Echte künstliche Schwerkraft für das Raumschiff von SpaceX

Trotz der vielen, vielen Probleme, mit denen wir heute auf der Welt konfrontiert sind, ist es immer noch eine aufregende Zeit, am Leben zu sein! Während wir sprechen, entwickeln Missionsplaner und Ingenieure die Konzepte, mit denen Astronauten bald zum ersten Mal seit fast fünfzig Jahren wieder auf Reisen jenseits des Low Earth Orbit (LEO) gehen werden. Wir kehren nicht nur zum Mond zurück, sondern schauen auch weiter weg zum Mars und anderen entfernten Orten im Sonnensystem.

Dies stellt eine Reihe von Herausforderungen dar, nicht zuletzt die Auswirkungen einer längeren Exposition gegenüber Strahlung und Mikrogravitation. Und während es viele praktikable Möglichkeiten gibt, Besatzungen vor Strahlung zu schützen, bleibt die Schwerkraft ein Stolperstein. Um dies anzusprechen, Youtuber kleine Stars hat ein Konzept vorgeschlagen, das er das nennt Gravity Link Raumschiff (GLS), eine Variation von SpaceX Raumschiff das wird in der Lage sein, seine eigene künstliche Schwerkraft bereitzustellen.

Die Idee wurde teilweise von Science Fiction inspiriert. Je nachdem, wie realistisch ein Franchise sein möchte, erzeugen Raumschiffe entweder ihre eigene Schwerkraft mit einem speziellen Gerät oder durch rotierende Abschnitte. Während das erstere Konzept dem Hyperantrieb sehr ähnlich ist (d. H. Physik verwendet, die zu diesem Zeitpunkt entweder völlig fiktiv oder theoretisch ist), ist das letztere etwas, das durchaus machbar ist.

Das Konzept reicht über ein Jahrhundert zurück. Das erste Beispiel stammt von Konstantin Tsiolkovsky (1857 - 1935), einem der „Gründerväter“ der Raketentechnik und Luftfahrt. 1903 veröffentlichte er eine Studie mit dem Titel "Untersuchung von Weltraumraketengeräten", in der er vorschlug, Rotationskraft einzusetzen, um künstliche Schwerkraft im Weltraum zu erzeugen.

Seitdem wurden viele Variationen dieser Idee für Raumstationen und Lebensräume vorgeschlagen, wie das von Braun Wheel, der O'Neill Cylinder und der Stanford Torus. Einige Konzepte werden sogar für die Entwicklung in Betracht gezogen, beispielsweise die Nautilus-X-Raumstation der NASA (die einen rotierenden Torus zur Bereitstellung künstlicher Schwerkraft verwenden würde) oder der Vorschlag der Gateway Foundation für eine kommerzielle Raumstation.

Nach einigen Untersuchungen zur Zentripetalkraft, kleine Stars kam zu der Idee für die GLS. Wie er in seinem Video (siehe oben) erklärt, handelt es sich bei der GLS im Grunde genommen um ein „Nabenschiff“ (dh wie die Nabe eines Rads), bei dem die Nutzlastbucht mit einem Fachwerk gefüllt ist, das sich roboterförmig entfaltet und entfaltet und somit „als das dient“ Radspeichen “. Es würde sich zwischen zwei Passagierschiffen befinden und sich während der mehr als sechsmonatigen Reise zum Mars mit ihnen verbinden.

Sobald sie verbunden waren, drehten sich die Passagierschiffe, um sich neu zu orientieren und ihre Triebwerke abzufeuern, um dem Rad Schwung zu verleihen. Sobald genügend Geschwindigkeit erzeugt wurde, um die erdnormale Schwerkraft (9,8 m / s) zu simulieren²oder 1 G) würden sich die Passagierschiffe wieder neu orientieren, um nach innen zum „Hub“ -Schiff zu zeigen.

Für den Rest der Reise würden diejenigen an Bord der Passagierschiffe das Gefühl haben, dank der durch die Drehung des Rades erzeugten Zentripetalkraft heruntergezogen zu werden. Wie kleine Stars skizziert das System:

„Das Gravity Link Starship-Konzept bietet eine Spin-Schwerkraft, bei der die Hauptmotoren wiederverwendet werden, Kraftstoff übrig bleibt und unpraktische Weltraumkonstruktionen und Weltraumspaziergänge vermieden werden. Die GLS ist im Grunde ein Nabenschiff, wie die Nabe eines Rades. Anstelle von Menschen und Fracht ist die Nutzlastbucht des GLS mit einem Fachwerk gefüllt, das sich automatisch ausklappen und einrasten lässt und als Speichen des Rads dient. “

Gegenwärtig ist viel über die langfristigen Auswirkungen der Exposition gegenüber Mikrogravitation bekannt, was zum großen Teil auf Forschungen zurückzuführen ist, die von Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) durchgeführt wurden. Dazu gehören Muskelverlust, Knochendichteverlust, verminderte Organfunktion, Sehvermögen, Veränderungen der Herz-Kreislauf-Stärke und sogar genetische Veränderungen.

Dies sind Dinge, die der Astronaut Scott Kelly mit Sicherheit bezeugen kann! Nachdem er im Rahmen der NASA-Zwillingsstudie ein Jahr im Weltraum verbracht hatte, empfand er die Anpassung an das Leben auf der Erde als qualvoll (wie in seinem Buch beschrieben) Ausdauer). Um solche gesundheitlichen Auswirkungen zu verhindern, erreichen die Besatzungen sogar Ziele im Weltraum wie den Mond oder den Mars (wo die langfristigen Auswirkungen von Low-G sind noch nicht bekannt), werden Minderungsstrategien benötigt.

Neben der Detaillierung des Systems, kleine Stars führte auch die notwendigen Berechnungen durch, um die Struktur des Fachwerks und die notwendige Geschwindigkeit zu bestimmen, um die erdnormale Schwerkraft zu simulieren. Mit SpinCalculator bestimmte er, dass eine Rotationsgeschwindigkeit von 31 m / s für ein System mit einem Radius von etwa 100 Metern (97,99 m oder ~ 321,5 ft) funktionieren würde, was das Gefühl von 1 vermittelt G und ungefähr 3 Umdrehungen pro Minute machen.

Zur Zeit, kleine Stars in der zweiten Iteration dieses Vorschlags, die aktualisierte Berechnungen zur Rotation, eine neue Fachwerkform und die Einführung von Kabeln zur Verstärkung der Zugfestigkeit des Fachwerks umfasste. Er plant freizulassen ein Drittel Version in naher Zukunft, die Berechnungen über die Lasten und eine Animation des Einsatzes und der Funktion des Fachwerks enthält.

Interessenten werden gebeten, seinen Youtube-Kanal für Updates zu abonnieren. In der Zwischenzeit bleibt abzuwarten, ob SpaceX an diesem Konzept interessiert sein wird. Wer weiß? Vielleicht haben Musk und seine Leute ihre eigenen Ideen in Arbeit und wir können bald ein wenig vergleichen und kontrastieren!