DE102004004543B4 - Spacecraft docking and docking station, space solar power plant, space miner - Google Patents
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Abstract
Thruster-Solar-Segler nach dem Patent Nr.
dadurch gekennzeichnet, dass
der Thruster-Solar-Segler ein Lade- und Docking-System aufweist, bestehend aus einer Lade- und Dockingstation zum Ankoppeln und Ablegen mindestens einer dockingfähigen Tochtereinheit, wobei die Lade- und Dockingstation
a) alternativ
• aus einem starren Innenring (5), oder
• aus einem Innenring (5), der bei waagerechter Ausrichtung durch mehrere Docking-Vertikalrohre (5.3) mit parallel darüber oder darunter liegenden Abschluss-Ringen (5.4) zu einer doppelten Docking- und Ladeeinrichtung verbunden ist, oder
• aus einem Innenring (5), der mit mehreren Docking-Vertikalrohren (5.3) verbunden ist, die sich parallel zueinander vom waagerecht ausgerichteten Innenring (5) aus gesehen nach oben und nach unten fortsetzen und ein Magazin-Dock bilden,
besteht, wobei der oder die Ringkörper aus mindestens einer eisenhaltigen Ringscheibe zur magnetischen Kopplung oder aus mindestens einem ringförmigen Rohr besteht, und wobei
b) die Lade- und Dockingstation mittels Gurten...Thruster solar sailor according to the patent no.
characterized in that
the thruster solar sailor has a loading and docking system consisting of a loading and docking station for coupling and dropping at least one docking capable daughter unit, wherein the charging and docking station
a) alternatively
• from a rigid inner ring (5), or
• an inner ring (5) which, when aligned horizontally, is connected to a double docking and charging device by means of several vertical docking tubes (5.3) with parallel or superposed end rings (5.4), or
• an inner ring (5) which is connected to a plurality of docking vertical tubes (5.3) which, when viewed parallel to one another from the horizontally oriented inner ring (5), continue upwards and downwards and form a magazine dock,
wherein the ring body or bodies consists of at least one iron-containing annular disc for magnetic coupling or of at least one annular tube, and wherein
b) the loading and docking station by straps ...
Description
Die
Anmeldung betrifft einen Thruster-Solar-Segler sowie ein Ring-Segment-Montage-System nach dem Hauptpatent
Ausgehend von der Aufgabe des Hauptpatents soll sowohl der Thruster-Solar-Segler als auch das Ring-Segment-Montage-System um eine Lade- und Dockingstation erweitert werden.outgoing from the task of the main patent is intended both the thruster solar sailor as well as the ring segment assembly system with a loading and docking station be extended.
Diese Aufgabe wird mit dem Thruster-Solar-Segler gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit dem Ring-Segment-Montage-System gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.These Task is with the thruster solar sailor according to the features of the claim 1 and with the ring-segment mounting system according to the features of the claim 2 solved.
Die
Zusatzanmeldung bezieht sich weiterhin auch auf Bezugszeichen und
Zeichnungen des Hauptpatents (
Docking- bzw. LadestationDocking or charging station
Die
wichtigste Neuerung ist die in
Die sich hieraus ergebende Hauptanwendung ist der Transport eines kleinen, selbst flugfähigen Raumfahrzeuges/Landers durch ein größeres (Solarsegler-)Mutterschiff an den Einsatzort und anschließendes Wiederandocken mit Weiter-/Rücktransport.The resulting main application is the transportation of a small, self-powered spacecraft / lander by a larger (solar sailing) mothership to the site and subsequent Re-docking with forward / return transport.
Die
Station ist im Grunde genommen nichts anderes als der Innenring
Die
Docking und Ladestation ermöglicht
mit Hilfe des Innenringes folgende Vorgänge:
Andocken und Ablegen
von kleineren Raumfahrzeugen,
Aufnahme und Abkoppeln von Funktionseinheiten,
Aufnahme
und Löschen
von Ladung,
Aufnahme von Lade-Gerätschaft bzw. Gerätschaft
zum Handhaben von Objekten.The docking and charging station allows using the inner ring following operations:
Docking and dropping smaller spacecraft,
Recording and decoupling of functional units,
Picking up and dropping cargo,
Recording of charging equipment or equipment for handling objects.
Der
Innenring wird dank der Spannung der vom Außenring
In Verbindung mit an diesem angebrachten Seilwinden ermöglicht er ein sicheres Handling von Ladung und anderen Objekten, die durch die Einspannmöglichkeit im Ring ohne umherzuschlagen sicher beschleunigt und manövriert werden können.In Connection with attached to this winches he allows safe handling of cargo and other objects through the clamping possibility safely accelerated and maneuvered in the ring without knocking around can.
Eine weitere wichtige Neuerung ist die Einführung von Funktionseinheiten, die selbst wiederum einen Außenring oder andere Befestigungsmöglichkeiten besitzen, die in den Innenring einer größeren Trägereinheit eingekoppelt werden können.A another important innovation is the introduction of functional units, they themselves have an outer ring or other mounting options own, which are coupled into the inner ring of a larger carrier unit can.
Damit ist gemeint, dass eine Funktionseinheit, die einen bestimmten Zweck erfüllt, wie z. B. ein Regolith-Sammelcontainer oder ein Bohreinsatz zum Setzen von Bohrankern durch Ausstattung mit einem flugfähigen Antriebsring selbst zum Raumfahrzeug umgewandelt wird, das sich aus eigener Kraft am Einsatzort (z. B. einem Asteroiden) fortbewegt und selbständig am Mutterschiff an- und abkoppelt.In order to It is meant to be a functional unit that has a specific purpose Fulfills, such as B. a regolith collecting container or a drill bit to Setting of drilling anchors by equipping with an airworthy drive ring itself transformed into a spacecraft, which is self-sufficient at the place of use (eg an asteroid) and independently on the Mothership on and off.
Dies ermöglicht es, ein mit einem Innenring ausgestattetes Raumfahrzeug in kürzester Zeit durch Austausch der Funktionseinheit bzw eines entsprechend ausgerüsteten Tochterschiffes für einen anderen Verwendungszweck umzurüsten.This allows it, an equipped with an inner ring spacecraft in no time Time by replacing the functional unit or a corresponding equipped Daughter ship for to convert another purpose.
Die Möglichkeit des Ankoppelns lässt sogar eine robotische Umrüstung durch Auswechseln unterschiedlicher Funktionseinheiten ohne Beteiligung von Menschen zu.The possibility of docking leaves even a robotic conversion by exchanging different functional units without participation from people too.
So können kleinere und leichtere für den eigentlichen Missionszweck optimierte Einheiten durch für den Zweck des kostengünstigen Transports optimierte, wiederverwendbare große Solarsegler (je größer, desto schneller erfolgt der Transport) an ihren Einsatzort befördert werden, um z. B. Rohstoffe von Asteroiden zu gewinnen.Thus, smaller and lighter optimized for the actual mission purpose units for by the purpose of cost-effective transport optimized, reusable large solar gliders (the larger, the faster the transport takes place) are transported to their place of use to z. B. to gain raw materials of asteroids.
Ein relativ großes Solarsegel-Mutterschiff von beispielsweise 100 m Durchmesser könnte in der Dockingstation ein segelloses Tochterfahrzeug mit einem Durchmesser von z. B. 10 m nahe an einen Asteroiden heranführen. Die Thruster und Treibstoffmenge dieses Tochterschiffes wären hierbei auf den kurzfristigen Einsatzzweck der Landung und Gewinnung von Rohstoffen auf Asteroiden optimiert.One relatively large Solar sail mothership, for example, 100 m in diameter could the docking station a sail-less subsidiary vehicle with a diameter from Z. B. introduce 10 m close to an asteroid. The thruster and fuel quantity this daughter ship would be here on the short-term purpose of the landing and extraction optimized from raw materials to asteroids.
Zur Durchführung einer neuartigen Mission müsste nur noch die Tochtereinheit geplant, hergestellt, gelauncht und ggf. im Weltraum montiert werden, während das Mutterschiff aus früheren Missionen zurückkehren und die Tochtereinheit aufnehmen kann.to execution a novel mission would have only the daughter unit planned, manufactured, launched and may be mounted in outer space while the mothership is out earlier Return missions and can accommodate the daughter unit.
Die durch die Dockingstation ermöglichte Modularisierung lässt es zu, entsprechende Standards (Größenklassen) zu schaffen und dadurch unterschiedlichen Organisationen, Firmen, Forschungseinrichtungen, etc. Gelegenheit zu geben, Weltraumprojekte bei denen es sich nicht nur um Satellitenstarts handelt, durchzuführen, die ihnen wegen fehlender Mittel ansonsten verschlossen wären.The through the docking station enabled Modularization leaves it to create appropriate standards (size classes) and thereby different organizations, companies, research institutions, etc. Opportunity to give space projects that not only to perform satellite launches, which they lack because of Otherwise means would be closed.
So könnten derartige kleinere Betreiber durchaus Weltraumprojekte vollkommen unabhängig konstruieren und anfertigen, die sich auf die konkreten Kernprojekte, also auf Herstellung und Ausrüstung des Tochterschiffes/der Tochtereinheit sowie dessen Einsatz im Weltraum konzentrieren.So could such smaller operators quite space projects completely independently design and build, focusing on the specific core projects, so on production and equipment of the daughter ship / daughter unit and its use in space focus.
Zuständig für das eigentliche Launchen sowie die Bereitstellung eines Mutterschiffes, den Hin- und Abtransport zum Einsatzort wären dann jedoch hierauf spezialisierte Großfirmen, besser jedoch hierzu autorisierte Organisationen/Agenturen.Responsible for the actual Launching and providing a mothership, the and transport to the site would be but then specialized in large companies, but better this authorized organizations / agencies.
Durch einmal eingeführten Standards wäre Planungssicherheit für alle Beteiligten gegeben und es müssten nicht für jedes neue Projekt immer neue Konstruktionen erarbeitet werden.By once introduced Standards would be Planning security for all parties involved and it would not have to be for each new project always new constructions are developed.
Die ESA könnte z. B. durch die Bereitstellung (auch durch Vermietung für die jeweilige Missionsdauer) von Infrastruktur und Transportleistungen in Form von Trägerschiffen, Raumstationen, Materialdepots und sonstiger Weltraumstrukturen, die von kleineren Einrichtungen nicht finanzierbar wären, einen Beitrag zum Anschub der europäischen Weltraumtechnologie leisten.The ESA could z. B. by the provision (also by renting for the respective Mission duration) of infrastructure and transport services in the form of carrier ships, Space stations, material depots and other space structures, which could not be financed by smaller institutions, one Contribution to the start of the European Space technology.
Hierdurch könnte die Vielfalt und Innovationsstärke kleinerer Firmen/Einrichtungen durch diese Vorleistung für die Entwicklung der Raumfahrt erschlossen werden. Aber auch der internationale Austausch sowie die Kooperation würden durch die Einführung entsprechender Kopplungsklassen und gegenseitiger Bereitstellung von kompatibler Infrastruktur möglich.hereby could the diversity and innovative strength smaller companies / institutions through this advance for the development of space. But also the international exchange as well as the cooperation through the introduction corresponding coupling classes and mutual provision compatible infrastructure.
Die Einführung und Trennung flugfähiger, jedoch nicht oder nur eingeschränkt Langstrecken-flugfähiger Raumfahrzeuge als Tochterschiff und langstreckenfähiger Mutterschiffe hätte auch noch einen weiteren Vorteil; die erdnahe Bewegung von Weltraumprojekten könnte unter Kontrolle weniger, der Sicherheit der Erde in besonderem Ausmaß verpflichteter Organisationen bleiben, ohne kleineren Einheiten den Zugang zum Weltraum zu versperren.The introduction and separation more airworthy, but not or only partially Long-distance airworthy Spacecraft as a subsidiary ship and long-range motherships would have too another advantage; the near-earth motion of space projects could under control less, the security of the earth committed to a special extent Organizations remain access to space without smaller units to block.
Es ist naheliegend, dass sich die Gefährdung der Erde bei zunehmender Häufigkeit der Flugbewegungen und zunehmender Anzahl derjenigen, die über die entsprechende Technologie verfügen, insgesamt vergrößert. Daher wäre eine gewisse Kontrolle bzw. ein Langstrecken-Beförderungsmonopol durch hierzu besonders ermächtigte Stellen durchaus wünschenswert.It It is obvious that the threat to the earth is increasing frequency the movements of the air and the increasing number of those over the have appropriate technology, overall enlarged. Therefore would be a certain control or a long-distance transport monopoly through this specially authorized Make quite desirable.
Neben
Raumfahrzeugen und Solarseglern sind auch gänzlich andersartige Funktionseinheiten,
die in Innenringe eingekoppelt werden können, denkbar, wie z. B.
Satelliten,
Antriebseinheiten,
Spiegel,
Linsen und Parabolspiegel zum Weiterleiten von Licht, Wärme,
Energie,
Antennen,
Satellitenschüsseln,
Sendeeinrichtungen,
Laseranlagen,
Netze und Säcke zum
Sammeln von Weltraumschrott und
Weltraumtrümmern,
flugfähige Materialcontainer,
flugfähige Materialsammler
für Regolith
und Gestein,
flugfähige
Nutzlast Einheiten,
flugfähige
Reparaturroboter,
Schraub- und Bohr-Einsätze,
Rotations- Trenn-
bzw. Scheide- und Mahleinrichtungen,
Betonier- und andere Formen/Verschalungen.In addition to spacecraft and solar gliders are also completely different types of functional units that can be coupled into inner rings, conceivable, such. B.
satellite,
Drive units,
Mirrors, lenses and parabolic mirrors for transmitting light, heat,
Energy,
Antennas, satellite dishes, transmission equipment,
Laser systems,
Nets and sacks for collecting space junk and
Space debris,
airworthy material containers,
airworthy material collector for regolith and rock,
flyable payload units,
airworthy repair robots,
Screwdriving and drilling inserts,
Rotary separating or separating and grinding devices,
Concreting and other forms / moldings.
Das
Mutterschiff/die Ringstruktur kann den angekoppelten Funktionseinheiten
hierbei nicht nur Transportleistungen zur Verfügung stellen, sondern auch
die Möglichkeit
des Anschlusses an die Solarzellen-Arrays (
Hierdurch wäre zumindest während des Transportes bzw. Einsatzes im Mutterschiff die Stromversorgung in einem Umfang gesichert, der von der Tochtereinheit wegen der geringeren Größe über einen längeren Zeitraum evtl. nicht erbracht werden könnte.hereby would be at least while the transport or use in the mothership the power supply secured to an extent by the daughter unit because of smaller size over one longer period possibly could not be provided.
Mit der Innenring-Kopplungstechnik ist es grundsätzlich auch möglich, mehrere Raumfahrzeuge bzw. Funktionseinheiten ineinander zu verschachteln.With the inner ring coupling technique, it is also possible in principle, several Nesting spacecraft or functional units into each other.
So könnte beispielsweise eine Funktionseinheit mit 10 m Durchmesser in ein Mutterschiff mit 100 m Durchmesser eingesetzt werden, dass wiederum in einem noch größeren Mutterschiff mit 1000 m Durchmesser transportiert wird.So could For example, a functional unit with a diameter of 10 m in a Mothership with 100 m diameter can be used that in turn in an even bigger mothership transported with 1000 m diameter.
Falls noch Wünsche in Bezug der Tragfähigkeit und Schnelligkeit, die von der Fläche des Segels abhängig sind, offenstehen sollten, wäre auch die Erweiterung um eine zusätzliche Einheit möglich, die z. B. einen Durchmesser von 10 000 m haben könnte.If still wishes in terms of carrying capacity and speed, which depend on the surface of the sail, should be open also the extension by an additional one Unit possible, the z. B. could have a diameter of 10,000 m.
Elektromagnetische An- und Entkopplung mittels einer Ringscheibe aus ferromagnetischem Material als Andock-InnenringElectromagnetic coupling and decoupling by means of an annular disc made of ferromagnetic material as docking inner ring
Die
in
Der Außenring des andockenden Fahrzeuges wäre in diesem Fall genauso groß wie der Innenring des Trägers, beide Ringe würden sich somit bei der Kopplung aufeinander legen.Of the outer ring the docking vehicle would be in this case as big as the inner ring of the wearer, both rings would thus lie on each other in the coupling.
Die Haftung des andockenden Raumfahrzeuges würde durch Elektromagneten, die an der andockenden Seite des Außenringes der Tochter-Einheit befestigt wären, erzeugt.The Liability of the docking spacecraft would be controlled by electromagnets, the at the docking side of the outer ring of the daughter unit would be attached generated.
Um nicht auf ständiges Einschalten der Elektromagneten angewiesen zu sein, könnte diese Kopplungseinrichtung mit schwächeren Permanentmagneten kombiniert sein, die schwach genug sind, dass die eingeschalteten Thruster einer startenden Tochtereinheit deren Haltekraft überwinden können.Around not on a permanent basis Turning on the electromagnets to be instructed could be this Coupling device with weaker Permanent magnets combined that are weak enough that the activated thruster of a starting subsidiary unit whose Overcome holding power can.
Eine weitere Variante wäre die Kombination der Verwendung von Permanentmagneten und von Elektromagneten, deren Pole so ausgerichtet sind, dass diese beim Ablegen von der Ringscheibe abstoßen.A another variant would be the combination of the use of permanent magnets and electromagnets, whose poles are aligned so that these when removing from the Repel annular disc.
Mechanische Andock-Halterung (
Im Grunde genommen zieht der Erfinder ein schlichtes elektromagnetisches Ankoppeln an einem Innenring in Form einer magnetischen (eisenhaltigen) Ringscheibe an der Mutterstruktur und von Elektromagneten an der Tochter-Einheit vor, denn dies ist ein einfach zu steuernder Vorgang – die Elektromagneten der Tochtereinheiten werden beim Ankoppeln eingeschaltet und beim Abkoppeln wieder abgeschaltet.in the Basically, the inventor draws a simple electromagnetic Coupling to an inner ring in the form of a magnetic (iron-containing) Ring disc on the mother structure and of electromagnets at the Daughter unit, because this is an easy to control process - the electromagnets The daughter units are switched on when coupling and at Uncoupling switched off again.
Diese Ankopplungsart sollte bei den im Weltraum herrschenden Bedingungen wegen der kaum vorhandenen Gravitation in den meisten Fällen vollkommen ausreichend sein.These Ankopplungsart should be in the conditions prevailing in space conditions because of the hardly existing gravity in most cases completely be enough.
Da
es jedoch müßig ist,
die triviale Befestigung der aus magnetischem Material bestehenden
Ringscheibe an dieser Stelle zu schildern, soll hier als Variante
die in
Dies hätte Vorteile als zusätzliche Absicherung der eingekoppelten Objekte, etwa bei Ausfall der Stromversorgung zu den Elektromagneten oder einfach als Stromsparmaßnahme, oder als Verstärkung der Kopplung bei Raumfahrzeugen, die für den Wiedereintritt in planetare Atmosphären gedacht sind.This would have advantages as additional Securing the coupled objects, for example in the event of a power failure to the electromagnets or simply as a power-saving measure, or as reinforcement the coupling in spacecraft required for reentry into planetary atmospheres are meant.
Auch bei Strukturen, bei denen eine besonders leichte und dennoch stabile Ausführung gewünscht wird, wäre die Verwendung eines Innenringes in Rohrform aus z. B. CNT-Material wegen der hohen Belastbarkeit, des relativ geringen Gewichtes dieser Materialien und der hohen Stabilitäts-Effektivität der Rohrform bei minimalem Materialverbrauch vorzuziehen.Also in structures where a particularly light, yet stable execution it is asked for, that would be Use of an inner ring in tube form of z. B. CNT material because of the high load capacity, the relatively low weight of this Materials and the high stability effectiveness of the tube shape preferable with minimum material consumption.
Montage einer mechanischen Andock-Halterung
(
In
Die
Montage dieser Halterungen erfolgt ausgehend von der Innenseite
des Ringes durch Hindurchstecken der freien Enden der Halterungsgabel
(
Der
Steckvorgang wird durch einen Anschlag (
Die
Befestigungsschelle umfasst einen Teil des Rohres nach dem Hindurchstecken
der Gabel vollständig
(z. B. die untere Hälfte)
und bildet mit der zweiten Schelle eine Verstärkung der Befestigung, wenn
beide Schellen mittels einer von oben nach unten oder von unten
nach oben durchgehenden Befestigungs-Schraube (
Die
mit einem Außengewinde
versehenen Enden der Haltegabel (
Die
Haltevorrichtung wird komplettiert durch jeweils zu den Halterungsgabeln
auf Haltegurten der Tochtereinheit angebrachten Elektroschlössern (
Die
Befestigung eines Schlosses kann bevorzugt durch Verschrauben einer
Elektroschloss-Halteplatte (
Mutter-Tochter-Enkel-Einheiten als Transporter, Stromversorgung und Landeeinheiten (Lander/Prospector)Mother-daughter grandchildren units as transporters, Power Supply and Landing Units (Lander / Prospector)
Ein weiteres Anwendungsbeispiel der Verschachtelungstechnik wäre ein Transport-Mutterschiff als Solarsegler mit z. B. 100 m Durchmesser und einer flugfähigen Stromversorgungseinheit von ca. 10 m Durchmesser in die wiederum das eigentliche Landefahrzeug von z. B. 5 m Durchmesser in den Innenring eingekoppelt ist.One Another application example of the interleaving technique would be a transport mothership as a solar glider with z. B. 100 m diameter and a flyable power supply unit of about 10 m in diameter in turn the actual landing craft from Z. B. 5 m diameter is coupled into the inner ring.
So könnte der Lander mitsamt Stromversorgungseinheit vom Mutterschiff am Einsatzort in der Nähe des Asteroiden ausgesetzt werden, wo diese sich dann ebenfalls trennen.So could the lander together with the power supply unit from the mothership at the place of use in the vicinity of the Asteroids are exposed where they then separate as well.
Das Landefahrzeug wäre mit Batterien die ihm erlauben Energie durch Einkoppeln in die Stromversorgungseinheit wieder aufzuladen und/oder Energieempfangseinrichtungen (Rectenna oder Solarzellen) versehen, mit denen die übertragene Energie einer Mikrowellen- oder Laser-Sendeeinheit des Kleinkraftwerkes empfangen werden.The Landing vehicle would be with batteries that allow it energy by coupling into the power supply unit recharge and / or energy reception facilities (Rectenna or solar cells) with which the transmitted energy of a microwave or laser transmission unit of the small power station.
Eine weitere Möglichkeit wäre die direkte Verbindung der über dem Asteroiden schwebenden Stromversorgungseinheit mit dem Lander durch ein Stromversorgungskabel von mehreren hundert Metern, so dass sich die Stromversorgungseinheit immer im Sonnenlicht befindet.A another possibility that would be direct connection of over the asteroid floating power unit with the lander through a power cable of several hundred meters, so that the power supply is always in sunlight.
Als Material für das Stromkabel eignet sich insbesondere CNT-Material (Carbon-Nano-Tubes) wegen seiner hohen Reissfestigkeit bei gleichzeitiger Leitfähigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Weltraumeinflüssen.When Material for The power cable is particularly suitable CNT material (carbon nano-tubes) because of its high tensile strength with simultaneous conductivity and insensitivity across from Space influences.
Vorteil dieser Lösung ist, dass Batterien eingespart und auf die Energieempfangs- und Sendeeineinrichtungen ganz verzichtet werden kann, wobei zusätzlich keine Umwandlungsverluste entstehen.advantage this solution is that batteries are saved and on the energy reception and Transmission facilities can be dispensed with entirely, with no additional Conversion losses arise.
Die
Idee, eine Stromerzeugungseinheit im Weltraum durch ein Kabel oder
durch Senden der Energie zu einem Stromverbraucher zu senden, ist
sicherlich nicht neu, z. B. wurde Sie im
Neu ist jedoch die Verbindung eines selbst flugfähigen Landers mit der Stromversorgungseinheit und einem Trägerschiff und die Möglichkeit, diese jeweils selbständig an- und entkoppeln zu können. Dies ermöglicht es z. B. den Lander auch über längere Zeit auf der Schattenseite eines Asteroiden einzusetzen während die Stromerzeugungseinheit ständig Strom an den Lander weiterleitet.New however, is the connection of a self-powered lander with the power supply unit and a carrier ship and the possibility each independently to be able to connect and disconnect. this makes possible it z. B. the lander over longer To use time on the shadow side of an asteroid while the Power generation unit constantly Power to the lander forward.
Kopplungsinnenringe in großen WeltraumstrukturenCoupling inner rings in large space structures
Ein derartiger Innenring ist nicht nur für Raumfahrzeuge, sondern besonders auch für alle rotierenden großen Weltraumstrukturen, an die angedockt werden muss, wie z. B. Raumstationen, Habitate, Kraftwerke (zur Erzeugung von Energie und deren Weiterleitung an die Erde) eine wichtige Ergänzung.One Such inner ring is not only for spacecraft, but especially also for all rotating big ones Space structures to dock on, such as B. space stations, Habitats, power plants (for the production of energy and its transmission to the earth) an important addition.
Die Andockeinrichtung ermöglicht es den hier geschilderten scheibenförmigen Raumfahrzeugen mit ihrem äußeren Antriebsring trotz der Rotation anzulegen, wenn sie selbst in der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Hauptstruktur rotieren.The Docking device allows it the here described disc-shaped spacecraft with its outer drive ring despite the rotation, even if they are at the same angular velocity how to rotate the main structure.
Diese Strukturen haben idealerweise eine konstante Ausrichtung, die durch Rotation stabilisiert werden kann. Außerdem können/sollten z. B. Habitate und Raumstationen auch zur Erzeugung von künstlicher Schwerkraft rotieren.These Structures ideally have a constant orientation through Rotation can be stabilized. In addition, z / should z. B. habitats and space stations also rotate to generate artificial gravity.
Hingegen steht bei einer weiteren Großstruktur, einem Weltraum-Kraftwerk, das einerseits seine Solarkollektoren zur Sonne ausrichten und andererseits die Energie zur Erde oder sonstigen Zielen per Mikrowelle oder Laser mit großer Genauigkeit an ein begrenztes Ziel über große Entfernungen senden muss, die Sicherung der Ausrichtung im Vordergrund.On the other hand stands at another large structure, a space power plant, on the one hand, its solar collectors to the sun and on the other hand the energy to the earth or other objectives by microwave or laser with great accuracy to a limited destination size Must send distances, securing the alignment in the foreground.
Ein plötzliches Abweichen vom Zielgebiet, z. B. ausgelöst durch den Impact mit Weltraum-schrott oder sonstigen Objekten dürfte insbesondere bei Laserübermittlung von Energie verheerende Auswirkungen haben und sollte daher durch Rotationsstabilisierung verhindert werden.One sudden Deviation from the target area, z. B. triggered by the impact with space scrap or other objects especially with laser transmission of energy have devastating effects and should therefore be avoided Rotation stabilization can be prevented.
Rotierende Kreisel oder Gyroskope etwa sind sehr schwer von ihrer Ausrichtung abzubringen, dies umso mehr, wenn ein Großteil der Masse sich an der Außenkante befindet (wie bei Außenringstrukturen) und dieser außenliegende Masseschwerpunkt weit vom Zentrum der Scheibe entfernt liegt.rotating Spinners or gyroscopes, for example, are very heavy in their orientation to dissuade, all the more, if a large part of the mass at the outer edge located (as with outer ring structures) and this outside one Mass center is far away from the center of the disc.
Günstigerweise eignen sich gerade die vom Erfinder entwickelten ringförmigen Weltraumstrukturen wegen ihrer Merkmale, die in der Grundform einem besonders stabilen Kreiselkörper entsprechen, hervorragend für diese Art der Stabilisierung.conveniently, The ring-shaped space structures developed by the inventor are currently suitable their characteristics, which correspond in their basic form to a particularly stable gyroscope, excellent for this kind of stabilization.
Man stelle sich eine Ringstruktur mit einem Durchmesser von mehreren hundert Metern vor. Einen Kreisel von derartiger Größe bei dem sich zudem noch ein großer oder evtl. sogar der größte Teil der Masse im bzw. am Außenring (z. B. die äußeren Thrustereinheiten) befindet, hat es bisher noch nie gegeben.you Imagine a ring structure with a diameter of several a hundred meters ahead. A gyro of such size at the also a big one or maybe even the largest part the mass in or on the outer ring (eg the outer thruster units) has never existed before.
Diese extrem vergrößerten Maße der für die Stabilität der Ausrichtung einer rotierenden Struktur entscheidenden Merkmale lassen ein ebenfalls extrem stabiles Lageverhalten vermuten. Hinzu kommt, dass diese Struktur im Weltraum keinen störenden Friktionskräften ausgesetzt ist.These extremely enlarged dimensions of the stability of the alignment A rotating structure's crucial features leave one as well assume extremely stable positional behavior. On top of that, this one Structure in space is not disturbing friction forces is exposed.
Andockvorgang (hier an rotierenden Weltraumstrukturen)Docking process (here on rotating space structures)
Ein Objekt, das rotiert kann am besten im Zentrum angedockt werden, da die Wahrscheinlichkeit, dass das andockende Fahrzeug durch die Fliehkraft weg geschleudert wird, mit der Entfernung vom Zentrum immer mehr zunimmt.One Object that rotates can best be docked in the center, because the probability that the docking vehicle through the Centrifugal force is thrown away, with the distance from the center increasing more and more.
Das „Herunterfahren” (Stoppen) der Rotation besonders massereicher Großobjekte und anschließende Hochfahren ist äußerst energieaufwendig.The "shutdown" (stopping) the rotation of particularly massive large objects and subsequent starts is extremely energy consuming.
Die Notwendigkeit, das rotierende Objekt herunterzufahren, kann jedoch durch Verwendung des Innenringes als Dockingstation vermieden werden, wenn das andockende Raumfahrzeug selbst auch rotiert. Dadurch wird nicht nur Energie eingespart, sondern auch z. B. bei bemannten Raumstationen der normale Betrieb nicht gestört.The However, it may be necessary to shut down the rotating object be avoided by using the inner ring as a docking station, when the docking spacecraft also rotates itself. This will not only saved energy, but also z. B. at manned space stations normal operation is not disturbed.
Dieser Andockvorgang zwischen zwei rotierenden Objekten soll im nachfolgenden näher beschrieben werden.This Docking between two rotating objects should in the following be described in more detail.
Das
andockende Fahrzeug, bei dem es sich vorzugsweise um ein tellerförmiges Antriebsring-Raumfahrzeug
nach
Mit
Hilfe der nach oben ausstoßenden
(Ionen)-Thruster (
Ein sanftes Aufsetzen des Raumschiff-Außenringes sollte das Ergebnis der bisherigen Annäherung sein.One Gentle placement of the spaceship outer ring should be the result to be the previous approach.
Obwohl der Gedanke des Andockvorganges eines Raumfahrzeuges, das sich hierbei in Rotation befindet, ungewöhnlich erscheinen mag, geht der Erfinder davon aus, dass dies für ein rotierendes Fahrzeug der hier beschriebenen Art wegen der lagestabilisierenden kreiselkörperförmigen Form einfacher ist als für nicht rotierende Fahrzeuge.Even though the thought of docking a spacecraft that is here in rotation, unusual may appear, the inventor assumes that this is for a rotating Vehicle of the type described here because of the position stabilizing gyro-shaped form is easier than for non-rotating vehicles.
Wenn beide Kopplungsobjekte bei der Annäherung rotationsstabilisiert sind, dürften sie, wenn sie sich in einer festgesetzten Entfernung (der Ausgangsstellung) mit gleicher Winkelgeschwindigkeit parallel gegenüberstehen, weiterhin auch beim Zusammentreffen die gleiche Ausrichtung haben.If both coupling objects are rotationally stabilized when approaching are, probably when they are at a fixed distance (the starting position) parallel with the same angular velocity, continue to have the same orientation at the meeting.
Also
auch bei der eigentlichen Kopplung, dem abschließenden Einsetzen des Außenringes
Die
Feinausrichtung des ankoppelnden Fahrzeuges könnte z. B. durch 4 in jeweils
90 Grad Entfernung voneinander am Außenring (
Hat nun jeder dieser vier kalibrierten Peilsender die genau gleiche Entfernung zum Gegenstück (z. B. in Form eines Empfängers oder in Form eines Reflektors) am anzulaufenden Objekt und ist die festgelegte Entfernung erreicht und beide Objekte rotieren mit der gleichen Winkel-Geschwindigkeit, befindet sich das Raumfahrzeug in der Grundstellung und die Annäherung kann beginnen.Has Now each of these four calibrated beacons are exactly the same Distance to the counterpart (eg in the form of a recipient or in the form of a reflector) on the object to be approached and is the reached fixed distance and rotate both objects with the same angular velocity, the spacecraft is located in the basic position and the approach can start.
Hierzu werden nachfolgend die einzelnen Phasen des Andock-Vorganges beschrieben:
- a) Das Andockobjekt platziert sich in einer festgesetzten Entfernung genau parallel zum Mutterschiff bzw. der Station oder des Objektes oder des Raumschiffes über dessen Zentrum.
- b) Die Rotationsgeschwindigkeit wird angeglichen.
- c) Die Annäherung wird durch gleichzeitiges Zünden der nach unten schiebenden Thruster eingeleitet.
- d) Vor dem Auftreffen werden die nach unten ausstoßenden Thruster solange gezündet, bis die Annäherungsgeschwindigkeit fast auf Null gesunken ist. Das Auftreffen erfolgt dann sanft mit der noch verbliebenen Restgeschwindigkeit.
- f) Die Bolzenriegel der Magnetschlösser (
5.1.7 ) schieben sich unter der Halterungsgabel (5.1.1 ) hindurch über das Rohr des Außenringes (6 ) und befestigen somit das ankoppelnde Objekt.
- a) The docking object is placed at a fixed distance exactly parallel to the mothership or the station or the object or the spacecraft over its center.
- b) The rotation speed is adjusted.
- c) Approaching is initiated by simultaneous firing of the thrusters pushing down.
- d) Prior to impact, the thrusters that fire downwards are ignited until the approach speed has dropped to almost zero. The impact then gently with the remaining residual speed.
- f) The bolts of magnetic locks (
5.1.7 ) slide under the support fork (5.1.1 ) through the tube of the outer ring (6 ) and thus secure the coupling object.
Bei einem späteren Ablegen werden die Riegel der Magnetschlösser wieder eingezogen und das Tochterobjekt kann seine Thruster starten und zunächst gerade nach oben beschleunigen bevor es dann in die gewünschte Richtung abdreht.at a later one The locks of the magnetic locks are retracted again and put down The daughter object can start its thruster and initially straight accelerate upwards before turning it in the desired direction.
„Fliegender
Weltraum-Käscher” als Weltraumschrott-
und Trümmersammler,
zur Erhöhung
von Satelliten-Orbits mit Schleppnetz bzw. -Sack sowie als Fangeinheit
für Mass-Driver-Transport – s.
Wegen Impactgefahr sollte die Umgebung von Weltraumeinrichtungen, wie z. B. Solarstrom-Weltraumkraftwerken oder Raumstationen, sowie auch häufig benutzte Flugbahnen besonders vor herumfliegenden Trümmern, Weltraumschrott und ähnlichem geschlitzt werden.Because of Impact hazard should be the environment of space facilities, such as z. As solar power space power stations or space stations, as well as often used trajectories especially in front of flying debris, space junk and the like be slotted.
Die beste Möglichkeit, ist sicherlich derartige Trümmer nicht entstehen zu lassen. Dies ist jedoch nicht immer möglich. Ein guter Kompromiß wäre sicherlich, die Verursacher zu verpflichten, ihren Schrott bzw. Ihre Trümmer zumindest in der Umgebung der Erde selbst zu entsorgen, bzw. die Entsorgung durch hierzu beauftragte Einrichtungen zu bezahlen.The best possibility, is certainly such debris not to arise. However, this is not always possible. One good compromise would certainly be to oblige the polluters to at least their scrap or their debris to dispose of in the vicinity of the earth itself, or disposal to pay by appointed institutions.
Eine einfache Möglichkeit, derartige Aufgaben zu verrichten, wäre ein Flugring-Raumfahrzeug, das aus kaum mehr besteht, als aus einem Antriebsring und ein in diesen eingehängtes Netz oder eine sackförmige bzw. käscherförmige Sammeltasche, mit dem das Raumfahrzeug den Weltraumschrott einsammelt.A easy way To accomplish such tasks would be a flying ring spacecraft that out hardly exists any more, than from a drive ring and into this one hinged Net or a bag-shaped or collector bag, with which the spacecraft collects the space junk.
Steuerung, Empfangs- und Sendeeinheiten sowie Kameras dieses Raumfahrzeuges wären mit entsprechenden Halterungen ähnlich wie die Thrustereinheiten am Aussenring angebracht.Control, Receiving and transmitting units and cameras of this spacecraft would be with similar brackets similar as the Thrust units attached to the outer ring.
Solange der fliegende Käscher vorwärts beschleunigt, werden die gefangenen Objekte durch den Beschleunigungsdruck im Netz gehalten.So long the flying butcher forward accelerated, the trapped objects are accelerated by the pressure kept in the network.
Beschleunigt der Käscher plötzlich in die Gegenrichtung, was ihm ohne weiteres durch die gegenläufige Ausrichtung der Doppelthrustereinheiten möglich ist, bewegen sich die eingefangenen Objekte mit der bisherigen Geschwindigkeit weiter in die bisher eingehaltene Richtung und verlassen das Netz/den Käscher wieder.faster the butcher suddenly in the opposite direction, which easily gives him the opposite direction the double tube units possible is, the captured objects move at the previous speed continue in the direction previously followed and leave the network / the Käscher again.
Somit könnte der Weltraumschrott elegant z. B. durch Kollisionskurs in Richtung Mond gestossen und damit auf diesen entsorgt werden, während der Käscher seinen Kollisionskurs beendet und weiteren Schrott zur Entsorgung sammelt.Consequently could the space junk elegant z. B. by collision course in the direction Moon be encountered and thus disposed of on this, while the Käscher finished his collision course and further scrap for disposal collects.
Für ein derartiges Fahrzeug wäre es bei entsprechender Größe auch kein Problem, Satelliten „einzufangen” und anschließend auf einen anderen Orbit zu transportieren, also meistens um die Orbitbahn wieder zu erhöhen.For such a Vehicle would be it with appropriate size also no problem catching satellites and then on to transport another orbit, ie mostly around the orbit track to increase again.
Gegenüber dem nachstehend noch beschriebenen von der Firma Orbital Recovery vorgesehenen Andockvorgang, bei dem das andockende Recovery Raumfahrzeug sich an einem Satelliten ohne hierfür vorgesehene Andockeinrichtung befestigen muss, bestünde hierbei nicht die Gefahr eines Abdriftens bzw einer nicht mehr beherrschbaren Rotation des Satelliten.Compared to the hereinafter described by Orbital Recovery Docking process where the docking recovery spacecraft itself on a satellite without this provided docking device must attach, this would be not the risk of drifting or unmanageable Rotation of the satellite.
Eine andere Option ist die Einfügung eines Netzes/Sackes/Käschers als Funktionseinheit in den Innenring eines Solarseglers bzw. Raumfahrzeuges. Durch Verwendung eines Solarseglers wird die Einsatzdauer erheblich erhöht, bevor der Ersatz der aufgebrauchten Thrustereinheiten (mit dem damit zusammenhängenden Treibstofftank) erforderlich ist.A another option is the insertion a net / sack / cashier as a functional unit in the inner ring of a solar glider or spacecraft. By using a solar glider, the duration of use is considerable elevated, before the replacement of the spent Thrustereinheiten (with the so related Fuel tank) is required.
Als Material für das Schleppnetz bzw. den Schleppsack wird ein Gewebe aus Carbon-Nanotube-Fasern (CNT) vorgeschlagen, mindestens jedoch carbonfaserverstärktes Kompositgewebe.When Material for the trawl or tow bag becomes a web of carbon nanotube fibers (CNT) proposed, but at least carbon fiber reinforced composite fabric.
Der Vorteil dieser Käscher-/ und Sack-Raumfahrzeuge besteht in der einfachen Möglichkeit, durch Ansteuern Material bzw. Objekte einzusammeln und ggf. zu entsorgen, ohne das hierfür besondere Sammelgerätschaft wie z. B. Roboterarme verwendet werden müßten.Of the Advantage of this crusher / and sack spacecraft is the easy way by collecting material or objects and, if necessary, disposing of them, without that special collection equipment such as B. robot arms would have to be used.
Eine weitere Verwendungsmöglichkeit eines derartigen fliegenden Käschers/Sackes wäre die Aufnahme und der Transport von z. B. auf Asteroiden oder auf Monden gewonnener Rohstoffe.A further use such a flying laundry bag / sack that would be Recording and transport of z. B. on asteroids or moons recovered raw materials.
So könnte das SSI-Mass-Driver Konzept, bei dem ferromagnetische Objekte bzw. Rohstoffe mit Hilfe magnetischer Schienen in den Weltraum geschleudert werden, in einem derartigen Käscher, der die geschleuderten Objekte an seinem Zielort wieder einfängt, seine ideale Ergänzung finden.So could the SSI mass driver concept, in which ferromagnetic objects or Raw materials hurled into space using magnetic rails be, in such a chipper, who retrieves the hurled objects at his destination, his ideal supplement Find.
So könnten geförderte Erze, bzw. metallhaltige Gesteine vom Ursprungsort zum Bestimmungsort oder zu einem Verteilungsknoten befördert werden, ohne dass hierfür Raumfahrzeuge erforderlich wären.So could funded Ores, or metal-bearing rocks from the place of origin to the destination or to a distribution node without having spacecraft would be required.
Eine weitere Möglichkeit wäre das Mass-Driver Schleudern von magnetischen Material-Containern um z. B. staub- und sandartige Rohstoffe zu befördern. Ein wesentlicher zusätzlicher Vorteil ist, dass diese Container auch nichtmagnetische Materialien transportieren können und das sie mit einem Sender und ggf. einem rudimentären Thrusterantrieb ausgestattet sein könnten, der sowohl die Positionsbestimmung als auch das Einfangen vereinfacht.A another possibility would be that Mass-Driver Slings of magnetic material containers around z. For example, to transport dust and sand-like raw materials. An essential additional The advantage is that these containers also non-magnetic materials can transport and that with a transmitter and possibly a rudimentary thruster drive could be equipped which simplifies both position determination and trapping.
Trägerschiff mit Innenring als Reparatur- und Wartungseinheit sowie Schleppeinrichtungshipborne with inner ring as repair and maintenance unit as well as towing device
Ein mit einem Innenring versehenes Raumfahrzeug bzw. Solarsegler könnte mit einer flugfähigen Reparatureinheit ausgestattet, als Werkstatteinheit dienen. Diese würde aus einem flugfähigen Thrusterring mit darin eingepaßten Werkzeug-/Ersatzteil- und Abfall-Container bestehen, auf den der Oberkörper eines Reparatur-Roboters aufgesetzt ist.One equipped with an inner ring spacecraft or solar glider could with a flyable Repair unit equipped to serve as a workshop unit. These would out a flyable Thruster ring with fitted in it Tool / spare parts and waste containers exist on which the upper body a repair robot is attached.
Dieser Reparatur-Roboter hätte vorzugsweise 4 Arme, da er im freien Raum Reparaturen bzw. Wartungsarbeiten (z. B. Austausch der Thrustereinheiten) vornimmt, bei denen er sich am Reparatur-Gegenstand mit zwei Armen festhält und dabei mit den beiden anderen Armen und Händen repariert.This Repair robot would have preferably 4 arms, as he has outdoor repairs or maintenance (eg, replacement of the thruster units) in which he is holds on the repair object with two arms and with the two other arms and hands repaired.
Das zweite Armpaar ist deshalb so wichtig, weil im schwerelosen Raum jede noch so geringfügige Berührung ein Abstoßen vom zu wartenden bzw. zu reparierenden Objekt bewirken kann und auch die Möglichkeit gegeben sein muss, um Gegendruck auszuüben.The second pair of arms is so important because in the weightless room every little thing contact a push off can cause the object to be serviced or repaired and also the possibility must be given to exercise back pressure.
Sicherlich wäre auch eine Befestigung durch Leinen, Anker, Magnetleinen u. ä. denkbar. Die Lösung mit dem zweiten Armpaar und flugfähigem Untersatz scheint jedoch die praktischste zu sein.Definitely would be too an attachment by lines, anchors, magnetic lines u. Ä. conceivable. The solution with the second arm pair and flyable But subset seems to be the most practical.
Ein weiteres Erfordernis für eine menschengesteuerte robotische Reparatur-Einheit wären zwei Kameras, die an einem kopfartigen Gebilde angebracht sind. Hierdurch könnte ein menschlicher Seheindruck für die Fernsteuerung mittels Virtual Reality Steuerung durch menschliche Astronauten entstehen.One further requirement for a human-controlled robotic repair unit would be two Cameras attached to a head-like structure. hereby could a human visual impression for the Remote control by means of virtual reality control by human Astronauts arise.
In erster Linie ist diese Wartungseinheit dafür gedacht, Einheiten einer Raumflotte aus Solarseglern und Raumfahrzeugen mit Thrusterring nach diesem Patentantrag zu warten, insbesondere also die steckbaren Thrustereinheiten nach dem Vorantrag auszutauschen und da diese gleichzeitig mit einem Tank versehen sind, hierdurch gleichzeitig „nachzutanken”.In First and foremost, this maintenance unit is meant to be one of a kind Space fleet of solar gliders and spacecraft with thruster ring to wait for this patent application, in particular so the pluggable thruster units to exchange after the pre-application and since this at the same time with a Tank are provided, thereby simultaneously "refuel".
Auch das Betanken von mit einem außen liegenden Tankanschluss versehenen größeren Thrustereinheiten könnte durch derartige Wartungsroboter mit Thrusterring vorgenommen werden.Also refueling with an outside lying tank port provided larger thruster units could through Such maintenance robots are made with thruster ring.
Im Idealfall würden also die Einzeleinheiten einer Raumflotte nicht mehr zur Wartung oder zur Treibstoffaufnahme zu einer Raumstation zurückkehren, sondern sie würden von dem Wartungsschiff das gleichzeitig ein Ersatzteillager darstellt, am Einsatzort aufgesucht. Durch Warten mehrerer Schiffe, die sich in räumlicher Nähe zueinander befinden, könnten daher Rückkehr-Zeiten eingespart werden.in the Ideally would So the individual units of a fleet no longer for maintenance or return to a space station to pick up fuel, but they would from the maintenance ship, which also represents a spare parts warehouse, visited on site. By waiting for several ships that become in spatial Close to each other could be therefore return times be saved.
Auf dem Trägerschiff mitgeführte Ersatzteile, wie z. B. Solarzellen, Thrustereinheiten, Solarsegelstoff und Ringsegmente lassen eine weitere Verlängerung der Einsatzdauer zu.On the carrier ship entrained Spare parts, such. As solar cells, thruster units, solar sail and Ring segments allow for a further extension of the service life.
Sollte die Notwendigkeit bestehen, Objekte abzuschleppen, könnte auch der Einsatz von 3 ineinander gestaffelten Einheiten erfolgen, z. B. zwei Solarsegler und die Reparatur-Funktions-Einheit, wobei die Reparatur-Einheit die Kopplung der größten Einheit mit dem Abschleppgut vornimmt und dann wieder mit dem zweiten kleineren Thrustersegler koppelt und separat den Rückweg antreten kann.Should the need to tow objects could also be the use of 3 staggered units take place, for. B. two solar gliders and the repair-function unit, the Repair unit the coupling of the largest unit with the towing and then again with the second smaller Thrustersegler coupled and separately the way back can compete.
Verwendung des Innenringes für Weltraumschlepper (space tug) und LadungstransportUse of inner ring for space tractors (space tug) and charge transport
Durch den Innenring, der bei sehr großen Einheiten durchaus auch beträchtliche Ausmaße einnehmen kann, (etwa ein 1000 m Raumschiff mit 100 m oder 200 m Innenring) ist es möglich, Objekte, z. B. Satelliten oder kleine Asteroiden in das Zentrum des Raumschiffes einzuspannen und in eine andere Richtung zu beschleunigen ohne das die im Ring gehaltenen Objekte auf einmal ein Eigenleben entwickeln.By the inner ring, which is very large Units quite considerable dimensions can take (about a 1000 m spaceship with 100 m or 200 m Inner ring) it is possible Objects, e.g. Satellites or small asteroids in the center of the spaceship and accelerate in a different direction without the objects held in the ring all at once a life of their own develop.
Der Innenring bietet somit durch die sichere Befestigung des Ladegutes die Möglichkeit, das Raumfahrzeug auch mit aufgenommener Last komplikationslos zu lenken.Of the Inner ring offers thus by the secure attachment of the cargo the possibility, the spacecraft also with recorded load without complications to steer.
Bei der Lenkung ist gerade der große Hebel, den die Thruster am Außenring des Raumfahrzeuges bei Unterbringung der Ladung im Zentrum besitzen, behilflich. Unterstützt wird eine derartige Einspannaktion durch die Verwendung von am Innenring angebrachten Seilwinden mit entsprechendem Haltewerkzeug, wie z. B. Seile, Gurte, Magnete, Halteringe, Karabinerhaken, u. ä., wobei die Winden durch entsprechendes Anziehen für eine stramme Spannung sorgen können.at the steering is just the big one Lever the thruster on the outer ring of the spacecraft when the cargo is in the center, help. supports Such a clamping action by the use of the inner ring mounted winches with appropriate holding tool, such. As ropes, straps, magnets, retaining rings, snap hook, u. Ä., where the winches provide a tight tension by appropriate tightening can.
Innenring-Seilwinden mit unterschiedlichen
Funktionen (
In
Die Aufnahme von vier unterschiedlich ausgestatteter Winden erfolgte nur zur Verdeutlichung der verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten.The Recording of four differently equipped winches took place only to illustrate the different uses.
Sinnvoller ist es selbstverständlich, mindestens zwei, idealerweise 4 gleichartige Winden zur sicheren Befestigung im Inneren der Struktur zur Verfügung zu haben. Durch entsprechendes Anziehen der Winden, so dass für jede einzelne eine gleichmäßige Spannung entsteht, können die zu transportierenden Lasten sicher und ohne bei Kursänderungen bzw. Beschleunigungen unkontrolliert umherzuschlagen, eingespannt werden.meaningful it goes without saying at least two, ideally 4 identical winches for secure attachment inside the structure available to have. By appropriate tightening of the winds, so for each one a uniform tension arises, can the loads to be transported safely and without changing the course or accelerations uncontrollably to beat around, clamped become.
Ein Transport- bzw. Containerschiff wäre z. B. mit mindestens 4 Karabinerhakenwinden, die im Abstand von 90 Grad am Innenring angebracht sind, ausgestattet.One Transport or container ship would be z. B. with at least 4 snap hook winches, which are mounted at a distance of 90 degrees to the inner ring, equipped.
Die
erste Seilwinde (
Bei der Winde rechts unten handelt es sich um einen Karabinerhaken, dessen Schließteil in diesem Fall nicht an der Seite, sondern oben öffnet. Gedacht ist hierbei hauptsächlich an das Aufnehmen von Weltraum-Transportbehältern mit Außenring bzw entsprechenden hierfür vorgesehenen Halterungen zur Befestigung der Haken.at the winch at the bottom right is a snap hook, its closing part in this case not on the side, but opens up. Thought is here mainly to picking up outer space transport containers or corresponding thereto Provided brackets for attaching the hook.
Diese Möglichkeit der einfachen (sogar robotisch gesteuerten) Lastenaufnahme und Befestigung ist einer der wichtigsten Vorteile derartiger mit Antriebs-Außen- und Andock-Fracht-Innenring ausgestatteten Solarsegler/Raumfahrzeuge gegenüber den riesigen, quadratischen Masten-Solarseglern zum Ladungstransport, die in den bisherigen Solarseglerdesigns verwendet wurden.These possibility simple (even robotic) load handling and attachment is one of the main advantages of such with external drive and Docking cargo inner ring equipped solar glider / spacecraft across from the giant, square pole solar gliders for cargo transport, which were used in the previous solar sailer designs.
Der Erfinder/Autor kann sich nicht vorstellen, wie die Aufnahme, bzw. das Entlassen von Ladung bei einem derartigen riesigen Mastensegler erfolgen soll, ohne das das Raumfahrzeug durch umherschlagende Ladung gefährdet wird, insbesondere durch Bruchgefahr der Mastlager oder Gefahr der Beschädigung des Solarsegels.Of the Inventor / author can not imagine how the recording, or the discharge of cargo in such a huge pylon sailor should be done without the spacecraft by jumping cargo endangered is, in particular by risk of breakage of the mast bearing or risk of damage of the solar sail.
Auch wenn sich diese Probleme evtl. durch entsprechende Navigation und Bewegung des Raumfahrzeuges meistern lassen könnten, würde die hierfür erforderliche Logistik insbesondere bei aus großer Entfernung gesteuerten Raumfahrzeugen die Handhabung nur unnötig erschweren.Also if these problems may be due to appropriate navigation and Could master the movement of the spacecraft, would require the necessary Logistics, especially when operated from a distance Spacecraft make the handling only unnecessarily difficult.
Die genannte Einspannmöglichkeit ist auch aus anderen Gründen nicht zu unterschätzen. So hat z. B. die US-Firma Orbital Recovery ein Konzept erarbeitet, um Satelliten, deren Treibstoffvorrat zu Ende geht und deren Orbit sich immer mehr der Erde nähert, wieder auf einen erdferneren Orbit zu versetzen (GLES (TM) – Geosynch Spacecraft Life Extension System).The named clamping possibility is also for other reasons not to underestimate. So z. For example, the US company Orbital Recovery has developed a concept, Satellites whose fuel supply is ending and their orbit more and more approaching the earth, to move to a more remote orbit (GLES (TM) - Geosynch Spacecraft Life Extension System).
Dies könnte lt. Aussagen von Orbital Recovery die durchschnittliche Lebensdauer eines Satelliten von 15 Jahren auf 25 Jahre verlängern, was bei den nicht unerheblichen Kosten für Herstellung und Launchen eines Satelliten eine deutliche Kosteneinsparung bedeuten würde.This could According to statements by Orbital Recovery the average lifespan of a satellite from 15 years to 25 years, which is not insignificant costs for Making and launching a satellite a significant cost savings would mean.
Hierfür wurde ein Ionen-Thruster getriebenes Raumfahrzeug konstruiert, für das offensichtlich laut Internetseiten der Firma noch ein Patentantrag anhängig ist.For this was an ion thruster engineered spacecraft constructed for the obvious according to internet pages of the company still a patent application is pending.
Dieses Fahrzeug soll sich an den zu schleppenden Satelliten anheften, diesen mit Hilfe des Ionen-Antriebes auf den vorgesehenen Orbit schleppen und auch weiterhin bis zum Ablauf der Benutzungsdauer an diesem als Ersatzantriebseinheit befestigt bleiben.This Vehicle should attach to the satellite to be towed, this with the help of the ion drive to the intended orbit and continue until the end of the period of use at this remain attached as a replacement drive unit.
Das Kopplungsmanöver ist nach Ansicht von Experten lt. NewScientist.com jedoch nicht gerade ungefährlich, ein kleiner Stoß könnte den Satelliten derart in Drehung versetzen, dass er unkontrolliert rotiert. Das Schleppfahrzeug, welches nicht mit Haltemöglichkeit versehen ist, wäre in einem solchen Fall hilflos und die Mission gescheitert.The link-up However, according to experts according to NewScientist.com is not just safe, a little push could do that Turn the satellite in such a way that it rotates uncontrollably. The towing vehicle, which is not provided with a holding option, would be in one helpless and the mission failed.
Ein Antriebsring-Raumfahrzeug mit Andockring würde bei einem ähnlichen Einsatz zumindest die Kopplung vereinfachen, da das Einspannen eines Satelliten von mehreren Seiten mittels der am Ring befestigten Seilwinden möglich wäre und ein allerdings noch zu entwickelnder Roboter auf der Service-Funktionseinheit mit seinen vier Armen mit einer kritischen Situation besser umgehen könnte.One Drive ring spacecraft with docking ring would be at a similar Use at least simplify the coupling, since the clamping of a Satellites from several sides by means of rope winches attached to the ring possible would be and However, a robot still to be developed on the service unit better deal with a critical situation with his four arms could.
Eine
weitere Möglichkeit
wäre, das
Schleppfahrzeug mit flugfähigen
Halte(insbesondere Elektromagneten) bzw. Greifvorrichtungen zu versehen,
die an den Enden der Seile/Gurte der Seilwinden befestigt sind. In
Es handelt sich hierbei wieder um einen allerdings kleineren Flugring, der bereits im Vorantrag behandelten Bauart. Ein derartiger Flugring könnte z. B. auch einem Astronauten helfen, an einen gewünschten Einsatzort zu gelangen. Er wird einfach durch Einziehen der Seilwinde an den Innenring gezogen und dort ggf. noch unterstützt durch Elektro-Magnethalter solange am Ring gehalten, bis er zum Einsatz kommt.It this is again a smaller flying ring, the type already discussed in the pre-proposal. Such a flying ring could z. B. also help an astronaut to a desired To get to the place of use. It is easy by pulling the winch pulled on the inner ring and there possibly still supported by Electric magnet holder held on the ring until it is used comes.
Die einfachste Art der Kopplung scheint die elektromagnetische zu sein. Daher ist es sinnvoll, wenn die Windenflugeinheit mit einem schaltbaren Elektromagneten und das Transportgut selbst magnetisch oder zumindest mit magnetischen Ankopplungsflächen, die an den hierfür günstigsten Stellen angebracht sind, ausgestattet ist.The The simplest type of coupling seems to be the electromagnetic. Therefore, it is useful if the winch flying unit with a switchable Electromagnet and the transported material itself magnetic or at least with magnetic coupling surfaces, the at the for this best Bodies are attached, equipped.
Der Ankopplungsvorgang erfolgt dann durch Annäherung der Windenflugeinheiten an das Transportgut, Einschalten des Elektromagneten und Kontaktaufnahme. Durch Anziehen der Winden bis zur gewünschten Transportspannung wird das Transportgut dann während des Transportes im Innenring gehalten.Of the Coupling process then takes place by approaching the winch flying units to the cargo, switching on the electromagnet and contact. By tightening the winches to the desired transport voltage is the cargo then during the transport held in the inner ring.
Anschließend kann es dann wieder entlassen oder sogar zunächst durch die Windenflugeinheiten an ihren Bestimmungspunkt befördert werden (falls sich dieser im Weltraum befindet).Then you can then dismiss it again or even first through the winch flying units transported to their destination (if it is in space).
Der Erfinder geht hierbei davon aus, das bei Verwendung von Ionen-Thrustern an den Flugringen der Windenflugeinheiten weder Schaden am Transportgut noch am Raumtransportfahrzeug entsteht, weil im Gegensatz zu chemischen Antrieben nur geladene Teile (z. B. aus Xenon-Gas) anstelle von gezündetem Treibstoff ausgestoßen werden.Of the Inventors assume that when using ion thrusters on the flying rings of the winch flying units neither damage to transported goods still arises at space transport vehicle, because in contrast to chemical Drives only charged parts (eg from xenon gas) instead of ignited Fuel ejected become.
Als Material für die Seile/Faden/Gurte der Seilwinden schlage ich vor, das hierfür Carbon Nanotube-(CNT)Materialien verwendet werden, die bereits heute (z. B. durch die französische Firma Nanoledge) industriell hergestellt werden.When Material for I propose the ropes / thread / straps of the winches, this carbon Nanotube (CNT) materials are used already today (eg. B. by the French Company Nanoledge) are manufactured industrially.
Dieses Material ist unvorstellbar reißfest, weltraumtauglich und zudem noch elektrisch leitend.This Material is incredibly tear-resistant, Space suitable and also still electrically conductive.
So könnte z. B. mit einem CNT-Faden von Nähgarnstärke auf der Erde ein Auto in der Luft gehalten werden (Quelle Edwards/Westling „The Space Elevator”).So could z. B. with a CNT thread of sewing thread strength Earth's a car will be kept in the air (source Edwards / Westling "The Space Elevator ").
Dies ist natürlich im Weltraum (und auf gravitationsarmen Asteroiden) vollkommen ausreichend, da im Weltraum keine Gravitation zu überwinden ist, so das ein derartiger „Bindfaden” Objekte ziehen bzw halten könnte, die auf der Erde tausende von Tonnen wiegen würden.This is natural in space (and on gravitational asteroids) perfectly adequate, since there is no gravity to overcome in space, such a "string" of objects could pull or hold, which would weigh thousands of tons on earth.
Zudem kommt die elektrische Leitfähigkeit gerade recht, um den für den Elektromagneten erforderlichen Strom zu leiten.moreover comes the electrical conductivity just right, for the to conduct the electromagnet required current.
So könnte z. B. ein verzwirnter Faden aus mindestens zwei CNT Strängen erzeugt werden, von denen mindestens einer oder ggf. auch beide elektrisch isoliert sind, damit die erforderlich positive und negative Spannung über die Fäden vom Raumschiff zu den Elektromagneten der Windenflugeinheiten geführt wird.So could z. B. generates a verzwirnter thread from at least two CNT strands of which at least one or possibly both are electrically are isolated so that the required positive and negative voltage across the Threads from the Spaceship is led to the electromagnets of the winch flying units.
Ersatz der Halte- und Tragegurte (
Nicht nur (aber auch) die o. a. enorme Widerstandsfähigkeit des Nanotube-Materials, sondern auch die zu erwartenden geringen mechanischen Belastungen, haben den Entwickler dazu gebracht, sein ursprüngliches Konzept der Gurtbefestigungen im Thrusterring noch einmal zu überdenken.Not only (but also) the o. a. enormous resistance of the Nanotube material, but also the expected low mechanical loads, have brought the developer to his original concept of belt fittings reconsider in the thruster ring.
Die Gurte haben ihre Vorteile, z. B. eine unvorstellbare Haltbarkeit, die Verwendbarkeit bewährter Gurtbefestigungstechnologien (Ratschen, Spanner, etc.) und auch die Chance, das ein Gurt selbst bei Impacten mit Micro-Meteoren nicht vollständig zerstört wird, weil wenige dieser Meteore einen größeren Durchmesser als 2 cm haben (The Space Elevator, Seite 27).The Belts have their advantages, eg. B. an unimaginable durability, the usability of proven belt fastening technologies (Ratchets, tensioners, etc.) and also the chance of having a strap itself is not completely destroyed by micro-meteors, because few of them Meteors a larger diameter than 2 cm (The Space Elevator, page 27).
Nanotubes haben eine theoretische maximale Zugfestigkeit von 3000 Tonnen je Quadratzentimeter (The Space Elevator Seite 9), dies entspricht einem 1 mm dicken Gurt von 10 cm Breite.nanotubes have a theoretical maximum tensile strength of 3000 tons each Square centimeter (The Space Elevator page 9), this corresponds a 1 mm thick belt of 10 cm width.
Selbstverständlich kann diese theoretische Stärke (noch) nicht erreicht werden, jedoch rechnen die Autoren dieses Sachbuches für das Kabel ihres Space Elevators mit immerhin noch 1327 Tonnen Tragfähigkeit je cm2 Stärke.Of course, this theoretical strength can not (yet) be achieved, but the authors of this non-fiction book calculate for the cable of their Space Elevator with at least 1327 tons load capacity per cm 2 strength.
Ist es jedoch außer bei schnell rotierenden Gebilden wie der im Vorantrag behandelten Rotationsschleuder unbedingt nötig, eine derartige Haltbarkeit im Weltraum zu fordern?is it except, however in the case of fast-rotating structures such as those dealt with in the pre-proposal Rotary spinner absolutely necessary, to demand such a durability in space?
Und dies in einer Umgebung in der tonnenschwere Massen kein, bzw kaum ein Gewicht haben oder sich im Zustand des freien Falles befinden und die regelmäßige Belastung der Struktur überdies noch durch das geringe Beschleunigungsvermögen der verwendeten Solarsegel und Ionen-Thruster-Antriebe begrenzt ist.And this in an environment in the tons heavy masses no, or hardly have a weight or are in free fall condition and the regular load the structure moreover even by the low acceleration capacity of the solar sails used and ion thruster drives is limited.
Für ein Forschungsraumschiff, das ausschließlich im Weltraum eingesetzt wird und nur die erforderlichen wissenschaftlichen Instrumente und Solarzellenanlagen zur Stromerzeugung als Nutzlast befördert, sicherlich nicht.For a research spaceship, that exclusively is used in space and only the required scientific Instruments and solar cell systems for power generation as payload promoted certainly not.
Wie würde das Ganze aussehen bei einem Lander, der auf einem Asteroiden landet und dort Rohstoffe gewinnt und wieder abtransportiert?As that would be Whole look at a lander landing on an asteroid and there gains and removes raw materials?
Nehmen wir als Beispiel einen größeren Asteroiden oder den Marsmond Phobos der z. B. eine für einen Kleinplaneten bereits recht respektable Schwerkraft von einem Tausendstel der irdischen Schwerkraft entwickelt.To take as an example, a larger asteroid or the Marsmond Phobos the z. B. one for a minor planet already quite respectable gravity of one-thousandth of the earthly Gravity developed.
Eine gewonnene und vom Asteroiden abtransportierte Rohstoffmenge von einer Erden-Tonne hätte ein Asteroiden-Gewicht von lediglich einem kg..A and extracted from the asteroid raw material amount of An earth bin would have one Asteroid weight of only one kg ..
Selbst ein „normaler” Carbonfaser Bindfaden von 1 mm2 Stärke (mit einer möglichen Zugbelastung von 210 to je Quadratzentimeter, also 2,10 to je qmm) wäre hoffnungslos überdimensioniert, um diese Last bei einem Start zu halten.Even a "normal" carbon fiber twine of 1 mm 2 thickness (with a possible tensile load of 210 tons per square centimeter, so 2.10 to per qmm) would be hopelessly oversized to keep this load at a start.
Die Idee ist daher das Design des Kopfes eines Badmintonschlägers auf die hier behandelten Raumfahrzeuge mit Thrusterring zu übertragen.The Idea is therefore the design of the head of a badminton racket to transmit the here treated spacecraft with thruster ring.
Das heißt, der Thrusterring erhielte eine netzartige Bespannung mit sich kreuzenden (idealerweise rechtwinklig kreuzenden) Fäden.The is called, the thruster ring would receive a net-like covering with intersecting (ideally crossing at right angles) threads.
Die Spannung dieser Fäden würde eine relativ rigide Fläche abgeben, auf der nahezu beliebig an allen Stellen der Ebene, Nutzlast befestigt werden kann (z. B. durch einfaches Festbinden und Verknoten, jedoch auch unter Verwendung entsprechender Beschläge, wie z. B. Greifhaken).The tension of these threads would give off a relatively rigid surface on which payload can be attached almost anywhere on the plane (eg, by simply tying and knotting, but also using appropriate fittings, such. B. gripping hook).
In der Regel würde dies derart erfolgen, das Solarsegel und Solarzellen auf der einen meist der Sonne zugewandten Seite befestigt sind, während die restliche Nutzlast auf der Unterseite der Bespannung untergebracht ist.In usually would this is done in such a way, the solar sail and solar cells on the one mostly the sun-facing side are fixed while the remaining payload housed on the underside of the fabric is.
Allerdings wäre der Rahmen in diesem Fall der idealerweise regelmäßig runde Thrusterring. Durch das Rohr dieses Ringes müssten vollständig durch beide Wände durchgehende Löcher, die etwas weiter sind als der Durchmesser des Fadens, gebohrt sein.Indeed would be the Frame in this case the ideally regular round thruster ring. By the tube of this ring would have to Completely through both walls through holes, which are slightly wider than the diameter of the thread, be drilled.
Der Faden hätte jeweils an einem Ende eine Verdickung bzw. einen Knoten und würde am äußeren Loch der äußeren Rohrwand eingefädelt, durch das parallele Loch auf der inneren Seite der Rohrwand ebenfalls hindurchgeführt und auf der anderen Seite des Ringes zunächst durch die innere Rohrwand und dann durch die äußere Rohrwand nach außen gezogen und dort idealerweise gespannt verknotet.Of the Thread each at one end a thickening or a knot and would at the outer hole the outer pipe wall threaded, through the parallel hole on the inner side of the pipe wall as well passed and on the other side of the ring, first through the inner tube wall and then through the outer tube wall outward pulled and knotted there, ideally curious.
Durch die separate Verknotung jedes einzelnen Fadens wäre selbst bei Zerstörung einzelner Fäden durch Meteoriten-Impact weiterhin eine gewisse Festigkeit der Struktur gegeben, solange nicht der Außenring ebenfalls beschädigt wird.By the separate knot of each thread would be even in the destruction of individual Threads through Meteorite impact continues to have a certain strength of structure given, as long as not the outer ring as well damaged becomes.
Auch bei der Bespannungstechnik könnte auf Erfahrungen bei der Bespannung von Badminton-Schlägern durch Verwendung ähnlicher Gerätschaften und Techniken zurückgegriffen werden.Also in the stringing technique could on experiences in the covering of badminton rackets by Use similar equipment and techniques are used become.
So hat es sich bewährt zunächst sämtliche parallel liegenden Sehnen einzuspannen und sodann die kreuzenden Sehnen von oben gesehen jeweils abwechselnd unter sodann über der nächsten und dann wieder unter der übernächsten Sehne usw hindurchzufädeln, wodurch sich eine nach allen Seiten verstärkende Bespannung ergibt, die auftretende Punktbelastungen zu einem großen Teil auf die Gesamtstruktur ableitet und verteilt.So it has proven itself first all clamp in parallel tendons and then the intersecting Tendons seen from above alternately below then over the next and then again under the second tendon to thread through, resulting in a reinforcing on all sides string, the occurring point loads to a large extent on the overall structure derived and distributed.
Welchen Sinn hat nun die Verwendung von Fäden anstelle der im Vorantrag vorgeschlagenen Gurte zur Erzeugung der erforderlichen Trage- und Haltestruktur zur Nutzlastbefestigung?Which Sense now has the use of threads instead of in the pre-proposal proposed straps to produce the required carrying and Support structure for payload attachment?
Durch die Verwendung von Fäden kann das Gesamtgewicht einer derartigen Haltestruktur noch einmal deutlich reduziert werden, insbesondere wenn es sich um größere Einheiten handelt.By the use of threads can the total weight of such a support structure again be significantly reduced, especially when it comes to larger units is.
Weniger Gewicht der Grundstruktur bei gleichzeitiger Beibehaltung der Funktionalität bedeutet jedoch eine höhere Beschleunigung, sowie hierdurch eine höhere Endgeschwindigkeit bei gleicher zur Verfügung stehenden Beschleunigungskraft und/oder die Möglichkeit zusätzliche Nutzlast mitführen zu können.Fewer Weight of the basic structure while maintaining functionality means but a higher one Acceleration, and thereby a higher final speed same available standing acceleration force and / or the possibility of additional Carry payload to be able to.
Gerade z. B. bei Solarseglern, die mit sehr niedrigen Beschleunigungskräften auskommen müssen, zählt jedes eingesparte Kilogramm besonders.Just z. As in solar gliders, which manage with very low acceleration forces Everybody counts especially kilograms saved.
So würde z. B. allein ein 100 m langer Gurt von 1 mm Stärke und einer Breite von 2 cm (0,001 m3) ein Erdgewicht von 4 kg bei der Verwendung von Graphite Fasern und ein Erdgewicht von 2,6 kg bei der Verwendung von CNT-Material haben.So z. For example, a 100 meter long belt of 1 mm thickness and a width of 2 cm (0.001 m 3 ) alone has a weight of 4 kg when using graphite fibers and an earth weight of 2.6 kg when using CNT material ,
Ein 100 m langer Faden von 0,5 mm2 Stärke (50 cm3) hätte jedoch nur ein Gewicht von ca. 100 g bei Graphite und 65 g bei Nanotube-Material (Dichte Graphite 2,0 G/cm3, Dichte CNT 1,3 G/cm3) und wäre immer noch für die Verwendung im schwerkraftlosen Weltraum und auf schwerkraftarmen Asteroiden erheblich überdimensioniert, denn der CNT Faden könnte immer noch nicht benötigte 6,635 to Material tragen.However, a 100 m long strand of 0.5 mm 2 thickness (50 cm 3 ) would only have a weight of about 100 g for graphite and 65 g for nanotube material (density Graphite 2.0 G / cm 3 , density CNT 1 , 3 G / cm 3 ) and would still be significantly oversized for use in gravity-free space and on low-gravity asteroids, as the CNT thread could still carry 6,635 tons of material that was not needed.
Selbst wenn die Zahl der verwendeten Fäden durch die Bespannungstechnik im Verhältnis zu einer Gurtbestückung noch deutlich erhöht würde, könnte immer noch Gesamtgewicht bei einer weiteren Reduzierung der Fadenstärke eingespart werden, obwohl gleichzeitig die auftretenden Lasten besser verteilt sind und die Befestigungsmöglichkeiten durch die höhere Zahl der Fäden zunehmen.Even if the number of threads used by the stringing technique in relation to a Gurtbestückung yet clearly increased would, could still total weight saved in a further reduction of the thread thickness although at the same time the occurring loads are better distributed are and the mounting options through the higher Number of threads increase.
Obwohl durch die o. a. Bespannungstechnik bereits eine sehr leichte Raumfahrzeugstruktur bei gleichzeitig hoher Stabilität möglich ist, sind noch weitere Optimierungsmöglichkeiten vorhanden, indem die Rohrquerschnitte noch weiter auf die tatsächlich bei bestimmten Einsatzformen zu erwartenden Lasten verringert und die Zahl der Fäden auf die tatsächlich benötigte Zahl zum sicheren Halt der Nutzlast verringert wird.Even though through the o. a. Stringing technology already a very light spacecraft structure with high stability at the same time possible is, there are other optimization options available by the tube cross sections still further to that actually with certain Einsatzformen expected loads reduced and the number of threads on actually needed Number for safe maintenance of the payload is reduced.
Derart optimierte Raumfahrzeug-Strukturen, bei denen auf alle unnötigen Strukturteile verzichtet wird und nur dort Masse eingesetzt wird, wo sie zur Erhaltung der Stabilität und zur Befestigung von Nutzlast auch tatsächlich gebraucht wird, erlauben insbesondere bei Fahrzeugen, die hauptsächlich zur Fortbewegung ohne Nutzlasttransport in größerem Ausmaß vorgesehen sind, eine deutliche Geschwindigkeitssteigerung.so optimized spacecraft structures in which all unnecessary structural parts is omitted and only there mass is used, where to preserve stability and for the attachment of payload is actually needed allow especially in vehicles, mainly for locomotion without payload transport provided to a greater extent are, a significant increase in speed.
Dies kann durchaus mit der Erhöhung der Effektivität der Datenspeicherung im Computerbereich durch Kompression verglichen werden.This may well with the increase the effectiveness Data storage in the computer area compared by compression become.
Ferromagnetische Befestigungsklammern als Befestigungshalter an HaltegurtenFerromagnetic mounting brackets as a mounting bracket on straps
Obwohl für „normale” Raumfahrzeuge bei der Nutzlastbefestigung das vorstehende Haltenetz- bzw. Bespannungs-Verfahren wegen der geringeren Masse in den meisten Fällen sicherlich die bessere Lösung sein dürfte, hat auch das Gurtbefestigungs-Verfahren z. B. bei riesigen Objekten weiterhin seine Berechtigung.Even though for "normal" spacecraft in the case of payload attachment, the above holding net or stringing method because of the lower mass in most cases certainly the better Be solution likely, also has the belt fastening method z. For example, it continues to be legitimate for giant objects.
Breite Streifen aus ferromagnetischem Material könnten genau an den gewünschten Stellen an den Befestigungs- und Haltegurten des Haltenetzes angebracht werden und würden es ermöglichen, Objekte magnetisch daran zu befestigen.width Strips of ferromagnetic material could be exactly to the desired Positions attached to the fastening and holding straps of the holding net become and would make it possible Magnetically attach objects to it.
Die Anbringung würde durch einfaches Pressen mit einer Quetschzange erfolgen. Ein denkbares Einsatzgebiet wäre z. B. die Befestigung von Solarzellen an den Haltegurten eines großen Solarstrom-Weltraumkraftwerkes.The Attachment would by simply pressing with a crimping tool. A conceivable one Field of application would be z. As the attachment of solar cells to the tethers of a large solar power space power plant.
(Privat-)wirtschaftliche Anwendungs-Möglichkeiten(Private) economic application possibilities
Während die bisherigen Entwicklungen in der Raumfahrt zwar wissenschaftliche und technologische Fortschritte auch in anderen Bereichen erbracht haben, sind mit Ausnahme der Verwendung von Satelliten für die Fernseh- und Nachrichtenübertragungen, sowie für militärische Anwendungen zunächst einmal kaum Applikationen entstanden, mit denen auf Gewinn ausgerichtete Wirtschaftsunternehmen Geld verdienen könnten, soweit sie nicht einfach Raumfahrtprodukte für öffentliche Auftraggeber herstellen.While the recent developments in space science though scientific and technological advances also in other areas except for the use of satellites for television broadcasting. and messaging, also for military Applications first once scarcely applications developed, with which for profit aligned Business enterprises could make money, if not easy Space products for public Produce client.
Für die Raumfahrtindustrie und Weiterentwicklung der Raumfahrt besteht immer die Gefahr, dass der Steuerzahler nicht mehr bereit ist, die enormen Summen in der gleichen Höhe weiter zu zahlen wie bisher.For the space industry and advancement of space travel there is always the danger that The taxpayer is no longer willing to pay the enormous sums of money same height continue to pay as before.
Insbesondere gilt dies z. B. bei Abstürzen von Raumfahrzeugen und Tod von Astronauten, sowie bei Krieg und Kriegsgefahr und dem damit verbundenen höheren Kapitalbedarf aber auch einfach bei wirtschaftlichen Abschwüngen und dadurch knapperen Finanzmitteln.Especially this applies z. B. crashes of spacecraft and death of astronauts, as well as in war and War danger and the associated higher capital requirement but also easy in economic downturns and thus more scarce Financial resources.
Um ein wirtschaftliches Disaster für die betroffenen Unternehmen und ihre Arbeitnehmer zu vermeiden, ist es daher dringend erforderlich, neue Betätigungsfelder für die Raumfahrtindustrie zu erschließen, die in absehbarer Zeit einen Gewinn versprechen.Around an economic disaster for to avoid the companies concerned and their employees, There is therefore an urgent need for new fields of activity for the space industry to open up which promise a profit in the foreseeable future.
Es ist aber auch erforderlich, die horrenden Kosten für einzelne Missionen zu senken, was durch den Einsatz wiederverwendbarer Raumfahrzeuge, die im Raum stationiert bleiben, (wie den hier vorgestellten Solarseglern) sowie der treibstoffsparenden Solarsegel-Technologie und der hier ebenfalls vorgestellten Modularisierung nach Meinung des Erfinders durchaus möglich wäre.It But it is also necessary, the horrendous cost of individual Reduce missions, through the use of reusable spacecraft, who stay stationed in the room (like the solar sailors presented here) as well as the fuel-saving solar sail technology and here also presented modularization in the opinion of the inventor quite possible would.
Die hier entwickelten Mutterschiffe müssen nicht immer wieder neu in den Weltraum katapultiert werden und können für viele unterschiedliche Missionen Anwendung finden. Sie können durch Austausch der Thrustereinheiten nachgetankt und auf die neuesten Thrustertechniken modernisiert werden.The Mother ships developed here do not always have to be new Can be catapulted into space and can for many different missions Find application. You can refueled by replacing the thruster units and to the latest Thruster techniques are modernized.
Für die Durchführung spezieller Missionen sind nur die Tochtereinheiten (die zumeist auch mehrfach-verwendbar sind) neu zu planen, herzustellen und in den Weltraum zu befördern, wenn bereits mehrfach verwendbare Mutterschiffe zur Verfügung stehen.For the implementation of special Missions are only the daughter units (which are mostly reusable are) to reschedule, manufacture and move into space, though already reusable mother ships are available.
Hierdurch könnten zum einen die auf eine einzelne Mission entfallenden Herstellungskosten für die verwendeten Raumfahrzeuge und zum anderen der Treibstoff- und Technologie-Aufwand zur Überwindung der hohen Hürde der Erdschwerkraft minimiert und bei Einsatz von Solarseglern hinsichtlich des Treibstoffverbrauches noch weiter reduziert werden.hereby could on the one hand, the production costs attributable to a single mission for the used Spacecraft and on the other the fuel and technology effort to overcome the high hurdle minimizes the earth's gravity and when using solar gliders in terms of fuel consumption can be further reduced.
Je weniger Treibstoff transportiert werden muss, desto mehr Leistung verbleibt für die Nutzlast oder desto niedriger wird wiederum der Aufwand für das Raumfahrzeug, das dadurch entsprechend schwächer (und damit kostengünstiger) ausgelegt werden kann.The less fuel has to be transported, the more power remains for the payload or the lower the turnaround for the spacecraft, which can be designed accordingly weaker (and thus more cost-effective).
Ein denkbares wirtschaftliches Betätigungsfeld für die vorgestellte Technologie wäre daher das Auffinden, Gewinnen und Verarbeiten von Rohstoffen im Weltraum.One conceivable economic field of activity for the presented technology would be Therefore, finding, recovering and processing raw materials in the Space.
Auffinden, Gewinnen und Verarbeiten von Rohstoffen im Weltraum.Finding, winning and processing of Raw materials in space.
Der vielversprechendste kurzfristig realisierbare Ansatz zur außerirdischen Rohstoffgewinnung liegt nicht in der Besiedlung des Mondes oder des Mars durch Menschen (insbesondere auch wegen des Aufwandes zur Bereitstellung lebenserhaltender Systeme und wegen der dort herrschenden relativ hohen Schwerkraft), sondern in der robotischen Rohstoffgewinnung von Asteroiden und Kometen, wobei dies möglichst sonnennah geschehen sollte.Of the most promising short term feasible approach to extraterrestrial Extraction of raw materials is not in the colonization of the moon or of Mars by humans (in particular also because of the effort to Provide life-sustaining systems and because of the prevailing there relatively high gravity), but in the robotic extraction of raw materials of asteroids and comets, as far as possible close to the sun should.
Diese Kleinplaneten haben eine äußerst geringfügige Gravitation, so daß es für die Thrusterring- Solarsegler mit Hilfe der normalerweise für die Steuerung verwendeten Thruster möglich ist, über diesen schwebend Proben zu entnehmen und erforderlichenfalls sogar zu landen und danach wieder aufzusteigen bzw dies durch den mitgeführten Lander durchführen zu lassen.These Small planet have a very slight gravity, so that it for the Thruster ring solar glider with the help of the normally for the control used thruster possible is over to take samples from them and even if necessary to land and then ascend again or this by the entrained lander carry out allow.
Etwas, was sämtliche bisher konzipierten Solarsegel-Modelle nach Auffassung des Erfinders nicht leisten können.Something, what all previously conceived solar sail models in the opinion of the inventor can not afford.
Sowohl die wegen der Mikrogravitation erheblich geringere Dichte des Bodens und damit leichtere Förderbarkeit als auch die Qualität der Rohstoffe spricht für die Rohstoffgewinnung von Asteroiden.Either the considerably lower density of the soil due to microgravity and thus easier conveyance as well as the quality the raw materials speaks for the extraction of raw materials from asteroids.
Bei den schwereren Himmelskörpern wie Monden und Planeten sind die schweren und wertvollen Metalle aufgrund der Gravitation zum großen Teil in tiefere, nicht mehr erreichbare Bereiche abgesunken, während bei den Kleinstplaneten die Förderung fast noch an der Oberfläche möglich ist.at the heavier heavenly bodies like moons and planets are the heavy and precious metals because of gravity, for the most part in deeper, not more achievable areas have dropped, while the smallest planets the promotion almost on the surface possible is.
Herkömmliche Raumfahrzeuge mit chemischem Antrieb wären für einen derartigen Einsatz eher ungeeignet, da sie wenn sie denn überhaupt in der Lage wären, einen Asteroiden an seinem Aufenthaltsort mit dem verfügbaren Treibstoff zu erreichen, Probleme hätten, auch noch dort zu landen, wieder aufzusteigen und zur Erde zurückzukehren.conventional Spacecraft with chemical drive would be for such use rather unsuitable, since they would be able to do one if they were able to do so To reach asteroids at its location with the available fuel, Would have problems also to land there, to ascend again and to return to earth.
Die Ausbeutung von möglichst sonnennahen Asteroiden ist deshalb so günstig, weil die Antriebskraft des Solarsegels bei der Halbierung der Entfernung zur Sonne quadratisch ansteigt (bei 0,25 AU, also einem Viertel der Erde Sonnenentfernung aus Richtung Sonne ist die auf das Segel einwirkende Sonnenstrahlung 16 mal so stark wie auf Erdhöhe) und ebenso die für den Ionen-Thruster-Betrieb erforderlichen Sonnenstrahlung, die auf die Solarzellen einwirkt.The Exploitation of possible solar asteroid is so favorable because the driving force of the Solar sails when halving the distance to the sun square increases (at 0.25 AU, so a quarter of the Earth's solar range from the sun is the solar radiation acting on the sail 16 times as strong as at ground level) and also the for the ion thruster operation required solar radiation on the solar cells act.
Sowohl die Segelfläche und damit die Größe des Seglers als auch die Solarkollektoren können daher bei einer Annäherung an die Sonne erheblich kleiner ausgelegt werden.Either the sail area and thus the size of the sailor as well as the solar collectors can therefore at an approximation be designed to the sun considerably smaller.
Obwohl Solarsegel vermutlich selbst auch aus eigener Kraft über Asteroiden schweben können, ist eine bessere Manövrierbarkeit bei ausschließlich thrustergetriebenen Fahrzeugen zu erwarten.Even though Solar sail presumably also on its own power over asteroids can float, is a better maneuverability at exclusively thruster-powered vehicles.
Die hier vorgestellte Möglichkeit des Einsatzes von Raumfahrzeugkombinationen, bestehend aus dem mit einem Solarsegel versehenen Mutterschiff und einem Lander, dessen Antriebsring ausschließlich mit Thruster-Antrieb (insbesondere Ionen-Antrieb) versehen ist, ist daher eine gute Alternative.The presented here option the use of spacecraft combinations, consisting of the with a solar sailed mothership and a lander, whose Drive ring exclusively is provided with a thruster drive (in particular ion drive) is therefore a good alternative.
Hierbei landen bzw schweben lediglich die andockfähigen, massearmen Landereinheiten, auf/über dem Kleinplaneten, während das große und schnellere Mutterschiff für den eigentlichen Transport zuständig ist.in this connection land or hover only the dockable, low-mass land units, on / above the Minor planet while the great and faster mothership for the actual transport is responsible.
Dieser Lander könnte mit einem Fallschirm ausgerüstet sein, der von vornherein an der Oberseite seines Antriebsringes in ausgefaltetem Zustand befestigt wäre. Nach dem Rücktransport durch den Muttersegler in die Erdumlaufbahn könnte er dann ein zweites Mal vom Mutterschiff abkoppeln und mit Hilfe des Fallschirms auf der Erde landen.This Lander could equipped with a parachute be that from the outset at the top of its drive ring would be attached in unfolded state. After the return transport by the mother sailor in the earth orbit he could then a second time Uncouple from the mothership and with the help of the parachute on the Land the earth.
Sollte er dies unbeschädigt überstehen, würde einer Wiederverwendung nach Austausch der Thruster ebenfalls nichts im Wege stehen.Should he survive this undamaged, would a reuse after replacement of the thruster nothing to stand in the way.
Ist die vom Erfinder behauptete Landefähigkeit auf, bzw. Schwebefähigkeit über einem Asteroiden einschließlich Ankunft und Rückkehr mit niedrigbeschleunigenden Thrustern überhaupt realistisch?is the landing ability claimed by the inventor, or hoverability over one Including asteroids Arrival and return Realistic with low accelerating thrusters?
Das ein Ionen-Triebwerk durchaus größere und schwerere Gebilde als Hauptantrieb antreiben kann, zeigt das Smart I Raumfahrzeug der ESA. Der 75 Milli-Newton-Antrieb (7,5 Gramm Schubkraft pro Sekunde) schafft es, die Umlaufbahn des 367 kg (hiervon 80 kg Treibstoff) schweren Flugkörpers um die Erde immer weiter zu erhöhen, so dass er schließlich in eine Mondumlaufbahn gelangen soll.The an ion engine quite larger and can drive heavier structures as the main propulsion, shows the Smart I spacecraft of the ESA. The 75 milli-Newton drive (7.5 grams of thrust per second) creates it, the orbit of 367 kg (of which 80 kg fuel) heavy missile to increase the earth ever further, so that he finally to get into a lunar orbit.
Gerechnet wird mit einer 2 bis 2,5 Jahre dauernden Mission, während der das Triebwerk fast kontinuierlich arbeitet.Expected comes with a 2 to 2.5 year mission, during the the engine works almost continuously.
Das Smart I Triebwerk wäre allerdings bei Verwendung mehrerer Thruster an einem Antriebsring wegen des zu hohen Gewichtes und der zu großen Ausmaße überdimensioniert und nicht praktikabel.The Smart I engine would be however, when using multiple thrusters on a drive ring because of the excessive weight and the oversize oversized and not practical.
Als Beispiel für die Verwendung an einem Thrusterring-Fahrzeug könnte das russische SPT-60 Triebwerk, das bereits seit 1971 im Weltraum zur Korrektur von Satelliten-Umlaufbahnen verwendet wird, gelten.When example for use on a thruster-ring vehicle could be the Russian SPT-60 engine, that since 1971 in space for the correction of satellite orbits is used, apply.
Es besitzt eine Antriebskraft von 30 mN und wiegt 1,2 kg. Quelle http://www.videocosmos.com/magazine/nk0799.htmlIt has a driving force of 30 mN and weighs 1.2 kg. Source http://www.videocosmos.com/magazine/nk0799.html
Da
bei dem Design nach
Wäre nicht die begrenzte Treibstoffkapazität, könnte dieses Raumfahrzeug somit bei gleichem Gewicht wie Smart I den Mond oder eben auch erdnahe Asteroiden (Near Earth Asteroides – NEAs) – ggf. aus eigener Kraft erreichen, ohne das Solarsegel hierzu benutzen zu müssen.Would not be the limited fuel capacity, could this spacecraft thus at the same weight as Smart I the moon or even near-Earth asteroids (Near Earth Asteroids - NEAs) - possibly from its own Achieve power without having to use the solar sail for this purpose.
Durch die extreme Leichtbauweise und wegen des damit verbundenen geringeren Gewichtes gegenüber Smart I könnte es dies jedoch deutlich schneller als dieses.By the extreme lightweight construction and because of the associated lower Weight over Smart I could However, this is much faster than this.
Das
Gesamtgewicht der 12 Doppelthruster-Einheiten nach
Im
Gegensatz zu den für
Smart I benötigten
80 kg Treibstoff würden
je Doppelthruster-Einheit (s. hierzu
Das Gesamtgewicht der mitgeführten Ionenantriebe einschließlich Treibstoff würde in einem derartigen Fall somit unter 40 kg ausmachen.The Total weight of the carried Including ion drives Fuel would in such a case thus under 40 kg make up.
Ein Solarsegler mit einem derart ausgestatteten Thrusterring wäre jedoch in der Lage, deutlich länger als Smart I mit Beschleunigung eingesetzt zu werden, da der Hauptantrieb nicht mit den Thrustern sondern mit dem Segel erfolgt und die Thruster nur dazu benötigt werden um das Raumfahrzeug in die gewünschte Lage zu der antreibenden Sonnenstrahlung zu drehen.One Solar sailor with such a decorated thruster ring would be however able to last much longer than Smart I to be used with acceleration, since the main drive not with the thrusters but with the sail and the thrusters only needed Be the spacecraft in the desired location to the driving To turn solar radiation.
Es muss somit erheblich weniger Treibstoff mitgeführt werden.It thus much less fuel must be carried.
Schauen wir uns nun einmal die Antriebskraft eines runden Solarsegels von etwa 100 m Durchmesser an.Watch Let's look at the driving force of a round solar sail from about 100 m in diameter.
Auf Erdhöhe entwickelt ein Solarsegel von der Größe eines Quadratkilometers ca. 9 Newton Antrieb. Umgerechnet auf das kleinere 100-m Segel wären dies etwa 70 mN, also geringfügig weniger als der Hauptantrieb von Smart I.On Erdhöhe develops a solar sail the size of a square kilometer about 9 Newton drive. Converted to the smaller 100-m sail this would be about 70 mN, so slightly less than the main propulsion of Smart I.
Dies wäre somit ausreichend um das (leichtere) Solarsegel-Raumfahrzeug genau wie Smart I aus dem Erdorbit langsam in den Weltraum hinauszutreiben. Je weiter es sich hierbei der Sonne nähert, umso stärker steigt jedoch die Leistung des Segels.This would be like that Enough around the (lighter) solar sail spacecraft just like Slowly push Smart I out of Earth orbit into outer space. The further it approaches the sun, the stronger it rises however, the performance of the sail.
Welche Masse hätte z. B. ein 100-m Mutter-Segler mit 5-m Lander?What mass would have z. B. a 100-m mother sailor with 5-m lander?
Es soll hier nur eine grobe Schätzung für die tragende Struktur, sowie Solarsegel und Thruster mit Treibstoff für ein 100 m Mutterschiff mit einem 5 m Lander vorgenommen werden.It here's just a rough estimate for the carrying structure, as well as solar sails and thrusters with fuel for a 100 m mother ship to be made with a 5 m lander.
Bezüglich wissenschaftlicher und sonstiger Nutzlast sowie Solarkollektoren wird auf den Versuch einer Schätzung verzichtet.Regarding scientific and other payload as well as solar collectors will be on the trial an estimate waived.
Bei dem Mutterschiff handelt es sich um einen Solarsegler mit 12 Doppelthrustereinheiten, einem 100-m Außenring und einem 5,5 m Innenring aus CNT-Rohr-Material mit einem Durchmesser von 6 cm und einer Wandstärke von 1 mm.at the mothership is a solar glider with 12 double tube units, a 100-m outer ring and a 5.5 m inner ring of CNT tube material with a diameter of 6 cm and a wall thickness of 1 mm.
Der
Außenring
ist im Innenbereich mit einer Bespannung von 0,5 mm CNT-Fäden versehen,
die in einem Abstand von 25 cm gesetzt ist und den Innenring im
Zentrum des Raumfahrzeuges hält. Muttersegler
(mit 6 cm Außenring,
Innenring, Haltenetz Fadenabstand 25 cm)
Bei dem Lander wurden russische SPT-50 Thruster mit 20 mN Schubkraft, einem Gewicht von 800 g und etwa 300 g Treibstoff je Doppelthruster-Einheit zugrundegelegt.at The lander became Russian SPT-50 thrusters with 20 mN thrust, a weight of 800 g and about 300 g of fuel per double thruster unit based on.
Das niedrige Gewicht der Grundstruktur des Landers von 16,4 kg scheint in keinem Verhältnis zu stehen, mit dem geradezu verschwenderischen Platzangebot von fast 20 m2, das zudem noch nach beiden Seiten, also oberhalb und unterhalb des Haltenetzes zur Verfügung steht.The low weight of the basic structure of the lander of 16.4 kg seems to be out of proportion, with the almost wasteful space of almost 20 m 2 , which also still on both sides, ie above and below the holding net is available.
Rechnet man etwa 120 kg für Solarzellen und sonstige Nutzlast hinzu, würden Mutterschiff und Lander zusammen etwa in der Gewichtsklasse von Smart I liegen, jedoch dessen Funktionalität und Einsatzbereich deutlich überschreiten.expects about 120 kg for Solar cells and other payloads would add mothership and lander together are in the weight class of Smart I, but significantly exceed its functionality and application.
Landung auf, bzw. Schweben über einem AsteroidenLanding on, or hovering over one asteroids
Am 12.02.2001 landete die Ionen-Thruster getriebene NASA-Sonde NEAR-(Near Earth Asteroid Rendezvous) Shoemaker unbeschädigt auf dem Asteroiden Eros, obwohl sie nicht einmal hierfür konstruiert war.At the 12.02.2001 landed the ion-thruster-driven NASA NEAR- (Near Earth asteroid rendezvous) Shoemaker undamaged on the asteroid Eros, although she does not even have this was constructed.
Im Hinblick darauf, dass Eros einer der größten erdnahen Asteroiden mit entsprechend „hoher” Schwerkraft ist, scheint es offensichtlich nicht so schwer zu sein, auf einem Asteroiden zu landen.in the Considering that Eros is one of the largest near-Earth asteroids with according to "high" gravity obviously, it does not seem to be that hard on one Land asteroids.
Allerdings ist hierbei ein Steuerungsprogramm erforderlich, das dem Lander erlaubt, selbst Entscheidungen zu treffen und automatisch anzusteuern, denn eine Fernsteuerung dürfte wegen der Zeitverzögerung illusorisch sein.Indeed In this case, a control program is required, which the lander allows you to make your own decisions and control them automatically, because a remote control is likely because of the time delay illusory be.
Wie steht es jedoch mit dem Starten bzw. Schweben über einem Asteroiden? Können die schwachen Ionen-Antriebe derartige Belastungen überhaupt meistern?As But is it about starting or hovering over an asteroid? Can they weak ion drives master such loads at all?
Nehmen wir als Beispiel einmal den vorstehend behandelten Lander, der mit Nutzlast einschließlich der auf dem Asteroiden gewonnenen zurückzuführenden Materialien ein angenommenes Erdgewicht von 100 kg haben soll.To take As an example, let's take a look at the Lander discussed above Payload including the an asteroid derived materials to be recycled Earth weight of 100 kg should have.
Die durchschnittliche Schwerkraft auf Eros beträgt etwa 0,6 Promille der Erdschwerkraft.The Average Gravity on Eros is about 0.6 per thousand of Earth's gravity.
Der beladene Lander hätte auf Eros somit lediglich ein Gewicht von 60 Gramm. Wenn nun die vier im vorigen Beispiel beschriebenen russischen Thruster mit Ihren 20 mN, also insgesamt 80 mN (dies entspricht etwa 8 Gramm) den Lander antreiben würden, währen sie nicht in der Lage, diesen von Eros abheben zu lassen.Of the loaded landers would have on Eros thus only a weight of 60 grams. If now the four Russian thrusters described in the previous example with theirs 20 mN, so a total of 80 mN (this corresponds to about 8 grams) the lander would drive During she will not be able to lift this from Eros.
Nun hat Eros allerdings auch die doch recht beeindruckenden Ausmaße von 34 mal 13 mal 13 Kilometern.Now Eros, however, has the quite impressive dimensions of 34 times 13 times 13 kilometers.
Anders sähe die Rechnung jedoch bei erheblich kleineren Asteroiden aus, z. B. bei Asteroiden mit einem Durchmesser von etwa 1 km oder nur wenigen hundert Metern. Hier wäre durchaus ein Wiederaufsteigen des Landers mit Hilfe derart schwacher Ionen-Thruster möglich.Different see the However, bill for considerably smaller asteroids, z. B. at Asteroids with a diameter of about 1 km or only a few a hundred meters. Here would be quite a resurgence of the lander with the help of such weak ones Ion thruster possible.
So ist derzeit das von vier Ionen-Triebwerken beschleunigte japanische Raumfahrzeug Muses-C, oder auch Hayabusa genannt, unterwegs zum Asteroiden 25314 Itokowa. Dieser Asteroid hat eine geschätzte Größe von 490 mal 180 m und eine geschätzte Schwerkraft von von einem 750tausendstel der irdischen Schwerkraft.So is currently Japanese accelerated by four ion engines Spacecraft Muses-C, or Hayabusa called, on the way to Asteroids 25314 Itokowa. This asteroid has an estimated size of 490 times 180 m and an estimated Gravity of one 750 thousandth of the earth's gravity.
Dies bedeutet, der o. a. 100 kg Lander hätte in diesem Fall ein Asteroiden-Gewicht von lediglich 0,13 Gramm! Der 8 Gramm Schubkraft abgebende Ionen-Antrieb unseres obigen Beispiels wäre somit erheblich überdimensioniert.This means, the o. a. 100 kg lander would have an asteroid weight in this case of only 0.13 grams! The 8 grams of thrust donating ion drive our example above would be thus considerably oversized.
So gehen offensichtlich auch die Japaner davon aus, dass dieser Asteroid auch für Landungen von Fahrzeugen mit Ionenantrieb geeignet ist, denn es ist vorgesehen, das japanische Raumfahrzeug, das den Asteroiden im Juli 2005 erreichen soll, sowohl über dem Asteroiden schweben zu lassen, als auch zwei bis drei mal auf diesem zu landen um dort Proben zu entnehmen und dann wieder zu starten und die Proben zur Erde zurückzubringen.So obviously the Japanese also assume that this asteroid also for Landings of ion-propelled vehicles is suitable for it is provided, the Japanese spacecraft, the asteroid in July 2005, hovering over both the asteroid to let as well as two to three times to land on this around there Take samples and then start again and the samples for To bring back earth.
Die
Japaner sehen aber gerade die Probenentnahme wegen der extrem niedrigen
Gravitation als große
Herausforderung an. Sie wollen hierbei ein Projektil mit einer geringen
pyrotechnischen Ladung in die Asteroidenoberfläche feuern, mit der ein Teil
der Oberfläche
zerstört
werden soll um anschließend
die umherfliegenden Einschlagfragmente in einen Probenbehälter einzufangen.
(Quelle:
http://www.spacedaily.com/news/japan-muses-c-04a.html)The Japanese, however, regard the sampling as extremely challenging because of the extremely low gravity. They want to fire a projectile with a small pyrotechnic charge into the asteroid surface, with which a part of the surface is to be destroyed in order to subsequently capture the flying impact fragments in a sample container.
(Source: http://www.spacedaily.com/news/japan-muses-c-04a.html)
Stünde ihnen hierfür ein Thrusterring-Raumfahrzeug der hier beschriebenen Art zur Verfügung, wäre dies erheblich einfacher, denn es könnte mit Hilfe der nach oben ausstoßenden Thruster einen gegen die Asteroiden-Oberfläche gerichteten Gegendruck ausüben und in Ruhe sogar Bohraktionen durchführen ohne das zu befürchten wäre, daß das Raumfahrzeug vom Asteroiden weggestossen würde.Stop them therefor a thruster-ring spacecraft of the type described here would be available considerably easier, because it could with the help of the upward expelling Thruster a counter pressure directed against the asteroid surface exercise and even perform drilling drills without fear that the spacecraft would pushed away from the asteroid.
Die vorgestellte Thrusterring Bauart ist jedoch nicht ausschließlich auf elektrische Thruster angewiesen. So ist z. B. der europäische Nanosatellit SNAP I vom Surrey Space Centre mit Butan-Flüssiggasthrustern ausgerüstet, die einschließlich Treibstoffvorrat und „Tankraum” (der Treibstoff ist in den Brennstoffleitungen untergebracht) nur mit 450 g Gewicht zu Buche schlagen und jeweils 100 mN Antrieb leisten.The However, presented thruster ring design is not exclusive to instructed electrical thruster. So z. For example, the European nanosatellite SNAP I of the Surrey Space Center equipped with butane liquefied gas tubes, the including Fuel supply and "tank space" (the fuel is housed in the fuel lines) only 450 g in weight hit and drive each 100 mN drive.
Es dürfte sicherlich kein Problem sein, speziell für den Lander auf eine Leistung von z. B. 250 mN (bei 4 Thrustern 4 × 250 mN = 1 N = 100 Gramm) angepaßte Miniantriebe dieser Art herzustellen, womit dann wiederum auch ein Start vom gravitationsstärkeren Asteroiden Eros problemlos wäre.It might certainly not a problem, especially for the lander on a performance from Z. B. 250 mN (with 4 thrusters 4 × 250 mN = 1 N = 100 grams) adapted Miniature drives of this kind produce, which then again a Start from the gravitational Asteroids Eros would be trouble-free.
Diese „cold gas thruster” haben gegenüber den Ionen-Antrieben den Vorteil der höheren Leistung bei niedrigerem Gewicht und auch des niedrigeren Strombedarfs, so dass kleinere Solarzellen benötigt werden, was wiederum das Gewicht nochmals verringert.This "cold gas thruster " across from the advantage of higher power at lower ion drives Weight and also the lower power requirement, so smaller Solar cells needed which in turn reduces weight again.
Nachteilig ist dann allerdings die geringere Effektivität und die durch die austretenden brennenden Gase verursachte Gefährdung des Mutterschiffes beim Ankoppeln. Da jedoch die Thrusterringfahrzeuge durchaus mehrere Thrusterarten am Ring unterbringen können, ist auch zusätzlich zum Ionen-Antrieb der Einsatz von Cold-Gas-Thrustern für Asteroidenstarts möglich.The disadvantage, however, is then the lower efficiency and the danger caused by the exiting burning gases endanger the mothership when coupling. However, since the thruster ring vehicles can accommodate quite a few thruster species on the ring, in addition to the ion drive of the one Set of cold gas thrusters for asteroid starts possible.
Einsammeln/Gewinnen von Asteroiden-MaterialCollect / recover asteroid material
Neben den vom Erfinder bevorzugten Elektromagneten sind selbstverständlich auch noch weitere Haltevorrichtungen wie z. B. Halteringe, Karabinerhaken, usw., die für verschiedene Zwecke durchaus ihren Sinn haben können, möglich und denkbar. Hierbei sei insbesondere noch auf Roboterarme, bzw. baggerähnliche Greifvorrichtungen hingewiesen.Next Of course, the electromagnets preferred by the inventor are also even more holding devices such. B. retaining rings, snap hook, etc., which for Different purposes may have their meaning, possible and conceivable. in this connection in particular still on robot arms, or excavator-like gripping devices pointed.
So
könnte
z. B. ein Solarsegler bzw. Raumfahrzeug mit Thrusterring über einem
Asteroiden schweben und dort mittels der Seilwinden-Flugringe (
Auch der Lander des obigen Beispiels könnte an den Seilwinden mittels CNT-Fäden vom Mutterschiff, das sich z. B. 200 m über diesem befindet, nach unten gelassen werden.Also the lander of the above example could be at the winches by means of CNT yarns from the mothership, which is z. B. 200 m above this, down to be left.
Vorteil dieser Verfahrensweise ist, dass bei staubigen Untergründen keine Staubwolke aufgewirbelt würde, die sich wegen der niedrigen Gravitation nicht mehr legt.advantage This procedure is that on dusty surfaces no Dust cloud would be whirled up, which no longer lays because of the low gravity.
So befindet sich z. B. auf dem Marsmond Phobos eine meterdicke Staubschicht; dies ist sicherlich auch bei einigen Asteroiden zu erwarten.So is located z. For example, on the Marsmond Phobos a meter-thick layer of dust; This is certainly to be expected with some asteroids.
Der Lander würde lediglich seine seitlich und nach oben ausstoßenden Antriebe verwenden. Das Abheben vom Untergrund könnte durch Anziehen der Winden oder Durchstarten durch das weit entfernte Mutterschiff erfolgen, so dass das Aufwirbeln von Staub hierbei vermieden wird.Of the Lander would only use its side and upward ejecting drives. The lifting off of the underground could by tightening the winches or moving through the far-off Mother ship done so that the stirring up of dust here is avoided.
Das Aussetzen und Mitführen von Landefahrzeugen mit Rad- oder andersartigem mechanischem Antrieb macht nicht nur wegen der Staubbelastung auf Asteroiden mit geringer Schwerkraft keinen Sinn mehr.The Suspend and carry Land vehicles with wheel or other mechanical drive not only because of the dust load on asteroids with less Gravity no longer makes sense.
Z. B. könnte sich ein auf der Erde tonnenschwerer Bagger (abgesehen von der fehlenden Bodenhaftung für den Vortrieb) allein durch Einsatz seiner Schaufel in das Weltall oder zumindest in eine Umlaufbahn befördern, wenn er nicht in irgendeiner Form am Boden befestigt ist.Z. B. could an earth-heavy excavator on earth (apart from the missing one) Traction for the propulsion) solely by using his shovel in the universe or at least put into orbit if it is not in any way Form is attached to the ground.
Die sinnvollste Fortbewegungsart auf Asteroiden ist daher das Fliegen bzw. Schweben.The The most sensible method of locomotion on asteroids is therefore flying or hovering.
Im Gegensatz zu Bodenfahrzeugen sind die hier behandelten Thruster-Ring-Raumfahrzeuge für das Gewinnen von Asteroiden-Bodenschätzen ideal, denn sie können sich nicht nur frei über der Oberfläche an nahezu jede gewünschte Stelle bewegen, sondern überdies ggf. diese auch noch aus eigener Kraft aus dem Weltraum ansteuern und das gewonnene Material zum ggf. weit entfernten Bestimmungsort (z. B. zur Erde) befördern.in the Unlike ground vehicles, the Thruster Ring spacecraft discussed here are for winning of asteroid minerals ideal, because they can not only free about the surface to almost any desired Move place, but also if necessary, you can also control these from your own power from outer space and the recovered material to possibly distant destination (eg to earth).
Ebenso ist die Ausrichtung der Thruster-Anriebseinheiten, die sowohl nach oben als auch nach unten beschleunigen können, dazu geeignet den fehlenden, normalerweise durch Schwerkraft erzeugten Druck durch ihre Schubkraft zu erzeugen.As well is the orientation of the thruster-driving units, both after can accelerate up as well as down, suitable for the missing, normally pressure generated by gravity due to its thrust to create.
Zusätzlich können die Thrusterringfahrzeuge neben dem Druck nach unten auch eine Drehbewegung, die durch Befestigung der Thruster an der Außenseite durch einen sehr langen Hebel verstärkt wird, ausüben und somit Schraubanker u. ä. in den Untergrund einschrauben.In addition, the Thrusterringfahrzeuge in addition to the pressure down also a rotary motion, the by attaching the thruster to the outside by a very long Lever reinforced will, exercise and thus screw anchor u. ä. screw into the ground.
Die hiermit vorgestellten Thruster-Ring-Raumfahrzeuge bzw. Mutter-Tochterschiff-Kombi-nationen sind daher nach meiner Überzeugung in Zusammenhang mit einem Solarsegel und dem Innenring sowie den Seilwinden mit Flugringen besonders geeignet um Asteroidenmaterial von der Oberfläche von Asteroiden zweckmäßig und kostengünstig zu gewinnen und zu transportieren, da hierfür kaum Treibstoff benötigt wird.The hereby presented thruster ring spacecraft or parent-subsidiary combinations therefore, in my opinion in connection with a solar sail and the inner ring as well as the winches with flying rings particularly suitable for asteroid material of the surface of asteroids appropriate and economical to win and transport, since this hardly requires fuel.
Verwendung des Innenringes in Frachtschiffen als Lade- und FrachtumschlagseinheitUse of the inner ring in cargo ships as cargo and cargo handling unit
Ein Solarsegler der hier behandelten Art kann selbstverständlich und insbesondere auch als Frachtschiff verwendet werden. Hierbei kommt der große Vorteil des Solarsegels, der weitgehend kostenfreie Transport durch Nutzung der frei verfügbaren Sonnenenergie voll zum Tragen.One Solar sailor of the kind treated here can of course and especially used as a cargo ship. Here comes the great Advantage of the solar sail, the largely free transport through Use of freely available Full use of solar energy.
Eine besonders günstige Konfiguration wäre nach Auffassung des Erfinders, der Einsatz einer/eines flugfähigen Nutzlastplattform oder Nutzlast-Containers, die/der selbst zwar kein Solarsegel verwendet, jedoch unter Benutzung eines Außenringes mit Steckthrustereinheiten flugfähig und in der Lage ist, am Andockring des Solarsegel-Mutterschiffes anzudocken oder wieder abzulegen und den Zielort dann selbständig mit eigener Kraft zu erreichen.A especially cheap Configuration would be in the opinion of the inventor, the use of an / an airworthy payload platform or payload container that does not use a solar sail itself, however, using an outer ring flyable with Steckthrustereinheiten and is capable of docking on the solar sail mothership dock or drop off and then the destination with independently to achieve your own strength.
Die Unterbringung der Fracht im Zentrum ist besonders wichtig, da hierdurch die Steuerbarkeit begünstigt wird.The Accommodation of cargo in the center is particularly important, as a result the controllability favors becomes.
So könnte z. B. Nachschub zu einer Raumstation oder einem Kleinplaneten mittels einer Nutzlastplattform angeliefert werden, die dann dort verbleibt, während der zurückkehrende Solarsegler im Umtausch eine zweite, bereits mit den dort gewonnenen Rohstoffen beladene Plattform andocken lässt, die dann am Zielort (z. B. einer erdnahen Raumstation) wiederum gegen eine weitere bereits beladene Nachschub-Nutzlast-Plattform ausgetauscht wird.So could z. B. replenishment to a space station or a minor planet by means delivered to a payload platform, which then stays there, while the returning one Solar sailors in exchange a second, already with the won there Docking resources loaded platform, which then at the destination (z. B. a near-earth space station) in turn against another already loaded replenishment payload platform.
Booster als kopplungsfähige Funktionseinheit zur Beschleunigung eines Raumfahrzeuges mit InnenringBooster as a coupling functional unit for acceleration a spacecraft with inner ring
Eine denkbare Funktionseinheit zur Kopplung in den Innenring eines Antriebsring-Raumfahrzeuges wäre z. B. eine umgebaute Booster-Einheit einer Trägerrakete. Hierbei würden z. B. mit einer Trägerrakete anstelle von zwei, vier Booster mitgeführt, von denen jedoch lediglich zwei beim Launchen gezündet würden.A conceivable functional unit for coupling in the inner ring of a drive ring spacecraft z. B. a converted booster unit of a launcher. This would z. B. with a launcher Instead of two, four booster carried, of which only two ignited at the launch would.
Die beiden nicht benutzten Booster ständen dann zur Beschleunigung der Thrusterring-Raumfahrzeuge zur Verfügung.The both unused booster would then stand for acceleration the thruster ring spacecraft available.
In diesem Fall würde das Antriebsring-Raumfahrzeug sich dem Booster nähern und dieser dann im Innenring mittels Gurten festgezurrt. Hierzu wären entsprechende Haltegriffe rund um den mittleren Teil des Boosters vorgesehen.In this case would the drive-ring spacecraft approach the booster and this then in the inner ring lashed by straps. These would be appropriate handles provided around the middle part of the booster.
Nachdem der Booster gezündet und ausgebrannt ist, könnte er dann abgetrennt werden, während das Antriebsring-Raumfahrzeug weiter beschleunigt. Durch dieses Verfahren könnte somit die größere Schubkraft und hohe Anfangsbeschleunigung der chemischen Antriebe auch für die Thrusterringraumfahrzeuge genutzt werden.After this ignited the booster and burned out, could he then separated while the drive ring spacecraft continues to accelerate. Because of this Procedure could thus the greater thrust and high initial acceleration of the chemical drives also for the thruster ring space vehicles be used.
Doppelter Innenring als doppelte Docking-Lade-EinrichtungDouble inner ring as double Docking loading facility
Es ist eigentlich schade, den wertvollen Raum im Zentrum eines Raumfahrzeuges zu verschwenden. Eine mögliche Lösung ist, die Öffnung in der Scheibe durch zwei entsprechend entfernte übereinanderliegende Kopplungsringe doppelt zu nutzen und das Ankoppeln bzw. Laden von beiden Seiten des Raumfahrzeuges zuzulassen.It is a pity, the precious space in the center of a spacecraft to waste. A possible solution is, the opening in the disc by two correspondingly spaced superimposed coupling rings double use and the coupling or loading from both sides of the spacecraft.
In
Magazin-Dock-Innenring zum Ankoppeln mehrerer Tochter-Ring-RaumfahrzeugeMagazine dock inner ring for Coupling several daughter-ring spacecraft
U. a. sind folgende Anwendungen hierdurch denkbar:
- a) Transport und Platzierung ganzer Satellitenschwärme, z. B. zur Sonnen- und Planetenbeobachtung oder auch als Kommunikationssatelliten. So könnten z. B. Mars und/oder Mond schnell flächendeckend mit Kommunikationssatelliten ausgerüstet werden, was eine ähnliche Kommunikations-Struktur wie auf der Erde (bis auf die Zeitverzögerung) ermöglichen würde.
- b) Transport mehrerer unterschiedlich ausgerüsteter Tochtereinheiten, z. B. um Asteroiden-Rohstoffe mit verschiedenen Gerätschaften abzubauen.
- c) Transport mehrerer Container-Einheiten durch ein Container-Frachtschiff.
- d) Transport mehrerer Innenring-Flug- und Stromversorgungseinheiten, durch ein Werkstatt-Mutterschiff, das darauf spezialisiert ist, diese Einheiten an bewegungsunfähigen Satelliten zu befestigen, bzw. diese mit Strom zu versorgen.
- a) Transport and placement of whole satellite swarms, z. B. for solar and planetary observation or as communication satellites. So z. For example, Mars and / or the Moon can be rapidly equipped with communications satellites, which would allow a communication structure similar to that on Earth (except for the time delay).
- b) Transport of several differently equipped subsidiary units, eg. B. to reduce asteroid raw materials with different equipment.
- c) Transport of several container units by a container cargo ship.
- d) Transport of several inner ring flight and power units, by a workshop mothership specialized in mounting these units on non-moving satellites Supply electricity.
In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführung mit einem Mittelring dargestellt. An diesen Mittelring sind beidseitig je vier Rohre in gleichen Abständen angebracht, die vom Toruskörper aus gesehen senkrecht nach oben und nach unten abstehen.In The drawing is a preferred embodiment with a center ring shown. At this middle ring are on both sides four pipes at equal intervals attached to the torus body Seen from vertically up and down.
Diese Konstuktion stellt somit ein nach beiden Enden offenes, zylinderförmiges Rohrgerüst dar, das es ermöglicht mehrere Tochtereinheiten in dessen Inneren sozusagen zu stapeln.These Konstuktion thus represents an open at both ends, cylindrical pipe skeleton, that makes it possible to stack several subsidiary units in its interior, so to speak.
Die Arretierung der Tochterschiffe im Gerüst erfolgt in diesem Fall durch in das Gerüst hineinragende Zahnstangen-Halterungen, die mittels Elektromotoren und Schneckengewinde in den Dockingraum hinein und herausgefahren werden können.The Arresting of the daughter ships in the scaffolding takes place in this case into the scaffolding protruding rack mountings by means of electric motors and screw thread into and out of the docking room can be.
Die Befestigungsfunktion wird zusätzlich noch unterstützt durch elektromagnetische Halterungen an den Kontaktstellen der Zahnstangen-Halterungen.The Attachment function is additional still supported by electromagnetic brackets at the contact points of the rack mountings.
Mobiles
Solarzellen-Weltraum-Kraftwerk (Solar-Power-Station – SPS) Mit
Hierbei werden die Solarsegel-Eigenschaften nicht zur Fortbewegung, sondern zur Ausrichtung, Entfaltung und Aussteifung der Struktur verwendet.in this connection The solar sail properties are not for locomotion, but used for alignment, deployment and stiffening of the structure.
Die eigentliche Fortbewegungsfunktion des Segels ist eher unerwünscht und muß mit Hilfe von Thrustern, die das abtreibende Sonnensegel wieder in Richtung Sonne bewegen, bzw. es auf gleicher Höhe gegen den Strahlungsdruck halten, ausgeglichen werden.The actual movement function of the sail is rather undesirable and must with Help of thrusters that the abortive awning again towards Move the sun, or it at the same height against the radiation pressure hold, be balanced.
Da es sich um eine selbstentfaltende Struktur handelt, ist offensichtlich, dass die Anwendbarkeit derzeit auf kleinere Einheiten im erdnahen Raum beschränkt ist.There it is a self-unfolding structure, it is obvious that applicability is currently limited to smaller units in the near-Earth Limited space is.
Die hiermit vorliegende Invention behandelt größere Solarstromkraftwerke aus im Weltraum zusammensetzbaren Thrusterring-Konstruktionen mit eingehängten stromerzeugenden Segeln oder Solarzellen-Clustereinheiten, die durch die Thruster-Ringe und ggf. das Segel zusätzlich in der Lage sind, ihren Standort zu verändern, und wie ein Raumfahrzeug zu navigieren bzw. einen weit entfernten Standort aus eigener Kraft zu erreichen.The The present invention deals with larger solar power plants space-assemblable thruster-ring constructions with suspended power-generating Sailing or solar cell cluster units through the Thruster rings and possibly the Sails in addition are able to change their location, and like a spacecraft to navigate or a distant location on their own to reach.
Können z. B. Ionen-Thruster ein massereiches SPS antreiben? Bedenkt man, dass die Effizienz der Ionenthruster mit der zur Verfügung stehenden elektrischen Energie steigt und diese gerade bei einem Stromkraftwerk in ausreichendem Maß zur Verfügung steht, kann man diese Frage nur bejahen.Can z. B. Ion thruster driving a massive PLC? Considering that the efficiency of the ion thrusters with the available electrical Energy is rising and this is just enough for a power plant Measure to disposal stands, one can only affirm this question.
Schließlich ist die Zahl der verwendbaren Thruster ja nicht begrenzt. Ein Stromkraftwerk im Quadratkilometerbereich könnte an seinem Außenring hunderte Thruster aufnehmen.Finally is the number of usable thrusters is not limited. A power plant in the square kilometer area could on its outer ring record hundreds of thrusters.
So wurde erst kürzlich von der NASA bekanntgegeben, dass der neu entwickelte HIPEP Ionenantrieb mit Ausstoßgeschwindigkeiten von 60 km/sek. betrieben wurde, was eine Verdoppelung der bisher möglichen Ausstoßgeschwindigkeiten bedeutet. Die Fortbewegung eines Kraftwerkes in der Art eines Raumfahrzeuges sollte daher allein mit Hilfe einer ausreichenden Bestückung mit Ionen-Antrieben möglich sein.So has been recently from NASA announced that the newly developed HIPEP ion drive with ejection speeds from 60 km / sec. was operated, which is a doubling of the previous possible ejection speeds means. The locomotion of a power plant in the manner of a spacecraft should Therefore, be possible only with the help of a sufficient assembly with ion drives.
Durch die Kombination mit einem Innenring als Dockingstation ist außerdem der schnelle Austausch von Funktionseinheiten möglich, so könnte das Kraftwerk Funktionseinheiten mit Laserübertragung gegen eine Mikrowellen-Sendeeinheit oder gegen eine „fliegende Steckdose” oder andere stromverbrauchende Funktionseinheiten sozusagen im Fliegen austauschen oder bestehende Funktionseinheiten durch modernere ersetzen.By the combination with an inner ring as a docking station is also the Rapid replacement of functional units possible, so the power plant could functional units with laser transmission against a microwave transmitting unit or against a "flying Socket "or other power-consuming functional units, so to speak, in flight replace existing functional units with more modern ones.
Eine
derartige Kombination eines auf die Sonne ausgerichteten Kraftwerks
mit einer auf das Ziel ausgerichteten Sendeeinheit ist in
Die Ausrichtung des Kraftwerkes zur Sonne erfolgt dabei ähnlich wie die Ausrichtung eines Solarsegels. Durch Drehung des Kraftwerkes kann die durch die Strahlung der Sonne erzeugte Abdrift ausgeglichen werden, indem es abwechselnd so gedreht wird, dass es sich der Sonne nähert und sodann wieder so gedreht wird, dass es sich entfernt und somit eine mittlere Position gehalten werden kann.The orientation of the power plant to the sun is similar to the orientation of a solar sail. By rotating the power plant, the drift generated by the sun's radiation can be compensated be alternately rotated so that it approaches the sun and then rotated again so that it can be removed and thus held a middle position.
So könnte ein derartiges Weltraum basiertes Kraftwerk im erdnahen Raum (Near Earth Orbit – NEO) montiert werden und dann ferngesteuert durch die Strahlungsgürtel der Erde seinen Einsatzort (etwa einen Asteroiden) ansteuern und dort die notwendige Energie für die Gewinnung und Verarbeitung von Asteroid-Grundstoffen bereitstellen.So could such a space-based power plant in near-Earth space (Near Earth orbit - NEO) mounted and then remotely controlled by the radiation belts of the Earth control its location (such as an asteroid) and there the necessary energy for provide the extraction and processing of asteroid precursors.
Nun gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Energie zum Endverbraucher zu bringen. Einmal durch das Strahlen mit Hilfe von Mikrowellen oder als Laserstrahlen und zum anderen durch direkte Verbindung des Verbrauchers mit dem Erzeuger durch ein (zweiadriges) Stromkabel.Now there are different ways to bring the energy to the end user. Once through the rays with the help of microwaves or as laser beams and on the other by direct connection of the consumer with the producer a (two-core) power cable.
Das Energiestrahlen hat insbesondere den Vorteil der besseren Beweglichkeit. Sender und Verbraucher sind nicht durch die Stromkabel in ihrer Beweglichkeit eingeschränkt.The Energy rays in particular has the advantage of better mobility. Transmitters and consumers are not affected by the power cables in theirs Mobility restricted.
Der Nachteil ist jedoch, dass jede Energie-Konversion und auch das Strahlen über große Entfernungen erhebliche Verluste mit sich bringt.Of the Disadvantage, however, is that any energy conversion and also the radiance over long distances significant losses.
So rechnen Edwards/Westling in ihrem Buch „The Space Elevator” für die Versorgung der Plattform ihres Weltraumaufzuges bei der Verwendung der Laserübertragung mit einer Effizienz von lediglich 3 bis 14%, bei der Übertragung durch Mikrowellenstrahlung sogar nur mit 0,05% (Seite 66, Tafel 4.1).So count Edwards / Westling in their book "The Space Elevator" for the supply the platform of their space elevator using laser transmission with an efficiency of only 3 to 14%, in the transfer by microwave radiation even with only 0.05% (page 66, Plate 4.1).
Dennoch bevorzugen sie für die Stromversorgung des eigentlichen Space Elevators, also sozusagen der Aufzugskabine (Climber), die sich durch Motorkraft an dem Aufzugs-”Seil” emporzieht, im Endeffekt eine Strahlungslösung, weil nach ihrer Meinung der Leitungsverlust über hunderttausend Kilometer Stromleitung horrend ist und zusätzlich erhebliche Kurzschlussgefahr bei evtl. nicht vermeidbarem Kontakt der Stromleitungen über diese große Entfernung bestehen könnte.Yet they prefer for the power supply of the actual space elevator, so to speak the Elevator car (climber), which rises by engine power at the lift "rope", in the end a radiation solution, because, in their opinion, the loss of the line is over a hundred thousand kilometers Power line is horrendous and additional Significant danger of short circuit in case of possibly unavoidable contact the power lines over this size Distance could exist.
Dabei soll der Strom dann vorn Laser über einen 12-m Spiegel von der Erde auf den Climber fokussiert werden.there the current should then be transferred from the front of the laser Focus a 12-m mirror from Earth to the climber.
Allerdings ist bei dieser Lösung sehr unbefriedigend, dass der Strom zum Betrieb der Laser auf der Erde erzeugt wird und an der Steckdose zum Stromverbraucher (Laser) bereits erhebliche Verluste entstanden sind.Indeed is at this solution very unsatisfactory, that the power to operate the laser on earth is generated and at the socket to the power consumer (laser) already significant losses have occurred.
Eine sauberere Lösung auch für die Umweltbelastung der Erde, wäre es, den Strom für die Station durch ein weltraumbasiertes Solarstromkraftwerk zu erzeugen und damit die Belastung der Erdumwelt zu vermeiden und das Strahlen der Energie nicht von der Erde zum Climber hinauf durchzuführen, sondern vom SPS zum Climber hinunter.A cleaner solution also for the environmental impact of the earth, would be it, the electricity for to generate the station through a space-based solar power plant and thus to avoid the burden of the earth's environment and the blasting the energy does not carry up from the earth to the climber, but down from the SPS to the climber.
Am Innenring sind Winden angebracht, deren gleichzeitig als Stromkabel dienende Zugkabel im Zentrum einer flugfähigen Laser-/Reflektor-Funktionseinheit mit Flugring münden. Durch die Möglichkeit, beide Fahrzeuge (obwohl über die Kabel verbunden) getrennt voneinander zu bewegen, können diese jeweils separat auf ihre Ziele ausgerichtet werden.At the Inner rings are attached to winches, which at the same time as a power cable serving train cable in the center of an airborne laser / reflector functional unit with a flying ring. By the possibility both vehicles (though over the cables connected) separately from each other, they can be aligned separately to their goals.
Das Stromkraftwerk ist somit zumeist auf die Sonne ausgerichtet während die Lasereinheit auf den zu versorgenden Stromverbraucher zeigt.The Power plant is thus usually geared to the sun while the Laser unit points to the power consumers to be supplied.
Diese Art der Stromübertragung ist sicherlich bei dem Space-Elevator sinnvoll. Allerdings könnte man die Konvertierungsverluste, die dadurch entstehen, dass der erzeugte Strom über den Laser erst in Licht umgewandelt und das Licht dann wieder über Solarzellen in Strom zurückgewandelt werden muß, bei kürzeren Entfernungen durch Leitung des Stromes über Stromkabel vermeiden.These Type of power transmission is certainly useful in the space elevator. However you could do that Conversion losses that arise because the generated Electricity over The laser is first converted into light and then the light again via solar cells converted back into electricity must become, at shorter distances by passing the current over Avoid power cable.
So könnte z. B. anstelle der Lasereinheit ein Tochterschiff, das im Prinzip als fliegende Steckdose fungiert, eingesetzt werden, wenn naheliegende Orte mit Strom versorgt werden müssen. Gedacht ist hierbei an den Einsatz über einem Asteroiden, bei dem die Stromversorgungseinheit nur wenige hundert Meter über der Kleinplaneten-Oberfläche schwebt und den Strom über ein Kabel zur „Steckdosen-Einheit” am Einsatzort auf oder über der Asteroidenoberfläche liefert.So z. B. instead of the laser unit, a subsidiary ship, which acts in principle as a flying outlet, are used when nearby places need to be powered. It is intended to be used over an asteroid, in which the power supply unit only a few hundred meters above the Kleinplaneten surface floats and supplies the power via a cable to the "socket unit" at the site on or above the asteroid surface.
Solarstromkraftwerke zur Ergänzung der Energieversorgung der ErdeSolar power plants to supplement the Energy supply of the earth
Auch die Übertragung von Energie durch Mikrowellenstrahlung hat trotz der hohen Umwandlungsverluste durch Konvertierung ihren Sinn, nämlich um Strom von Solarstrom-Kraftwerken (SPS) auf die Erde zu senden. Die übertragene Energie muss nicht durch Verbrennung fossiler Stoffe auf der Erde erzeugt werden und dies trägt damit zur Umweltentlastung bei.Also the transfer of energy through microwave radiation has despite the high conversion losses by conversion their meaning, namely to electricity from solar power plants (SPS) to send to earth. The transmitted energy does not have to be produced by burning fossil matter on earth and this carries thus contributing to environmental relief.
Im übrigen handelt es sich bei den „Verlusten” um Sonnenenergie, die auch ohne SPS fliessen würde und nicht erst unter Einsatz von Rohstoffen erzeugt werden muss.Otherwise it acts the "losses" are solar energy, which would also flow without PLC and does not have to be produced using raw materials.
Die Stromübertragung über Laser ist zwar effektiver, jedoch auch gefahrvoller. Man darf nicht übersehen, dass ein derartiges weltraumbasiertes Großkraftwerk verbunden mit einem Laser eine sehr mächtige und gefährliche Waffe ist.The Power transmission via laser is more effective, but also more dangerous. One must not overlook that such a space-based large power plant connected to a Laser a very powerful and dangerous Weapon is.
Es wäre somit wünschenswert, wenn derartige Kraftwerke zur Versorgung der Erde erst garnicht mit einer Laser- sondern einer Mikrowelleneinheit ausgestattet werden. Diese werden nicht auf einen kleinen Fleck sondern auf Empfangsanlagen, deren Fläche im Quadratkilometer-Bereich liegen, gerichtet.It would be like that desirable, if such power plants for the supply of the earth not at all be equipped with a laser but a microwave unit. These are not on a small spot but on receiving systems, their area in the square kilometer range, directed.
Anders als beim Mikrowellenherd wird nicht alles was sich zwischen Strahlungsquelle und Endpunkt liegt, gegart, sondern es findet lediglich eine evtl. sogar erwünschte leichte Erwärmung der Umgebung statt, bevor die Strahlung in der Empfangseinheit (rectenna) wieder in verwendbaren Strom umgewandelt wird.Different As with the microwave oven is not everything that is between the radiation source and end point is, cooked, but there is only one possibly. even desirable slight warming the environment instead of the radiation in the receiving unit (rectenna) is converted back into usable electricity.
Solarstromkraftwerke zum Schmelzen und ErwärmenSolar power plants for melting and heating
Nachdem das Thrusterring-SPS bereits mit einer Lasereinheit ausgestattet werden kann, die zudem über eine praktisch kostenlose Energiezufuhr in gigantischem Ausmaß verfügt, sollten auch andere Nutzungsmöglichkeiten ins Auge gefaßt werden.After this the thruster ring PLC already equipped with a laser unit that can be over should have a virtually free energy supply on a gigantic scale also other uses in the eye become.
Zu diesen gehört insbesondere auch die Nutzung zum Erhitzen und Schmelzen von Asteroid-bzw. Mond-Erzen, um Metalle zu gewinnen bzw. zu bearbeiten oder um sand-/felsartige Materialien zu Glas zu schmelzen, jedoch auch zum gezielten Erwärmen um chemische Prozesse bzw. Abbindeprozesse wie sie z. B. beim Betonieren, dass zumindest eine Temperatur über Frosthöhe benötigt, zu ermöglichen.To heard this in particular, the use for heating and melting of asteroid or. Moon ores, to gain or process metals or sand / rocky Melting materials to glass, but also for targeted heating around chemical processes or setting processes as they are known, for. When concreting, that at least one temperature over Frost height needed to enable.
Beim Umstellen von Erhitzen auf Erwärmen müßte lediglich die Laser-Schmelz-Funktionseinheit abgekoppelt und die anders fokussierte, ebenfalls auf Laser basierende Wärme-Funktionseinheit eingekoppelt werden.At the Switch from heating to heating just have to the laser melting functional unit decoupled and the otherwise focused, also laser-based Heat-functional unit be coupled.
Überlegt man sich, dass Stahlwerke früher oft nicht in der Nähe der Erzgruben, sondern eher in der Nähe von Kohlegruben gelegen waren, weil bei der Stahlgewinnung enorme Mengen von Kohle zur Stahlschmelze nötig gewesen sind, erkennt man, wie wichtig dieses nahezu unbegrenzte, kostenfreie Energieangebot ist.considered you look that steelworks earlier often not close the ore mines, but rather located near coal mines were because in steel extraction enormous amounts of coal to molten steel necessary you realize how important this almost unlimited, free Energy supply is.
Mit dem mobilen Thrusterring-SPS ist es zudem noch möglich die Energiegewinnung in die Nähe von vermuteten riesigen Rohstoffquellen auf Asteroiden und Monden zu bringen und damit die Umweltbelastung der Erde durch Rohstoffgewinnung und Verarbeitung zu entlasten.With The mobile thruster ring PLC also makes it possible to generate energy in the vicinity from suspected huge resource sources on asteroids and moons to bring and thus the environmental pollution of the earth by raw material extraction and to relieve processing.
Da auch der Transport dieser Rohstoffe zur Erde bei Verwendung von Solarseglern kostengünstig wäre, könnte die Gewinnung und gleichzeitige Grundverarbeitung (Schmelzen) derartiger Stoffe evtl. auch wirtschaftlich sein, wenn diese Arbeit durch robotische Funktionseinheiten erfolgt.There also the transport of these raw materials to the earth when using Solar sailors cost-effective that could be Extraction and simultaneous basic processing (melting) of such Substances may also be economical if this work is done by robotic Function units takes place.
So könnte ein Frachtensegler die an anderer Stelle bereits behandelte Container-Funktionseinheit, deren Flugring mit einem von Anfang an aufgespannten Fallschirm versehen ist, mit den bereits durch Schmelzen vorbearbeiteten Grundstoffen in Richtung Erde abwerfen.So could a cargo ship the container functional unit already treated elsewhere, their flying ring with a parachute spanned from the beginning is provided with the already pre-processed by melting raw materials throw off in the direction of the earth.
Thrusterring-Raumfahrzeug als Spiegel oder LinseThrusterring spacecraft as a mirror or lens
Bei den vorstehend beschriebenen Verfahren zur Gewinnung/Verarbeitung von Rohstoffen durch Schmelzen/Erwärmen mit Lasereinsatz ist der Energieverlust durch Konversion relativ hoch.In the above-described methods for the extraction / processing of raw materials by Melting / heating with laser use, the energy loss through conversion is relatively high.
Vorteil des Lasers ist insbesondere die mögliche exakte Bündelung und Ausrichtung des Laserstrahles.advantage the laser is in particular the possible exact bundling and alignment of the laser beam.
Eine nicht ganz so exakte, jedoch auch nicht immer in so einem erheblichen Ausmaß erforderliche Bündelung ist jedoch auch bei Verwendung eines mit Spiegeln oder Linsen ausgestatteten Thrusterring-Raumfahrzeuges möglich, wobei die Konversionsverluste vermieden werden.A not quite as exact, but not always in such a significant Extent required bundling is however also when using a equipped with mirrors or lenses Thrusterring spacecraft possible whereby the conversion losses are avoided.
Hierbei werden an den Tragegurten oder Netzen des Raumfahrzeuges Spiegel bzw. bei kleinerem Umfang auch Linsen befestigt, die auf die gewünschte Entfernung und den gewünschten Umfang des Brennpunktes fokussiert sind. Sodann wird das Fahrzeug in die Arbeitsposition gebracht und richtet den Strahl auf die im Brennpunkt liegenden Objekte/Materialien.in this connection become mirrors on the risers or nets of the spacecraft or at a smaller scale also lenses attached to the desired distance and the desired one Scope of focus are focused. Then the vehicle placed in the working position and directs the beam to the in Focus lying objects / materials.
Denkbarer Einsatz wäre z. B. das Erwärmen (insbesondere der der Sonne abgewandten Seiten) von Betonnier-Formen in denen Formstücke auf die zum Betonnieren erforderlichen frostfreien Wärmegrade gehalten werden.conceivable Use would be z. B. heating (especially the sides facing away from the sun) of concrete forms in which fittings to the frost-free heat levels required for concreteing being held.
Thrusterring-Raumfahrzeuge als mobile Empfangs und SendeeinheitenThrusterring spacecraft as mobile receiving and transmitting units
Selbstverständlich ist auch die Anbringung von riesigen Schüssel und Antennen Empfangs- und Sendeanlagen auf den Haltegurten/dem Haltenetz der Thrusterring-Fahrzeuge möglich, die hierdurch zu mobilen Weltraum-Sendern und Empfängern werden.Of course it is also the attachment of huge bowl and antennas receiving and transmitters on the tethers / holding net of the thruster ring vehicles possible become mobile space transmitters and receivers.
Fernsteuerung der Rohstoffgewinnungs- und VerarbeitungsvorgängeRemote control of the extraction of raw materials and processing operations
Auch ich habe mir natürlich die Frage gestellt, ob es überhaupt realistisch ist, bei der durch die Entfernung zu den Asteroiden, die sich bei der bevorzugten sonnen nahen Lage durchaus auch einmal im Laufe Ihres Orbits auf der anderen Seite der Sonne befinden können, (also bis zu 2 AU entfernt von der Erde) überhaupt an Fernsteuerung zu denken.Also Of course I have asked the question if it at all realistic, by the distance to the asteroids, at the preferred sun near location certainly once in the course of your orbit on the other side of the sun, (ie up to 2 AU away from the earth) at all at remote control too think.
Dennoch scheint es zum derzeitigen Stand der menschlichen Technik hierzu keine Alternative zu geben, denn menschliche Entscheidungen und Kreativität sind nötig, weil die Robotik noch nicht so weit fortgeschritten ist, um Robotern derartige Aufgaben zu überlassen.Yet It seems to the current state of human technology this to give no alternative, because human decisions and creativity are necessary, because robotics has not progressed so far to robots to leave such tasks.
Wie kann aber eine Fernsteuerung bei der Zeitverzögerung, die allein schon durch die große Entfernung entsteht und auch durch Versperren der Funkwege durch Objekte, wie z. B. der Sonne überhaupt möglich sein?As but can be a remote control at the time delay alone by the size Distance arises and also by blocking the radio paths by Objects, such as B. the sun at all to be possible?
Die Antwort lautet: Zunächst durch Aufbau eines Satelliten-Kommunikationssystems von hoher Bandbreite rund um die Sonne, unterstützt durch die Sensor unterstützte Verwendung halbautomatischer Ablaufprogramme für die ferngesteuerten robotischen Funktionseinheiten.The Answer is: first by building a high bandwidth satellite communication system around the sun, supported supported by the sensor Use of semi-automatic sequence programs for the remote-controlled robotic Functional units.
Befindet sich erst einmal eine Kette von Kommunikationssatelliten im Orbit um die Sonne, dürfte die Weitergabe von Bild- und anderen Meßdaten auch bei hoher erforderlicher Bandbreite kein Problem darstellen.is First, a chain of communications satellites in orbit around the sun, probably the transmission of image and other measurement data even at high required Bandwidth does not pose a problem.
Steuerung und gegenseitige Kommunikation der Satelliten untereinander als auch der Roboter sollte über ein sicheres Internetprotokoll geregelt werden.control and mutual communication of the satellites among themselves even the robot should be over a secure internet protocol.
Die Stationierung derartiger Satellitenketten, bei denen es sich vorzugsweise um kleinere Thrusterring-Solarsegler der hier behandelten Art handelt, könnte durch sehr große Träger-Solarsegler erfolgen, die mit einem Magazin-Dock-Innenring, der in dieser Beschreibung behandelt wurde, ausgestattet sind.The Stationing of such satellite chains, which are preferably is about smaller thruster ring solar gliders of the kind discussed here, could through very big ones Carrier Solar sailors done with a magazine dock inner ring included in this description was treated, equipped.
So würde jedes dieser Trägerschiffe z. B. 12 Satelliten-Segler (diese Zahl ist einfach aus der Luft gegriffen, soll jedoch die Richtung des Gedankenganges aufzeigen) mit sich führen, die nacheinander an dem jeweils vorgesehen Einsatzort selbständig vom Mutterschiff ablegen und ihre Aufgabe aufgrund des geringen Treibstoffverbrauches und der reichlich vorhandenen Sonnenenergie vom Prinzip her für eine sehr lange Zeit wahrnehmen können.So every one would these carrier ships z. B. 12 satellite sailors (this number is simply from the air grasped, but should show the direction of the train of thought) carry with them, the one after the other at the intended location independently of Mothership drop off and their task due to low fuel consumption and the abundant solar energy in principle for a very can perceive for a long time.
Die im Vorantrag dargestellte Anbringung der Tochtereinheiten auch auf der äußeren Seglerfläche sieht der Erfinder/Autor nunmehr als nicht so günstig an, weil die Steuerung der Muttersegler durch die Lage der Tochterschiffe im Zentrum der Mutter einfacher ist und auch weniger Treibstoff verbraucht wird und weil das automatische An- und Ablegen hier erheblich schwerer sein dürfte.The attachment of the daughter units shown in the pre-proposal also on the outer sail area sees the inventor / author now as not so cheap, because the control of the parent sailors by the location of the daughter ships in the center of the mother is easier and less fuel is consumed and because the automatic loading and unloading should be considerably more difficult here.
Ist nach Stationierung einer lückenlosen Satellitenkette die Kommunikation sichergestellt, könnten Roboter mit Hilfe halbautomatischer Steuerungsmechanismen von der Erde her durch menschliche „Robonauten”, bei denen es sich durchaus um hochqualifizierte Wissenschaftler (etwa Astrophysiker) handeln würde, mittels VR-Techniken (Virtual Reality) ferngesteuert werden.is after stationing a gapless Satellite chain communication ensured robots could using semi-automatic control mechanisms from Earth by human "robonauts", in which they are certainly highly qualified scientists (such as astrophysicists) would act, by means of VR techniques (Virtual Reality) are remotely controlled.
Erläuterungen zu den Zeichnungen und BezugszeichenlisteExplanations to the drawings and list of reference numerals
Die nachfolgende Bezugszeichenliste setzt auf die Liste des am 26.07.2002 eingereichten Vorantrages auf und ergänzt diese um die Ziffern 5 (Innenring) und 6 (Außenring einer Tochterstruktur, die in den Innenring der Mutterstruktur eingesetzt wird). Sie gilt damit für beide Anträge.The the following list of reference numbers is based on the list of the 26.07.2002 submitted to and supplemented by paragraphs 5 (Inner ring) and 6 (outer ring a daughter structure used in the inner ring of the parent structure becomes). It is therefore valid for both applications.
Analog
wird auch die Nummerierung der Zeichnungen des Vorantrages (letzte
Zeichnung war
Thrusternummerierungen beziehen sich auf die Einzelthruster in der jeweiligen Zeichnung.Thrusternummerierungen refer to the individual thrusters in the respective drawing.
Die Zeichnungen sind bei weitem nicht maßstabsgerecht, da sich die Größe der zu beschreibenden Objekte im Quadratkilometer Bereich bewegen kann, während die strukturellen Teile der Konstruktionen wie z. B. die Rohrdurchmesser der Rohrsegmente des Aussenringes eher im Zentimeter-Bereich liegen können.The Drawings are far from true to scale as the Size of too can move descriptive objects in the square kilometer range, while the structural parts of the structures such. B. the pipe diameter the pipe segments of the outer ring are more in the centimeter range can.
Die Bezugszeichen gliedern sich in die BereicheThe reference numerals are divided into the areas
-
1 = Antriebseinheiten, Außenring und zentrale Antriebs-Einheiten/-Module1 = Drive units, outer ring and central drive units / modules -
2 = Solar-Segel/Haltegurte2 = Solar sail / tethers -
3 = Nutzlast-Plattform3 = Payload platform -
4 = Launcher-Transporthalterung für Ringsegmente4 = Launcher transport holder for ring segments -
5 = Innenring als Dockingstation und/oder Geräte-Halterung5 = Inner ring as docking station and / or device holder -
6 = Außenring einer Tochterstruktur6 = Outer ring of a daughter structure
Zu
Durch das Auswechseln der inneren Funktionseinheit kann ein Raumschiff/eine Weltraumstruktur einfach für einen anderen Zweck umgerüstet werden.By the replacement of the inner functional unit may be a spaceship Space structure easy for converted another purpose become.
Diese in mehreren der hier vorgestellten Entwicklungen verwendete Einheit stellt nach Auffassung des Erfinders auch die wichtigste Verbesserung/Ergänzung der im Vorantrag vorgestellten Erfindungen dar, da das Docken und Laden/Löschen im Zentrum der Scheibe eine erhebliche Verbesserung der Nutzungsmöglichkeiten dieser Ringstrukturen bietet, insbesondere auch zur Modularisierung und der robotischen Ablaufsteuerung.These used in several of the developments presented here In the opinion of the inventor also represents the most important improvement / supplement to the inventions presented in the pre-proposal, since the docking and loading / unloading in Center of the disc a significant improvement in the possible uses offers these ring structures, in particular for modularization and the robotic flow control.
Zu
Die
Doppel-Dockingstation wird genau wie der Docking Innenring nach
Zur
zusätzlichen
Sicherung gegen Schwingungen/Vibrationen ist auch eine Befestigung
der beiden Abschlussringe (
Es
handelt sich hierbei um ein leichtes Gerüst bestehend aus 3 Rohr-Ringen
oder auch aus Ring-Scheiben, die durch vertikal stehende Rohre (
Grundsätzlich kann hier das gleiche Zubehör (Winden, Docking-Halterungen, etc.) zur Verwendung kommen, wie bereits in den Erläuterungen zur Einzeldockingstation ausführlich erörtert.Basically here the same accessories (Winches, docking brackets, etc.) come for use, as already in the notes to the single docking station in detail discussed.
Zu
Eine bevorzugte Anwendung wäre z. B. der Transport ganzer Schwärme von Nachrichten- und Beobachtungsatelliten zu ihrem Einsatzort. Um z. B. eine ständige Kommunikation rund um die Sonne und um Planeten oder Monde aufrechterhalten zu können oder zur Sonnenbeobachtung.A preferred application would be z. B. the transport of whole swarms of news and observation satellites to their location. To z. B. a permanent Communicate around the sun and maintain planets or moons to be able to or for sun observation.
In
der vorliegenden Zeichnung ist zwar nur ein Dock mit 6 Anlegestellen
eingezeichnet, grundsätzlich können jedoch
auch inbesondere wegen der flachen Bauweise der Thrusterring-Raumfahrzeuge
noch erheblich mehr Einheiten durch eine Verlängerung der Vertikalrohre (
Aus
Balancegründen
befindet sich jeweils eine gleiche Anzahl von Andockstellen oberhalb
und unterhalb des Innenringes (
In
der Zeichnung befindet sich ein kleines Antriebsring-Raumfahrzeug
im untersten Magazin-Dock über
der Nutzlastplattform (
Die Befestigung im Dock erfolgt magnetisch und/oder elektromagnetisch durch Verwendung entsprechender ferromagnetischer Materialien in Verbindung mit Permanent- und/oder Elektromagneten.The Attachment in the dock is magnetic and / or electromagnetic by using corresponding ferromagnetic materials in Connection with permanent and / or electromagnets.
Bei
der hier vorgesehenen größeren Höhe der Vertikalrohre
(
Wenn es sich bei dem Mutterschiff etwa um einen großen Lastensegler handelt (mit z. B. 1000 m Durchmesser), erscheint auch ein Dock, das an beiden Seiten 10 bis 20 m über die Ebene der Scheibe hinausragt, und z. B. einen Durchmesser von 20 Metern hat, nicht unproportional zur Gesamtgröße des Trägers.If it is at the mothership about a large glider (with z. B. 1000 m diameter), also appears a dock, the two Pages 10 to 20 m above the plane of the disc protrudes, and z. B. a diameter of 20 meters, not disproportionate to the overall size of the vehicle.
Mit relativ wenig Material, können hier also durch Verzicht auf Außenwände große Volumenkapazitäten erreicht werden, die die Stabilität der Struktur und die Manövrierfähigkeit wegen der mittigen Lagerung kaum beeinträchtigen.With relatively little material, can Here, therefore, by eliminating external walls large volume capacity achieved be the stability the structure and maneuverability hardly affect because of the central storage.
Der angesprochene Lastensegler hätte bei einem Dock mit 20 m Durchmesser und einer Höhe von 10 m über beide Seiten der Scheibe hinaus (also Gesamthöhe des Lagerraumes 20 m) etwa 6.300 m3 Lagervolumen und es verbleibt immer noch ein verschwenderisches Flächenangebot zur Platzierung von Solarzellen und des Solarsegels.The mentioned glider would have a dock with 20 m diameter and a height of 10 m on both sides of the disc out (ie total height of the storage room 20 m) about 6,300 m 3 storage volume and there is still a lavish space for the placement of solar cells and the solar sail.
Man stelle sich einmal vor, welcher Unsicherheiten man wegen umherfliegender/schlagender Ladung bei quadratischen Mastensegiern in dieser Größenordnung nach früheren Solarsegler-Designs ausgesetzt wäre.you Imagine what uncertainties you have because of flying around / beating Cargo at square mast sailors on this scale after earlier Solar sailer designs would be exposed.
Bei derartigen Seglern wäre außerdem an das hier anvisierte automatische Andockverfahren schon gar nicht zu denken.at such sailors would be Furthermore to the targeted here automatic docking certainly not to think.
Seine volle Leistungsfähigkeit kann dieses Transport-System jedoch erst in der Symbiose mit hierzu geeigneten Funktionseinheiten erreichen, die selbst auch flugfähig sind.However, this transport system can only be fully used in symbiosis with it reach suitable functional units, which are also airworthy.
So
wäre die
ideale Ergänzung
zu diesem Frachtschiff ein System genormter, selbst flugfähiger Container.
Dies könnte
man in Form runder Container verwirklichen, die in einen Thrusterring
so wie die Nutzlastplattform
Das Ionen-Thruster durchaus dazu geeignet sind, mehrere hundert Kilogramm schwere Raumfahrzeuge über längere Strecken zu bewegen, zeigt SMART I, die europäische Raumsonde der ESA zur Zeit in beeindruckender Weise. Die Container müßten jedoch lediglich kürzere Strecken z. B. von einem Asteroiden zum Lastensegler zurücklegen.The Ion thrusters are well suited to several hundred kilograms heavy spacecraft over longer Moving distances is demonstrated by SMART I, ESA's European space probe Time in an impressive way. However, the containers would only have shorter distances z. B. travel from an asteroid to the glider.
Um kein Mißverständnis aufkommen zu lassen, der Erfinder sieht sehr wohl, dass sich diese Möglichkeiten auf den schwerelosen bzw. nahezu schwerelosen Raum beschränken und für den Umgang mit der Gravitation größerer Monde oder gar Planeten andere Antriebslösungen gefunden werden müssen.Around no misunderstanding arise to let the inventor look very well, that these possibilities restrict to the weightless or almost weightless room and for the Dealing with the gravitation of larger moons or even planet other drive solutions need to be found.
Im interplanetaren Raum wird jedoch der Großteil der Reisewege unter schwerelosen Bedingungen stattfinden und dafür sind die Thrusterring-Raumfahrzeuge in Verbindung mit dem Solarsegel-Antrieb bestens geeignet und bieten daher die Möglichkeit, eine kostengünstige Weltraum Infrastruktur aufzubauen.in the interplanetary space, however, is the major part of the travel routes under weightless Conditions take place and for that The thruster ring spacecraft are in conjunction with the solar sail propulsion ideally suited and therefore offer the possibility of a low-cost space Build infrastructure.
Die große Stärke dieses Fahrzeuges resultiert aus der Schwäche seiner Ionen-Antriebe. Es kann sich behutsam an die einzufangenden Objekte annähern und dadurch Karambolagen vermeiden und verbraucht relativ wenig Treibsoff. Die Reichweite des Fahrzeuges könnte noch durch Einsatz von Solarsegeln im Thrusterring als zusätzlicher treibstoffloser Antrieb verbessert werden.The size Strength This vehicle results from the weakness of its ion drives. It can Gently approach the objects to be captured and thus billiards avoid and consume relatively little Treibsoff. The range of the vehicle could still by using solar sails in the thruster ring as additional fuel-free drive can be improved.
Die gefangenen Objekte werden nur durch die etwas höhere Geschwindigkeit, die der Flugkäscher benötigt und die ständige Beschleunigung im Käscher gehalten. Ergänzend ist allerdings auch die Anbringung von Greifarmen und ähnlichem am Ring möglich.The trapped objects are only affected by the slightly higher speed that the Flugkäscher needed and the constant Acceleration in the cheesecutter held. additional However, it is also the attachment of gripping arms and the like possible on the ring.
Die nicht verschlossene Käscheröffnung ermöglicht es dennoch, die Objekte durch Gegenbeschleunigung wieder in die gewünschte Richtung zu entlassen.The Unopened opening of the cheesecutter makes it possible nevertheless, the objects by counter acceleration again in the desired direction to dismiss.
Zum Aufbau:To build:
Der äußere Thrusterring
ist hier mit erheblich mehr Doppel-Thruster-Einheiten (
Dies ist auch verständlich, denn der Käscher soll ja auch mit der offenen Fläche voran betrieben werden.This is also understandable because the butcher should also be with the open area be operated ahead.
Der
Käscher
(
Der
Außenring
(
Soll jedoch das Raumfahrzeug zusätzlich mit einem Solarsegel zur Verlängerung der Einsatzdauer und der Reichweite versehen werden, ist noch weiterer Raum für das Solarsegel, das in diesem Fall nur vom Außenring bis zum Solarzellenring reichen würde, erforderlich.Should however, the spacecraft in addition with a solar sail for extension the service life and range are provided even more room for the solar sail, which in this case only from the outer ring to the solar cell ring would be enough required.
Die
Zeichnung zeigt außerdem
noch die Hauptkameras (
Der Erfinder legt so viel Wert auf die Platzierung der Kameras, weil diese für ein durch Menschen ferngesteuertes robotisches Fahrzeug besonders wichtig sind.Of the Inventor puts so much emphasis on the placement of cameras, because this for a robotic vehicle remotely controlled by humans are important.
Zu
der hier vorgestellten Anordnung ist zu sagen, dass die Kameras
die beiden Augen der Menschen für
die Fernsteuerung ersetzen müssen.
Es ist daher wichtig, wenn diese sowohl für die Fahrtrichtung mit der Fläche vorwärts (Kameras
(
Das
Umschalten der Orientierung von den Kameras (
Da
ein Innenring vorhanden ist, können
selbstverständlich
auch die bereits vorgestellten Greif- und Haltevorrichtungen nach
Zu
Das
Raumfahrzeug in
Gedacht ist diese Anwendungsart für die Gewinnung größerer Mengen von Rohstoffen auf und in der Nähe von Asteroiden. Ein Sack ist eben immer noch der leichteste Transportbehälter und kann nach dem Gebrauch einfach durch Verschnürung verschlossen und sodann durch einen weiteren ersetzt werden.thought is this type of application for the extraction of larger quantities of raw materials on and in the vicinity of asteroids. A bag is still the lightest transport container and can be easily closed by lacing after use and then be replaced by another.
Das Verschließen und Öffnen des Sackes könnte durch entsprechende Vorrichtungen am Innenring mit Hilfe der Seilwinden automatisch durchgeführt werden.The close and open the sack could by appropriate devices on the inner ring using the winches automatically performed become.
Zu
Die
Rakete ist hierbei mittels der Haltegurte (
Nach dem Ausbrennen der Rakete könnte das Thrusterring-Raumfahrzeug die Verbindung lösen und den Flug mit dem eigenen Antrieb fortsetzen.To the burnout of the rocket could the thruster-ring spacecraft unlock the connection and the flight with your own Continue drive.
Zu
Rechts unten ist die mit dem Solarkraftwerk über ein Stromkabel verbundene Energie-Sendeanlage zu sehen.Right below is the one connected to the solar power plant via a power cable To see energy transmitter.
Die
Befestigung der Solarzellen soll durch Einklemmen der Gurte zwischen
den Halteplatten (
Links unten ist die Anbringung der Gurte dargestellt.Left below the attachment of the straps is shown.
- 11
- Antriebsringdrive ring
- 1.11.1
- Antriebs-SegmentPropulsion segment
- 1.21.2
- Leer-SegmentEmpty segment
- 1.2.11.2.1
- Haupt-Stereo-KameraMain stereo camera
- 1.2.21.2.2
- Thruster-Aufsatz-KameraThruster Tower Camera
- 1.31.3
- Seitenstrahl-SegmentSide beam segment
- 1.41.4
- GurthalterungGurthalterung
- 1.51.5
- Doppelthruster Seitendouble thruster pages
- 1.61.6
- Doppelthruster oben/untendouble thruster up down
- 1.71.7
- Befestigungs-ÖffnungMounting opening
- 1.81.8
- Befestigungs-SplintMounting Splint
- 1.91.9
- Strahlrohr-HalterungLance holder
- 1.9.11.9.1
- Kontermutternlocknuts
- 1.9.21.9.2
- Konter-HalbrohrCounter-half pipe
- 1.9.31.9.3
- SplintstangenSplintstangen
- 1.9.41.9.4
- Halterangs-HalbrohrHolding rank-half pipe
- 1.9.51.9.5
- Tankrohrtank pipe
- 1.9.61.9.6
- Elektro-LitzeElectro-stranded
- 1.101.10
- Strahlrohrlance
- 1.10.11.10.1
- Ionisatorionizer
- 1.10.21.10.2
- Beschleunigeraccelerator
- 1.10.31.10.3
- Neutralisatorneutralizer
- 22
- Solar-SegelSolar Sail
- 2.12.1
- Halte-GurteRetaining straps
- 2.1.12.1.1
- GurthalteplattenGurthalteplatten
- 2.1.1.12.1.1.1
- Gurthalte-SchraubenGurthalte screws
- 2.1.1.22.1.1.2
- Gurthalte-KontermutternGurthalte locknuts
- 2.22.2
- Rand-GurtEdge-belt
- 2.32.3
- LadegurtLadegurt
- 2.42.4
- Segel-Folie/StoffSail film / fabric
- 2.52.5
- Solarzellen-RingSolar cell ring
- 2.62.6
- Solarzellen-ArraySolar cell array
- 2.72.7
- Käscher-NetzKäscher network
- 2.82.8
- Flugring-TransportsackFlight Ring transport bag
- 33
- Nutzlast-PlattformPayload platform
-
Unter
Gruppe
5 sind alle Einrichtungen zum Ankopeln aufgeführt, auch wenn diese sich am Außenring6 der Tochtereinheit befindenUnder group5 all the devices for coupling are listed, even if they are on the outer ring6 the daughter unit - 55
-
Innenring
des Mutterschiffes/der Ringstruktur – s. hierzu
8 Inner ring of the mothership / ring structure - s. For this8th - 5.15.1
- Andock-HalterungDocking bracket
- 5.1.15.1.1
- Halterungsgabelsupporting fork
- 5.1.1.15.1.1.1
- Gabelstangen-VerbindungsteilFork rod connecting part
- 5.1.1.25.1.1.2
- Gabel-AnschlagFork-stop
- 5.1.25.1.2
- Untere BefestigungsschelleLower mounting clamp
- 5.1.35.1.3
- Obere BefestigungsschelleUpper mounting clamp
- 5.1.45.1.4
- Befestigungs-SchraubeFastening screw
- 5.1.55.1.5
- GabelhalteplatteFork retaining plate
- 5.1.65.1.6
- Befestigungschrauben-MutterFixing nut and bolt
- 5.1.75.1.7
- Elektroschlosselectric lock
- 5.1.85.1.8
- Gabelenden-SchraubhülseFork ends-threaded
- 5.1.95.1.9
- Elektroschloss-HalteplatteElectric lock-holder plate
- (2.1.1)(2.1.1)
- 5.25.2
- Seilwindenwinches
- 5.2.15.2.1
- Seil o. Gurt o. Faden o. Trosserope o. Strap o. Thread or hawser
- 5.2.25.2.2
- Winden-RingWinds ring
- 5.2.3 5.2.3
- Winden-KarabinerhakenWinds snap hook
- 5.2.45.2.4
- Winden-FlugringGlory flying ring
- 5.2.4.15.2.4.1
- 5.2.4.25.2.4.2
- 5.2.55.2.5
- Dockingmagnet permanentDocking magnet permanent
- 5.2.5.15.2.5.1
- schaltbarer elektr. Dockingmagnetswitchable elec. Docking magnet
- 5.35.3
- Docking-VertikalrohrDocking vertical tube
- 5.3.15.3.1
- Spannseiltether
- 5.45.4
- Abschluss-RingGraduation Ring
- 5.55.5
- elektr. Schnecken-Motorelec. Screw motor
- 5.65.6
- DockingbügelDocking bracket
- 5.6.15.6.1
- Bügel-ZahnungIroning toothing
- 5.75.7
- ferromagn. Abschluss-Ringscheibeferromagn. Graduation washer
- 5.85.8
- Stromkabelpower cable
- 66
- Außenring/Antriebsring der ankoppelnden Tochter-StrukturOuter ring / drive ring the docking daughter structure
Zeichnungendrawings
-
(
1 –7 wurden mit dem Vorantrag vom 24.07.2002 eingereicht)(1 -7 were submitted with the pre-proposal of 24.07.2002)
Claims (12)
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DE102004004543A DE102004004543B4 (en) | 2002-07-26 | 2004-01-23 | Spacecraft docking and docking station, space solar power plant, space miner |
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