Fasttracking to Space...

[Fattyman]

... ich will mal hier ein alternativen, weil hybriden, Ansatz für ein solches Konzept bringen.
Aktuell werden so ziemlich alle Satelliten mittels irgendeiner Art von Raketen in den Weltraum befördert. Entweder von speziellen Startlokationen wie Cape Caneveral, Baikonur, Plesezk, Französisch Guayana oder andere. Oder mit Hilfe von Flugzeugen.

Ich will mal hier einen anderen - vielleicht besseren Weg - beschreiben:
Ausgangspunkt ist die Überlegung, dass die Satelliten oder bemannten Raumschiffe nicht unbedingt in einem Stück in den Orbit transportiert werden müssen. Sie können dort in unempfindlichen Komponenten zerlegt hintransportiert werden, um dort vor Ort zusammengebaut zu werden. Dazu müssen nicht die relativ uneffizienten Raketensysteme verwendet werden, die teilweise 2000 t Gesamtgewicht beim Start haben, sondern es kommt hier ein alternativer Startvorgang zum Tragen: Das Railgun-Prinzip.

Dabei werden auf einer Beschleunigungsstrecke mittels elektromagnetischen Feldern Dinge auf die 1.kosmische Geschwindigkeit gebracht, sodaß diese dann in die Erdumlaufbahn gelangen können. Dort werden diese Dinge dann zu einem Satelliten/Raumschiff zusammengesetzt.

Durch mehrfache Materialsendungen per Railgung können so beliebig große Raumschiff in der Erdumlaufbahn relativ günstig zusammengebaut werden. Warum nicht ein 1000 t Raumschiff zum Mars? (Und dafür nicht 100.000 t Materialien, wie Treibstoffe zum Start mehrerer Saturn-V-großer Raketen verschwenden) Treibstoff kann so auch in großeren Mengen in die Erdumlaufbahn gebracht werden.

Die empfindlichen Gerätschaften und Passagiere können mit herkömlichen Raketenstarts in den Orbit transportiert werden.

Hier mal meine ungefähre Schätzung für eine Railgun-To-The-Orbit:
Ich setze mal als akzeptables Maß für eine Beschleunigung per Railgun 10 g - also 98.1 m/s^2 - an. Daraus ergibt sich für eine Endgeschwindigkeit von ca. 7,8 km/s eine Beschleunigungsstrecke von ca. 310 km. Die Beschleunigung selbst erfolgt in einem (Fast-)Vakuum.
Zum Energieaufwand während der Beschleunigung: Um 1kg auf orbitale Geschwindigkeiten mit der Railgun zu bringen sind ca. 30 MJ notwendig.

Im Orbit selbst werden die Teile von einem oder mehreren Sammlern zusammengetragen und diese erstellen dann - wenn die entsprechenden Teile vorhanden sind - ganze Raumschiffkomponenten.

[Monger]

... Daraus ergibt sich für eine Endgeschwindigkeit von ca. 7,8 km/s eine Beschleunigungsstrecke von ca. 310 km.
Eigentlich ne interessante Idee, aber ist dir bewusst wohin deine Railgun zielen müsste?
Die Idee wäre auf jedem Himmelskörper ziemlich plausibel der keine eigene Atmosphäre hat, und wo kein Orbit sondern Fluchtgeschwindigkeit das Ziel ist. Aber von der Erde aus wäre nicht so geschickt.

[Timbaloo]

Der Denkfehler: Eine Rakete ist bei hoher Luftdichte (Boden) langsam und schnell mit niedrigerer Dichte (Höhe).

Bei deinem Konzept hast du hohe Dichte bei hohen Geschwindigkeiten und niedrige Dichte bei niedrige(re)n Geschwindigkeiten.

F ~ ρLuft⋅v2

[Fattyman]

Eigentlich ne interessante Idee, aber ist dir bewusst wohin deine Railgun zielen müsste?
Die Idee wäre auf jedem Himmelskörper ziemlich plausibel der keine eigene Atmosphäre hat, und wo kein Orbit sondern Fluchtgeschwindigkeit das Ziel ist. Aber von der Erde aus wäre nicht so geschickt.

Man kann den Pfad so legen, dass nur wenig von der schlimmen bremsenden und stark erhitzenden Atmosphäre übrig bleibt, indem der Ausgang der Beschleunigungsstrecke in die Gipfellagen eines Gebirges gelegt wird.

[Fattyman]

Der Denkfehler: Eine Rakete ist bei hoher Luftdichte (Boden) langsam und schnell mit niedrigerer Dichte (Höhe).

Bei deinem Konzept hast du hohe Dichte bei hohen Geschwindigkeiten und niedrige Dichte bei niedrige(re)n Geschwindigkeiten.

F ~ ρLuft⋅v2

Kannst du mir mal erklären, was an einer Fast-Vakuum-Beschleunigungsstrecke bremsend wirkt? Oder wohin zielt deine Frage?

[Timbaloo]

Kannst du mir mal erklären, was an einer Fast-Vakuum-Beschleunigungsstrecke bremsend wirkt? Oder wohin zielt deine Frage?
Na die Atmosphäre durch die du ja zwingend durch musst...

Eine Frage hatte ich nicht.

[Fattyman]

Na die Atmosphäre durch die du ja zwingend durch musst...

Eine Frage hatte ich nicht.

Wenn das Beschleunigungsstreckenende in einem Gebirge liegt lässt das schon ein Großteil der bremsenden Atmosphäre hinter sich.
Bei 7000m Höhe haben z.B. nur noch eine Luftdichte von 43% im Vergleich zur Meereshöhe.

[Niall]

Wenn das Beschleunigungsstreckenende in einem Gebirge liegt lässt das schon ein Großteil der bremsenden Atmosphäre hinter sich.
Bei 7000m Höhe haben z.B. nur noch eine Luftdichte von 43% im Vergleich zur Meereshöhe.

Denkfehler. Sorry. Trotzdem – eine Beschleunigungsstrecke von 310 km mit derart großem Höhenunterschied zu bauen, scheint schon etwas grenzwertig. Sieben Kilometer Höhenunterschied mit Ausgang im Gebirge zu bauen erscheint mir nicht gerade trivial.

[Timbaloo]

Überleg mal in welcher Höhe diverse Flugkörper den sog. Blackout beim Wiedereintritt haben. Beim Space Shuttle endet(!) der bei 55km Höhe...

[Fattyman]

Überleg mal in welcher Höhe diverse Flugkörper den sog. Blackout beim Wiedereintritt haben. Beim Space Shuttle endet(!) der bei 55km Höhe...

Bei den zu transportierenden Lasten handelt es sich um dumme Lasten - im besten Falle einfache Container - ohne weitere Steuer- und Kommunikationsfunktionen. Da spielt ein evtl. auftretender Blackout überhaupt keine Rolle.

[Dicker Igel]

Denkfehler. Sorry. Trotzdem – eine Beschleunigungsstrecke von 310 km mit derart großem Höhenunterschied zu bauen, scheint schon etwas grenzwertig. Sieben Kilometer Höhenunterschied mit Ausgang im Gebirge zu bauen erscheint mir nicht gerade trivial.
Das ist ganz einfach unmöglich.

[maguumo]

Abgesehen davon das der Luftwiderstand sowas unmöglich macht läge das Pärigäum eines theoretisch so gestarteten Objekts irgendwo leicht unterhalb der Mündung der Kanone. Du brauchst also trotzdem noch ein Raketentriebwerk, ansonsten kommt dir deine Nutzlast nach etwas mehr als einem halben Orbit wieder entgegen (wenn sie wundersamerweise nach dem Start nicht zerbröselt ist).

Das Konzept ist auch keinesfalls neu, wenn man das zuende denkt landet man bei der Lofstrom Schlaufe/Launch Loop (https://de.wikipedia.org/wiki/Lofstrom-Schlaufe). Abgesehen davon das die technische Machbarkeit fragwürdig ist ist eine solche Investition momentan nicht zu rechtfertigem, die Menge an Kram die in den Orbit geschleudert werden muss ist arg begrenzt.

[Timbaloo]

Bei den zu transportierenden Lasten handelt es sich um dumme Lasten - im besten Falle einfache Container - ohne weitere Steuer- und Kommunikationsfunktionen. Da spielt ein evtl. auftretender Blackout überhaupt keine Rolle.
Der Blackout sollte nur veranschaulichen welche Reibungskräfte da auftreten. Ich kann es dir aber auch vorrechnen...

[Monger]

Man kann den Pfad so legen, dass nur wenig von der schlimmen bremsenden und stark erhitzenden Atmosphäre übrig bleibt, indem der Ausgang der Beschleunigungsstrecke in die Gipfellagen eines Gebirges gelegt wird.
Um einen möglichst effizienten Orbit zu erreichen, müsstest du horizontal schießen, also größtenteils durch die Atmosphäre.
Aber selbst wenn wir mal annehmen dass du es fast bis in den Orbit schaffst, wo kommt das letzte bisschen Energie her?
Wenn du Treibstoff mitschickst, hast du bei den Beschleunigungen wahrscheinlich ein Feuerwerk.
Wenn du versuchst ihn einzufangen, hast du weniger als 90 Minuten Zeit, und dass auf einem sehr niedrigen Orbit.

[Agenor]

-Railguns erreichen immer noch viel langsamere Geschwindigkeiten als mit Wasserstoff befeuerte Kanonen. Das könnte man aber ändern.
- Um in einen Orbit zu kommen benötigst du horizontale Geschwindigkeit. Man kann also nicht gerade nach oben feuern (kein Orbit). Von 0 auf 7000 m Höhenmeter bei einer Länge von 300 km bringt dir aber auch nicht viel, da der Luftwiderstand und Hitze bei der Beschleunigung als auch beim Austritt aus der Railgun der Nutzlast in den Arsch tritt. Das Teil müsste viel höher, 70+ km wären fast unausweichlich.
-Mit Railguns als auch Kanonen bekommt man höchstens sehr elliptische Umlaufbahnen.
-Je schneller die Nutzlast innerhalb der Railgun umso umso gerader muss die Railgun gebaut werden (möglicherweise mit aktiver Korrektur). Außer du arbeitest mit sehr viel Reserven. Bei einer Länge von hunderten von km wird das auch zu einem Problem.
-Extrem hohe Investitionskosten, die nur Sinn manchen würden, falls du ein riesiges Programm hast, welche die Railgun auch auslastet. Wo soll das herkommen?
-Da du unempfindliche Materialien schickst, kannst du aber die Beschleunigung erhöhen. Dadurch wird die Strecke kürzer.
-Falls man sich mit einer kleineren Geschwindigkeit zufrieden gibt, wäre es eine Überlegung, ein kleines Triebwerk mit zu schicken welches den eigentlichen Orbit-burn vornimmt. Railgun wäre also nur die erste Stufe welche z.B. nur auf ein paar km/s beschleunigt.

Das sind die Punkte die mir auf die Schnelle einfallen.

[Plutos]

Und dann braucht man außerdem für jede denkbare Bahnneigung eine eigene - 310km lange, mit "Ausgang" im Hochgebirge! - Startrampe, oder? Zumal die Orte über 7000m sowieso schon recht selten und auch nicht gerade in politisch stabilen Gebieten befindlich sind...

Grundsätzlich stammt die Idee ja bereits aus dem Anfang des Weltraum-Zeitalters: https://en.wikipedia.org/wiki/Project_HARP (nicht zu verwechseln mit HAARP).

[Dicker Igel]

Und dann braucht man außerdem für jede denkbare Bahnneigung eine eigene - 310km lange, mit "Ausgang" im Hochgebirge! - Startrampe, oder?

Jupp - und die wird dann im Dreischichtbetrieb via LTHs gestützt :smile:

[Alexa]

Das Railgun-Prinzip.

Atmosphäre der Erde ist zu dicht. Railgun ist was für den Mond.


Dabei werden auf einer Beschleunigungsstrecke mittels elektromagnetischen Feldern Dinge auf die 1.kosmische Geschwindigkeit gebracht, sodaß diese dann in die Erdumlaufbahn gelangen können. Dort werden diese Dinge dann zu einem Satelliten/Raumschiff zusammengesetzt.
:freak:

kosmische Geschwindigkeit in der unteren Erdatmosphäre? Wenn überhaupt, dann vielleicht vom Mount-Everest aus, aber selbst da dürfte die Luft noch zu dicht sein.

Bessere Idee: Weltraumlift.

[Fattyman]

Atmosphäre der Erde ist zu dicht. Railgun ist was für den Mond.


:freak:

kosmische Geschwindigkeit in der unteren Erdatmosphäre? Wenn überhaupt, dann vielleicht vom Mount-Everest aus, aber selbst da dürfte die Luft noch zu dicht sein.

Bessere Idee: Weltraumlift.

Die Idee mit dem Weltraumlift ist angesichts der Höhe des Liftes - mit knapp 36.000 km - noch unmöglicher zu realisieren als eine hitze- und druckresistente Abschußkapsel.

[Monger]

Die derzeit plausibelste Lösung um billig in den Weltraum zu kommen ist wahrscheinlich eine Weltraum Fontäne...
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Space_fountain

:ugly:

[Mortalvision]

Es reicht ein Luftdruck von knapp unter einem Hektopaskal, ca. 1milli bar, um einen Satelliten bei 7-8 km/s hübsch verglühen zu sehen...

[Tobalt]

das Fontänenkonzept war mir neu. Klingt trchnisch natürlich sehr anspruchsvoll aber tatsächlich interessant weil es eben bei jeder Höhe und Komplexität funktioniert.

So kann man sich also zunächst mit kleinere Projekten herantasten

[mercutio]

... Im Orbit selbst werden die Teile von einem oder mehreren Sammlern zusammengetragen....

Zu den reichlichen Problemen beim "Start" kommt das noch dazu.
Wäre das Sammeln im Orbit so einfach, könnte man den dortigen Schrott, der da z.Zt. rumgammelt ja einfach einsammeln. Ist aber eben nicht so einfach.

[Milchkanne]

Erinnert mich ein bisschen an den Slingatron (https://www.kickstarter.com/projects/391496725/the-slingatron-building-a-railroad-to-space). Die wollten eine große Weltraumhaubitze per Kickstarter finanzieren.

Die hatten übrigens auch ein Update zur Luftreibung (https://www.kickstarter.com/projects/391496725/the-slingatron-building-a-railroad-to-space/posts/562920) gebracht. Die behaupten maximal 10% der Geschwindigkeit durch Luftreibung zu verlieren...

[MarioK]

Mich erinnert das eher an dem StarTram:
https://en.wikipedia.org/wiki/StarTram#Generation_1_System ...

Kein Railgun aber Maglev Hybrid (rocket):

- unmanned craft at 30 g through a 130-kilometer (81 mi) long tunnel
- exit is on the surface of a mountain peak of 6,000 metres (20,000 ft) altitude, where 8.78 kilometres per second (5.46 mi/s) launch velocity at a 10 degree angle
- when combined with a small rocket burn providing 0.63 kilometres per second (0.39 mi/s) for orbit circularization.

Für Gen1 sind "Berechnungen" für Luftwiderstand & Kühlung drin in text ...

[Monger]

Wäre also nicht so abwegig, sofern man hoch genug baut. Hier noch eine interessante Übersicht an Alternativen:

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Non-rocket_spacelaunch

[#44]

Damit du dein Projektil im Vakuum beschleunigen kannst, brauchst du eine geschlossene Röhre. Sonst kommt da Luft rein. (Duh)
Ich kann mir gerade kein Szenario vorstellen, in dem dein Projektil eine (auch an ihren Enden) geschlossene Röhre mit 7,8km/s verlässt ohne dass es zu katastrophalem Materialversagen kommt.

Die hatten übrigens auch ein Update zur Luftreibung (https://www.kickstarter.com/projects/391496725/the-slingatron-building-a-railroad-to-space/posts/562920) gebracht. Die behaupten maximal 10% der Geschwindigkeit durch Luftreibung zu verlieren...
Viel interessanter ist doch, wie viel % strukturelle Integrität die Nutzlast dabei verliert :ugly: