werden “, sagte Blincow. "Diese viel größere Größe ermöglicht ein viel größeres Innenvolumen bei gleichen Startkosten."
Der modulare Aufbau der Ringe soll verschiedene Arten von Aktivitäten und Unternehmen berücksichtigen. Während einige für die Unterbringung von Hafenarbeitern vorgesehen sind, werden andere der wissenschaftlichen Forschung gewidmet sein. Diese letzteren Module werden sehr gefragt sein, da die Station die Möglichkeit bietet, zu untersuchen, wie es terrestrischen Organismen mit der Schwerkraft des Mondes und des Mars ergeht, ohne tatsächlich dorthin gehen zu müssen.
Andere werden für Hotel- und Restaurantketten, private Luxusunterkünfte und andere Unternehmen verfügbar sein, die Büros im Weltraum errichten möchten (möglicherweise um die Steuergesetze zu nutzen!). Blincow betont auch, dass die Schaffung des Gateways über jede einzelne Nation hinausgehen wird. und erfordert internationale Anstrengungen, die Weltraumagenturen, kommerzielle Luft- und Raumfahrt und Weltraumbegeisterte zusammenbringen.
Das Endergebnis davon wird eine internationale Station sein, die der ISS nicht unähnlich ist, aber ein privat geführtes Unternehmen, das wirtschaftlich selbsttragend wäre. Es wird kein Hinweis darauf gegeben, wie viel der Bau des Gateways kosten wird, aber Blincow ist zuversichtlich, dass es dank SpaceX und der Art und Weise, wie das Engagement für wiederverwendbare Raketen die Kosten für einzelne Starts senkt, erschwinglich sein wird.
In Bezug auf die Ankündigung von Musk im Jahr 2017, dass der BFR vollständig wiederverwendbar sein würde (was er auf dem 29. Internationalen Astronautischen Kongress (IAC) in Adelaide, Australien, gemacht hat), erklärt Blincow:
„Als wir anfingen, unsere Kostenprognosen für den Weltraumbau zu erstellen, basierten wir auf den niedrigsten geschätzten Startkosten, die wir finden konnten - dem SpaceX BFR von 1000 USD pro kg. Das waren rund 150 Millionen US-Dollar pro Start. Aber dann hielt Elon Musk in Adelaide eine Präsentation, die alles veränderte. Indem alle Komponenten von BFR wiederverwendbar gemacht werden, können sich die Kosten wie bei einem Verkehrsflugzeug auf viele Flüge verteilen.
„Elon Musk schätzt die Startkosten der Raumschiff und Sehr schwer Booster bei rund 7 Millionen US-Dollar. Einige schätzen, dass jeder Start bis zu 40 Millionen US-Dollar betragen wird, nachdem alle Faktoren berücksichtigt wurden. Aber ob es sieben oder vierzig Millionen Dollar sind, das ist immer noch Musik für unsere Ohren. Dies bedeutet, dass rotierende Raumstationen, Wartungseinrichtungen und Tankstellen kostengünstig gebaut werden können und werden. “
Der Bauprozess, der stark von den Fortschritten in der Weltraumrobotik abhängen wird, würde auch Schlüsselsysteme und -technologien validieren, die eines Tages in den Bau massiver Weltraumlebensräume (wie O’Neil-Zylinder) einfließen könnten. Diese werden von vielen als praktikable Alternative (oder Ergänzung) zu Vorschlägen für die Kolonisierung anderer Planeten angesehen.
Diese Systeme reichen von der Stabilisierung bis zum Luftrecycling, von der Wasserrückgewinnung bis zur Sanitärversorgung mit geringer Schwerkraft und von der Lagerung von Lebensmitteln im Weltraum bis hin zu technischen Herausforderungen. Alle Fragen fallen unter die allgemeine Überschrift „Wie erhalten wir eine Bevölkerung im Weltraum?“. wird durch den Bau des Gateways angegangen, behauptet Bilcow.
In Bezug auf die Finanzierung des Baus gibt Bilcow an, wie sein Unternehmen wichtige Partnerschaften mit den Weltraumagenturen der Welt (NASA, Roscomos, der ESA, China, Indien und anderen) sowie kommerziellen Luft- und Raumfahrtunternehmen nutzen möchte. Sie planen auch, Geld durch frühzeitigen Ticketverkauf und Verkauf von Modulen (für die Superreichen) zu sammeln, eine Lotterie abzuhalten und ein Crew-Mitgliedschaftsprogramm (für alle anderen) zu erstellen.
Über den Bau eines Gateways im Orbit um die Erde hinaus hofft die Stiftung auch, eine Flotte transatmosphärischer Fahrzeuge (TAVs) zu schaffen, die Menschen zur und von der Raumstation befördern können. Sie hoffen auch, eine weitere in der Mondumlaufbahn (der Mondbrücke) zu bauen, die regelmäßige Fahrten zwischen Erde und Mond (mit cis-Mond-Shuttles) und regelmäßige Fahrten zur Mondoberfläche (mit cis-Mond-Landern) ermöglichen würde.
Auch hier wären die Kosten eines solchen Projekts astronomisch und würden über das hinausgehen, was einer einzelnen Nation oder einem einzelnen Unternehmen entstehen könnte. Angesichts der Tatsache, dass viele Unternehmer den Weltraumtourismus verwirklichen wollen, und der Art und Weise, wie solche Raumstationen Erkundungsmissionen zum Mond und sogar zum Mars erleichtern könnten, könnten die von Blincow ins Auge gefassten Partnerschaften realisierbar sein.
Wie so viele andere ehrgeizige Pläne, den Weltraum zu kolonisieren, LEO zu kommerzialisieren und eine menschliche Präsenz auf anderen Körpern im Sonnensystem aufzubauen, müssen wir nur abwarten, ob die Gateway Foundation Beine hat oder das gleiche Schicksal erleidet wie Mars One - die kürzlich angekündigt hat, dass es bankrott ist. Eine Sache, die sie neben der Vision haben, ist die Fähigkeit, Zahlen zu knacken. Hoffen wir, dass sie zu ihren Gunsten arbeiten!
Die Hauptpunkte des Videos der Stiftung waren auch Gegenstand einer Präsentation, die im Januar 2016 bei Caltech stattfand (veranstaltet vom Keck-Institut für Weltraumstudien). Der Vortrag mit dem Titel „Bau des ersten Weltraumhafens im erdnahen Orbit“ wurde von John Blincow und Tom Spilker gehalten - einem pensionierten Raumfahrtingenieur, der viele Jahre mit dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA zusammengearbeitet hat.
Weitere Informationen über die Gateway Foundation und ihre verschiedenen Projekte finden Sie auf ihrer Website hier.
