Raumkolonien

[Ilbus]

@Fahrwisch als Ergänzung zu Daniels Beitrag:

die Zylinder müssen so oder so eine gelagerte Verbindung haben. Diese wird sehr stark belastet. Es ist ein sehr koplexes mechanisches Problem, was man an dem Aufwand der Doppelrotor Helikopter oder Flugzeugen sieht. Wenn die Kräfte nicht ausreichend abgefangen werden, kreuzen sich die Rotationsebenen  der Zylinder und die Knallen an einander

[Führerschein]

Die ISS rotiert aber nicht. Ein rotierendes Habitat in müßte über die Dauer einer Umkreisung der Sonne einmal um seine Achse rotieren, um auf die Sonne ausgerichtet zu bleiben. Bei seiner Größe wäre der Aufwand schon enorm, wenn man dabei gegen die Kreiselstabilisierung angehen müßte.

Das mit den Lagern ist richtig. An der Stelle liegen ja auch meine Bedenken gegen das Konzept. In dem Punkt sind wir uns einig.

Gruß

Führerschein

[Schillrich]

Doch, die ISS rotiert. Du musst dich vom erd-gebundenen Bezugsystem lösen, denn da sieht man das nicht. Von "hier unten" sieht sie "fest orientiert" aus: sie zeigt uns immer eine Seite. Aber sie rotiert pro Orbit einmal um die Erde UND einmal um sich selbst und schafft es so uns immer die seine Seite zu zeigen.

Rotationen sind nicht immer anschaulich ... und hängen vom Bezugsystem ab.

[Führerschein]

Natürlich rotiert die ISS.

...

Rotationen sind nicht immer anschaulich ... und hängen vom Bezugsystem ab.

 

Darum ging es doch. Die ISS zeigt der Erde immer die gleiche Seite. Wenn sie rotieren würde, um eine interne Schwerkraft zu erzeugen, könnte sie das nicht. Ja, diese Orientierung auf die Erde ist in dem Sinne auch eine Rotation.

[Haus Atreides]

Diese Lösung war halt die Idee von O'Neill Studenten. Mag sein, daß es Bessere gibt.

Ein weiteres Problem, auf das ich auf der Webseite von Al Globus gestossen bin, zeigt übrigens daß die Rotation langer Zylinder instabil wäre, weshalb derzeitige Studien derzeit die Länge auf 1,3 des Zylinderradiuses begrenzen.

Längere Zylinder müssen wahrscheinlich durch zusätzliche Maßnamen stabilsiert werden. (Fragt mich allerdings nicht wie, dazu verstehe ich zu wenig von Statik.  )

[HausD]

...(Fragt mich allerdings nicht wie, dazu verstehe ich zu wenig von Statik.  )

Noch schlimmer: Dynamik - es dreht sich ja...         Gruß HausD

[Haus Atreides]

Noch schlimmer: Dynamik - es dreht sich ja...

Stimmt. 

Niemand hat auch behauptet, daß der Bau solcher Habitate einfach wäre.

[DK]

Hi,
eine Kopplung zweier gegensinnig rotierender Habitate halte ich für überflüssig. Tatsächlich bringt das meiner Meinung nach mehr Nachteile als Vorteile.

So grosse Strukturen wären sowieso eher konstant auf die Sonne ausgerichtet. Will man die Ausrichtung ändern kann man wie, schon gesagt, die Präzession des Systems ausnutzen. So werden z.B. auch Hubschrauberrotoren gesteuert (die Blattverstellung erfolg immer 90° im Vorlauf der gewünschten Rotorbewegung versetzt).

Einen fest stehenden Teil benötigt man nur für Sensoren, Communikation, Solarpanele, Docking-Ports, usw., die eine Ausrichtung in Bezug zum äusseren Bezugssystem benötigen.

Die technischen Schwierigkeiten dabei sind ohnehin schon gross genug, da sollte man alle weiteren Komplikationen, die eine Verbindung zweier Habitate mitsich bringt vermeiden.

Z.B. ist die Realisierung von Docking-Ports generell schwierig weil - egal ob er in Flucht der Zentrallachse liegt und sich mit dreht, oder feststeht - ein Docking Port immer eine leichte Schlingerbewegung ausführen wird, da Zentralachse != Drehachse. Eine vollständige Auswuchtung kann bei so einem grossen Bauwerk sicher nicht angenommen werden. Dazu wäre die notwendige Logistik im Inneren viel zu aufwändig (man müsste ja, wenn irgendwo z.B. eine Wohneinheit gebaut wird, auf der anderen Seite ein passendes Massengegenstück bauen oder Vorräte umlagern).

Es ist also eher anzunehmen, dass ein feststehnder Teil mit der Frquenz der Drehzahl des Habitats schwingt. Die Amplitude dieser Schwingung ist abhängig von der tatsächlichen Entfernung Zentralachse-Drehachse und kann variieren.

Ist die Drehzahl sehr gering (z.B. bei sehr grossen Habitaten) kann die Frequenz so niedrig sein, dass ein Raumschiff gefahrlos koppeln kann. Bedenkt man allerdings die Kopplungszeiten, die z.B. beim Shuttle benötigt werden (nur Endphase), dann muss so ein Habitat schon sehr gross sein und langsam drehen.

Auf der anderen Seite würde es eine sehr kleine Amplitude auch tun. Bei den heutigen Dockingadaptern dürfte die aber nur wenige Zentimeter betragen, was bei grossen Habitaten sicher eine grosse Herausforderung für das Auswuchten darstellt.

Statt ein aufwändiges Auswuchtsystem zu bauen, wäre es wahrscheinlich einfacher, ein entsprechendes Ausgleichsystem für den fest stehenden Teil zu bauen.

Gruss,
DK

[Führerschein]

So grosse Strukturen wären sowieso eher konstant auf die Sonne ausgerichtet.

Genau das ist doch das Problem. Es ist eben nicht von Natur aus auf die Sonne ausgerichtet, wie dieses Konzept es erfordert. Wenn es in einer Umlaufbahn um die Sonne ist, dann ist die Achse des Habitats nur einmal im Jahr auf die Sonne ausgerichtet, es sei denn, man steuert permanent nach.

Ich glaube, daß dieses Konzept daran scheitern würde. Es lassen sich aber bestimmt andere Konzepte finden. Zum Beispiel komplexere Spiegelsysteme. Oder Entwürfe, bei denen das Licht im Habitat in der Rotationsgeschwindigkeit schwankt. Den Pflanzen würde das nicht viel ausmachen. Die Wohnbereiche der Menschen müßte man dann aber wohl anders beleuchten, damit die nicht zu sehr irritiert werden, kommt auch auf die Geschwindigkeit der Änderungen an.

Oder die Ingenieure, die das bauen sollen, sind erfinderischer als wir. Ist ja nicht auszuschließen.

[Haus Atreides]

Es wird sich sicher eine Möglichkeit finden.

Wie gesagt, das Konzept stammt weitestgehend noch aus den 70ern. Auf der vorherigen Seite habe ich ja auch kurz das Arbeiterporblem adressiert.

Laut Heppenheimers Buch wären als Besatzung für die Konstruktionsbasis über 2000 Leute nötig gewesen. Diese sollten halbautomatische Montagemaschinen bedienen, welche die Kolonie bauen würden. Er vergleicht sie mit Nietmaschinen im Flugzeugbau.

Heutzutage würden solche Maschinen, moderner Computertechnik sei dank, vollautomatisch agieren womit ein Großteil dieser Arbeiter überflüssig wären.
(In diversen Fabriken ist dies ja schon der Fall.)

Und Koloniedesigns gibt es in Hülle und Fülle, der Zylinder wäre nur der Effizenteste.
In einer weiteren Gundam Serie gab es z.b. ein "Sanduhrenförmiges" Design, was mir auch sehr gefallen hat und vielleicht etwas "einfacher" zu bauen wäre.

Bild 1
Bild 2

[ZeT]

Gundam Seed ole! Ja, die Plants hätten auch was. Wobei mir eine O´Neill Variante irgendwie sicherer erscheint. Die Heliopolis Kolonie aus der Serie müsste ja solch einer entsprechen.

[Führerschein]

Man könnte den Zylinder wohl in seiner Orientierung unverändert lassen und statt dessen einen zusätzlichen großen Spiegel benutzen, um das Sonnenlicht so einfallen zu lassen,wie man es braucht. Der Spiegel würde nicht rotieren und hätte eine relativ geringe Masse. Er wäre also vergleichsweise leicht zu bauen und zu steuern. Vielleicht bräuchte man noch zusätzlich eine zusätzliche schattengebende Fläche gegen wechselnde direkte Sonneneinstrahlung.

Das Zylindermodell ist schon  attraktiv.

Nur wäre dann wohl die Abschirmung gegen die Strahlung von Solar Flares schwieriger. Wenn der Zylinder ständig auf die Sonne ausgerichtet ist, braucht man dafür "nur" einen Schirm auf der sonnenzugewandten Zylinderstirnfläche.

[Haus Atreides]

Hier ist übrigens noch ein alter Artikel von O'Neill aus dem Jahr 1974.

http://www.nss.org/settlement/physicstoday.htm

[DK]

Ich frage mich, ob ein Torus nicht eh die bessere Geometrie ist.
Rotierende, lange Zylinder sind relativ instabil, ein rotierender Torus ist dagegen extrem lagestabil.

Hinzu kommt die Frage vom Verhältnis Nutzvolumen/Nutzfläche. Bei den kugelförmigen Island-Stationen hat man ein gigantisches Volumen und eine minimale (!) Oberfläche. Die nutzbare Fläche ist dann sogar nochmal kleiner, weil man die Pole nicht bewohnen kann.
Hier ist möglicherweise ein Torus überlegen.

Die Achse könnte normal zur Umlaufebene ausgerichtet sein und Licht entweder über Spiegel direkt oder über Photovoltaik indirekt ins innere Geleitet werden.

Die grossen Glasflächen der O'Neil-Stationen könnten durchaus auch ein massives thermisches Problem verursachen.

[Führerschein]

Volumen ist nicht schlecht, es ist gut und es kostet nichts. Bis auf die Luft, es zu füllen. Die Menschen fühlen sich mit dem großen Volumen sicher sehr viel wohler.

Was Geld kostet, ist Außenfläche und da ist ein Torus ganz schlecht in der Relation Außenfläche zu Nutzfläche im Vergleich zum Zylinder.

Aber da spielen viele Faktoren rein und was in der Summe rauskommt, können wir wahrscheinlich nicht überschauen. Eventuell kann man den Nachteil des Torus beim Entwurf der Statik teilweise ausgleichen. Beim relativ kleinen Einstieg vielleicht durchaus ein Torus. Je größer, desto eher ein Zylinder, wenn man die Stabilitätsprobleme lösen kann. Das ist meine Meinung.