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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein unbemanntes oder bemanntes Raumfahrt-Nutzlastmodul, welches in einem Raumfahrzeug, insbesondere einem so genannten ”Launcher”, zu einem Himmelskörper, beispielsweise dem Mond oder Mars, transportiert werden kann.
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STAND DER TECHNIK
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Seit sich im Jahr 2004 die Raumfahrt betreibenden Nationen zu einer gemeinsamen Ausrichtung ihrer Ziele entschließen konnten und diese in einem strategischen Papier namens ”Global Exploration Strategy” festgehalten haben, ist es weitestgehend sicher, dass die Menschheit zum Mond zurückkehren wird. Vor dem Regierungswechsel in Amerika war eine bemannte Rückkehr zum Mond bis zum Jahr 2020 und der Aufbau einer permanenten Infrastruktur bis spätestens zum Jahr 2040 geplant. Zurzeit steht der genannte Zeitraum zur Debatte – die Zielsetzung bleibt aber, wenn auch längerfristiger, die gleiche: Die Rückkehr des Menschen zum Mond. Längerfristig sind auch Missionen zum Mars möglich.
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Für derartige Missionen zu entfernten Himmelskörpern müssen größere Nutzlasten mittels Raumfahrt-Nutzlastmodulen auf die Oberfläche des Himmelskörpers transportiert werden. Für bemannte Missionen kann es sich bei einem Raumfahrt-Nutzlastmodul um ein so genanntes Habitat handeln, während auch beliebige anderweitige Raumfahrt-Nutzlastmodule, beispielsweise Versuchsstationen, Energieversorgungsmodule, Hilfsmodule, Behältnisse u. ä., denkbar sind. Allerdings kann es, beispielsweise aus Sicherheitsgründen, erforderlich sein, dass die Nutzlast oder das Raumfahrt-Nutzlastmodul von einem Landeplatz weg zu einem Ort außerhalb einer Landezone transportiert werden muss. Hierzu sind derzeit Transportsysteme angedacht, welche die Raumfahrt-Nutzlastmodule anheben und vom Landeplatz an einen Aufstellungsort transportieren. Bei derartigen Transportsystemen handelt es sich beispielsweise um eine Art Truck, einen Kran, einen LKW, ein Kettenfahrzeug o. ä. Derartige Transportsysteme sind aber schwer und voluminös, wodurch ein hoher Aufwand und hohe Kosten für den Launch zu dem Planeten, insbesondere Mond oder Mars, bedingt sind. Zusätzlich erfordern derartige Transportsysteme eine Montage auf dem Planeten, was die Anwesenheit eines Astronauten erforderlich macht, dessen Kapazitäten bindet und/oder eine hochentwickelte Automatisierungstechnik erfordert.
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US 3 237 885 A offenbart ein Raumfahrt-Nutzlastmodul, welches in einer letzten Stufe eines Raumfahrzeugs zu einem Planeten transportiert wird. Das Raumfahrt-Nutzlastmodul verfügt über einen Grundkörper, in welchem eine Kapsel für eine Person sowie eine Kapsel für eine Nutzlast gebildet sind. Das Raumfahrt-Nutzlastmodul ist mit zwei über separate Antriebsaggregate antreibbaren Rädern ausgestattet, welche in einer Transportstellung in der letzten Stufe des Raumfahrzeugs entlüftet sind und für eine Rollbewegung auf einer Oberfläche nach dem Ausbringen aus der Stufe aufgeblasen werden. Werden die beiden Antriebsaggregate mit gleicher Antriebsgeschwindigkeit angetrieben, bewegt sich das Raumfahrt-Nutzlastmodul auf einer geradlinigen Bewegungsbahn, während für unterschiedliche Antriebsgeschwindigkeiten der beiden Räder eine Bewegung entlang einer Kurvenbahn erfolgt.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Raumfahrt-Nutzlastmodul vorzuschlagen, welches unter Verringerung des Aufwands auf einer Oberfläche eines Planeten wie beispielsweise dem Mond oder dem Mars transportiert werden kann und/oder eine verbesserte Mobilität auf der planetaren Oberfläche mit einer Erweiterung der Möglichkeiten für eine Beeinflussung der Bewegungsbahn gewährleistet.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich entsprechend den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 8.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein beliebiges Nutzlastmodul, welches in der Raumfahrt einsetzbar ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Nutzlastmodul um ein Habitat, welches an einem Einsatzort auf einem Himmelskörper einen Menschen beherbergen kann.
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Das Raumfahrt-Nutzlastmodul ist vorzugsweise mit Haltebereichen ausgestattet, mit welchen dieses eine Halteverbindung im Inneren eines Raumfahrt-Flugkörpers ausbilden kann, die während des Transports des Raumfahrt-Nutzlastmoduls durch den Raumfahrt-Flugkörper zu dem Himmelskörper genutzt wird, um das Raumfahrt-Nutzlastmodul zu halten oder fixieren. Bei einer derartigen Halteverbindung kann es sich um eine Aufstandsfläche, Abstützfläche, feste Verbindung wie Schraubverbindung, Schnell-Halteverbindungen, Anbindung über ein Seil, einen Gurt oder eine Kette, Rast- oder Schnappverbindungen u. ä. handeln. Die derartige Halteverbindung kann an beliebiger Stelle der Außenfläche des Raumfahrt-Nutzlastmoduls vorgesehen sein. Von der vorliegenden Erfindung umfasst sind auch Raumfahrt-Nutzlastmodule, bei welchen die Haltebereiche nach der Landung auf einer Oberfläche eines Himmelskörpers entfernt werden können.
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Erfindungsgemäß sind an der Mantelfläche des Raumfahrt-Nutzlastmoduls zwei Rollkörper vorgesehen. Die Rollkörper erstrecken sich um die Mantelfläche des Raumfahrt-Nutzlastmoduls. Die Rollkörper besitzen kreisförmige Außenquerschnitte.
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Erfindungsgemäß wird das Raumfahrt-Nutzlastmodul zum Transport nicht angehoben, wie dies gemäß dem Stand der Technik vorgeschlagen wird. Vielmehr wird das Nutzlastmodul über die Oberfläche eines Himmelskörpers gerollt, was unter Abwälzen der Rollkörper auf der Oberfläche des Himmelskörpers erfolgt. Dadurch, dass das Gewicht des Raumfahrt-Nutzlastmoduls über die Rollkörper abgestützt wird, kann ein zum Einsatz kommendes Transportsystems erfindungsgemäß mit verringerten Anforderungen ausgebildet werden – im Extremfall muss das Transportsystem lediglich Kräfte entlang der Oberfläche auf das Raumfahrt-Nutzlastmodul aufbringen, um das Raumfahrt-Nutzlastmodul in die Rollbewegung zu versetzen oder eine Rollbewegung abzubremsen. Möglich ist sogar, dass eine Bewegung des Raumfahrt-Nutzlastmoduls gänzlich ohne Transportsystem erfolgt, indem ein Astronaut durch Aufbringung entsprechender Kräfte die Rollbewegung verursacht oder abbremst. Ebenfalls möglich ist, dass die Rollbewegung über beliebige Werkzeuge wie beispielsweise eine Winde hervorgerufen wird oder dass ein so genannter ”Rover” zur Erzeugung der Rollbewegung Einsatz findet.
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Durch den kreisförmigen Außenquerschnitt der Rollkörper wird eine zylindrische oder kegelige Abrollfläche vorgegeben, auf welcher das Raumfahrt-Nutzlastmodul abwälzt. Hierbei kann das Raumfahrt-Nutzlastmodul abseits der Rollkörper mit einem beliebigen Außenquerschnitt ausgebildet sein, sofern sich dieser radial innenliegend des zuvor genannten Abrollzylinders oder Abrollkegels befindet. Möglich ist allerdings durchaus, dass das Raumfahrt-Nutzlastmodul selbst eine zylinderförmige Mantelfläche besitzt.
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Die beiden Rollkörper sind in Längsrichtung voneinander beabstandet. Demgemäß kann sowohl für ein ruhendes Raumfahrt-Nutzlastmodul als auch für ein rollendes Raumfahrt-Nutzlastmodul durch die beabstandete Abstützung an den beiden Rollkörpern eine stabile Ausrichtung vorgegeben werden, womit auch eine definierte Rotationsachse vorgegeben werden kann. Denkbar ist auch, dass mehr als zwei Rollkörper zum Einsatz kommen können, die gleiche Durchmesser besitzen können zur Ermöglichung einer translatorischen Rollbewegung, linear in eine Richtung der Längsachse zunehmenden Durchmesser besitzen können zur Vorgabe einer kegeligen Abrollfläche mit resultierender kurvenförmiger Rollbewegungsbahn sowie veränderbare voneinander abweichende Durchmesser besitzen, so dass je nach den Durchmesserverhältnissen unterschiedliche gekrümmte Bewegungsbahnen für die Rollbewegung möglich sind.
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Erfindungsgemäß ist ein Durchmesser des kreisförmigen Außenquerschnitts mindestens eines Rollkörpers veränderbar. Mit der Veränderung des kreisförmigen Außenquerschnitts eines Rollkörpers verändert sich der Öffnungswinkel eines Wälzkegels, welcher durch die beiden Rollkörper vorgegeben wird. Für die Rollbewegung verändert sich somit die Bewegungsrichtung oder -bahn oder Krümmung der Bahn oder der Kurvenverlauf des Schwerpunkts des Raumfahrt-Nutzlastmoduls bei Projektion desselben auf die Oberfläche des Himmelskörpers. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ohne großen zusätzlichen apparativen Aufwand, insbesondere ohne eine ausgeklügelte Lenkmechanik, einen zusätzlichen Lenkantrieb u. ä., eine nahezu beliebige Bewegungsbahn des Raumfahrt-Nutzlastmoduls vorgegeben werden. Hierbei kann die Veränderung des Durchmessers automatisiert oder über eine Art Fernsteuerung erfolgen, beispielsweise über die automatische Erfassung der Richtung zu einem geplanten Einsatzort des Raumfahrt-Nutzlastmoduls. Ebenfalls möglich ist, dass für den Astronauten zugänglich an der Mantelfläche des Raumfahrt-Nutzlastmoduls eine Bedieneinrichtung für eine Ventileinrichtung vorgesehen ist, über welche der Astronaut gezielt eine Be- und Entlüftung oder anderweitige Veränderung der Befüllung des Rollkörpers herbeiführen kann, um eine gewünschte Veränderung der Rollbewegungsbahn des Raumfahrt-Nutzlastmoduls manuell herbeizuführen.
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Hierbei können die Rollkörper auch multifunktional sein, indem diese neben der Ermöglichung der Rollbewegung in der Transportstellung eine Abstützung des Raumfahrt-Nutzlastmoduls gegenüber dem Raumfahrt-Flugkörper ermöglichen und/oder Feder-Dämpfungs-Elemente zwischen Raumfahrt-Nutzlastmodul und Raumfahrt-Flugkörper bilden.
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In besonderer Ausgestaltung der Erfindung besitzt allerdings der mindestens eine Rollkörper eine Transportstellung sowie eine abweichende Rollstellung. Eine Überführung zwischen den einzelnen Stellungen kann hierbei automatisiert erfolgen, indem beispielsweise automatisiert mit der Landung der Rollkörper von der Transportstellung in die Rollstellung überführt wird. Ebenfalls denkbar ist eine manuelle Überführung des Rollkörpers von der Transportstellung in die Rollstellung. Vorzugsweise ist die Transportstellung derart ausgebildet, dass der mindestens eine Rollkörper einen verringerten Bauraum erfordert, so dass ein kompakter Transport in dem Raumfahrt-Flugkörper ermöglicht ist. Hierbei kann der Rollkörper in der Transportstellung auch eine nicht runde Außengeometrie besitzen. Hingegen wird in der Rollstellung eine unter Umständen vergrößerte Geometrie durch den Rollkörper eingenommen, welche die Rollbewegung ermöglicht. Dies kann erfordern, dass der Rollkörper radial nach außen vergrößert wird, so dass dieser über den gesamten Umfang über die Mantelfläche weiterer Bestandteile des Raumfahrt-Nutzlastmoduls hervorsteht. Ebenfalls möglich ist, dass in der Rollstellung erst die kreisförmige Außenkontur des Rollkörpers herbeigeführt wird.
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Durchaus möglich ist, dass die Rollkräfte von dem Astronauten aufgebracht werden, indem dieser mit seinen Händen oder seinem gesamten Körper gegen das Raumfahrt-Nutzlastmodul oder die Rollkörper drückt. In weiterer Ausgestaltung ist mindestens ein besonderer Kraftaufbringungsbereich an dem Raumfahrt-Nutzlastmodul vorgesehen, der der Applikation von Kräften dient, die letztendlich für die Herbeiführung oder eines Abbremsens einer Rollbewegung des Raumfahrt-Nutzlastmoduls zuständig sind. Insbesondere sind die Kraftaufbringungsbereiche geeignet gestaltet für eine Kopplung mit einem Rover, also einem sich auf der Oberfläche des Himmelskörpers angetrieben bewegenden Fahrzeug oder eine Winde, mittels welcher über ein Seil, welches mit dem Raumfahrt-Nutzlastmodul gekoppelt wird, die Rollkräfte aufgebracht werden. Bei einem derartigen Kraftaufbringungsbereich kann es sich beispielsweise um einen Haltegriff, eine Öse im Bereich der Mantelfläche des Raumfahrt-Nutzlastmoduls abseits der Rollkörper handeln. Ebenfalls denkbar ist, dass im Bereich der Roll- oder Längsachse des Raumfahrt-Nutzlastmoduls als Kraftaufbringungsbereiche Zapfen, Ösen o. ä. angebracht sind, insbesondere mit einem Drehgelenk. Auch möglich ist, dass die Mantelfläche des Raumfahrt-Nutzlastmoduls als Kraftaufbringungsbereich einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Gleitring besitzt, der drehbar gegenüber der sonstigen Mantelfläche des Raumfahrt-Nutzlastmoduls und den Rollkörpern gelagert ist. An einem derartigen Gleitring kann dann ein Seil oder eine anderweitige Einrichtung zur Übertragung der Rollkräfte angelenkt werden, wobei durch gleitende Relativbewegung zwischen dem Gleitring und der sonstigen Mantelfläche des Raumfahrt-Nutzlastmoduls die Rollbewegung ermöglicht wird bei weitestgehend gegenüber der Oberfläche des Himmelskörpers unveränderter Ausrichtung des Gleitrings.
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Die Rollkörper können hierbei fest an der Mantelfläche des Raumfahrt-Nutzlastmoduls befestigt sein. Ebenfalls möglich ist, dass, beispielsweise unter Zwischenschaltung von Gleitlagern oder Wälzlagern, die Rollkörper drehbar gegenüber der Mantelfläche des Raumfahrt-Nutzlastmoduls gelagert sind, so dass ein Grundkörper des Raumfahrt-Nutzlastmoduls ohne Rotation um die Längsachse unter abwälzender Bewegung der Rollkörper entlang der Oberfläche des Himmelskörpers bewegt werden kann.
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Eine besonders einfache Ausgestaltung zur Überführung mindestens eines Rollkörpers von der Transportstellung in die Rollstellung ist gegeben bei einer Befüllung des Rollkörpers mit einem Fluid. Beispielsweise handelt es sich bei dem Rollkörper um einen Schlauch, der mit einem Gas, insbesondere Druckluft, aufblasbar ist oder mit einer Flüssigkeit befüllt wird. Eine derartige Befüllung mit einer Flüssigkeit oder einem Gas kann auf einfache Weise automatisiert werden, ohne dass komplizierte Automatisierungsmechaniken erforderlich sind.
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Als ein mögliches geeignetes Material für einen derartigen befüllbaren Schlauch hat sich ein Polymermaterial herausgestellt, welches insbesondere hinsichtlich der Herstellungskosten, der möglichen Herstellungsgeometrien, der Profilgebung der Mantelfläche für einen vorteilhaften Kontakt mit der Oberfläche des Himmelskörpers, der Beständigkeit, der Dichtigkeit, der Anpassbarkeit auch in der Transportstellung, der Elastizität u. ä. vorteilhaft ist.
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Hierbei ist durchaus möglich, dass der Schlauch mit einem Verbundmaterial mit einem Polymermaterial gebildet ist. Beispielsweise kann der Schlauch mit einem Metallfasergewebe verstärkt sein, um diesen geeignet für die Beanspruchungen infolge des Eigengewichts des Raumfahrt-Nutzlastmoduls, den Kontakt mit der Oberfläche eines Himmelskörpers, unter Umständen mit spitzen Gesteinen u. ä., auszubilden.
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In einem besonderen Raumfahrt-Nutzlastmodul ist ein Druckluftbehälter vorgesehen, in dem die Druckluft mit dem Raumfahrt-Nutzlastmodul mitgeführt wird, über die letztendlich eine Befüllung des Rollkörpers und/oder eine zusätzliche Befüllung des Rollkörpers zur Veränderung eines Durchmessers herbeigeführt wird. Weiterhin ist eine Ventileinheit eingesetzt, die als verteilte Ventileinheit oder als modulare oder in einer Baueinheit angeordnete Ventileinheit ausgebildet sein kann. Die Ventileinheit ist zwischen den Druckluftbehälter und den mindestens einen schlauchartig ausgebildeten Rollkörper zwischengeschaltet. Diese Ventileinheit besitzt eine Belüftungsstellung, die automatisiert durch eine elektronische Steuereinrichtung und/oder manuell veranlasst eingenommen werden kann. In der Belüftungsstellung kann der Rollkörper mit Druckluft aus dem Druckluftbehälter befüllt werden. Unter Umständen kann durch sukzessives mehrmaliges Einnehmen der Belüftungsstellung auch der Durchmesser vergrößert werden. Durchaus denkbar ist, dass bei der Verwendung von zwei Rollkörpern lediglich ein Rollkörper mit einer Ventileinheit ausgestattet ist, um gezielt einen Durchmesser des zugeordneten Rollkörpers zu verändern. Hingegen ist der andere Rollkörper nicht mit einer Ventileinheit ausgestattet, so dass dieser nur auf einen vorgegebenen Durchmesser bringbar ist. Für diese Ausgestaltung erfolgt eine Veränderung des Abrollkegels, der durch die beiden Rollkörper vorgegeben wird, lediglich durch Veränderung des Durchmessers eines einzigen Rollkörpers. Soll aber über die Ventileinheit nicht lediglich der Durchmesser des Rollkörpers vergrößert werden, sondern vielmehr auch eine Verringerung des Durchmessers oder des Befüllungsgrads des Rollkörpers möglich sein, besitzt die Ventileinheit zusätzlich eine Entlüftungsstellung, in welcher das Fluid aus dem Rollkörper abgeführt werden kann, beispielsweise in die Umgebung. Entsprechend ist es möglich, dass zwei Rollkörper, insbesondere gleichzeitig und gegenläufig, be- und entlüftet werden können. Zur Ermöglichung einer Beaufschlagung der Rollkörper mit gleichen Drücken kann die Ventileinheit eine Kurzschlussstellung besitzen, in welcher die beiden Rollkörper pneumatisch miteinander verbunden oder kurzgeschlossen werden zwecks Druckausgleichs.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Raumfahrt-Nutzlastmoduls mit Rollkörpern in einer Rollstellung zu Bewegung von einer Landezone zu einem Einsatzort durch rollende Bewegung.
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2 zeigt das Raumfahrt-Nutzlastmodul gemäß 1 an seinem Einsatzort.
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3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild für eine Druckluftanlage zur Steuerung der Befüllung von Rollkörpern mit Druckluft.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 zeigt ein zu transportierendes Raumfahrt-Nutzlastmodul 1, welches mit seiner Längsachse 2 parallel zu einer Oberfläche 3 eines Himmelskörpers liegt. Das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 besitzt einen Grundkörper 4, der eine Mantelfläche 5 besitzt. Der Grundkörper 4 trägt an der Mantelfläche 5 in den axialen Endbereichen jeweils einen Rollkörper 6, 7, die jeweils kreisförmige Außenquerschnitte 8, 9 besitzen, mit denen das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 im Bereich von Aufstandspunkten oder Aufstandsflächen 10, 11 auf der Oberfläche 3 des Himmelskörpers abgestützt ist. Für den Fall, dass die Außenquerschnitte 8, 9 der beiden Rollkörper 6, 7 denselben Durchmesser besitzen, wird durch die Rollkörper 6, 7 eine zylindrische Abrollfläche 12 vorgegeben, so dass sich ein Schwerpunkt des Raumfahrt-Nutzlastmoduls 1 bei abrollender, wälzender Bewegung in einem durch Unebenheiten der Oberfläche 3 vorgegebenen Rahmen weitestgehend geradlinig über die Oberfläche 3 des Himmelskörpers bewegt. Sind hingegen die Durchmesser der Außenquerschnitte 8, 9 zumindest temporär unterschiedlich, geben die Rollkörper 6, 7 eine kegelstumpfförmige Abrollfläche 12 vor, gemäß welcher sich der Schwerpunkt des Raumfahrt-Nutzlastmoduls 1 mit dem Rollen desselben über die Oberfläche 3 auf einer Kurve mit (in einem durch Unebenheiten der Oberfläche 3 vorgegebenen Rahmen) weitestgehend kreisbogenförmigem Verlauf.
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Für das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiels sind beispielhaft drei unterschiedliche Kraftaufbringungsbereiche 13 an dem Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 vorgesehen:
- – Fluchtend zur Längsachse 2 besitzt das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 zapfenartige Fortsätze 14 mit Ösen 15, wobei Fortsatz 14 und/oder Öse 15 einen rotatorischen Freiheitsgrad gegenüber dem Grundkörper 4 besitzen können. Im Bereich der Öse 15 kann ein Zugmittel, beispielsweise eine Stange, ein Seil oder eine Kette, an das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 angekoppelt werden, mittels welchem das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 über die Oberfläche 3 gezogen wird.
- – Weiterhin ist in 1 ein Gleitring 16 dargestellt, der ungefähr mittig zur Längsachse 2 angeordnet ist, sich entlang des gesamten Umfangs des Grundkörpers 4 erstreckt und gleitend, beispielsweise über ein Gleit- oder Wälzlager, gegenüber dem Grundkörper 4 abgestützt ist. Der Gleitring 16 besitzt ebenfalls eine Öse, einen Haken oder einen anderweitigen Befestigungsbereich, mittels dessen dieser mit einem Zugmittel gekoppelt werden kann.
- – Ein weiterer Kraftaufbringungsbereich ist als Handgriff 17 o. ä. ausgebildet und an mehreren über den Umfang verteilten Orten des Grundkörpers 4 vorgesehen. An einem derartigen Handgriff 17 kann der Astronaut drücken oder ziehen, um das Raumfahrt-Nutzlastmodul in wälzende Bewegung zu versetzen oder abzubremsen.
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Die Kraftaufbringungsbereiche 13 können hierbei permanent an dem Raumfahrt-Nutzlastmodul vorgesehen sein, also auch bereits während des Transportes in dem Raumfahrt-Flugkörper an dem Grundkörper 4 befestigt sein, oder erst nachträglich hieran befestigt werden.
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Weiterhin sind an dem Grundkörper 4 Haltebereiche 18 vorgesehen, bei denen es sich im einfachsten Fall um Anlage- oder Aufstandsflächen handelt oder Bereiche, die mit dem Raumfahrt-Flugkörper verschraubt werden können, mit entsprechenden Rast-Gegenelementen rastiert oder verriegelt werden können, angebunden werden können u. ä. Die Mantelfläche 5 des Grundkörpers 4 einschließlich der Kraftaufbringungsbereiche 13 und Haltebereiche 18 kann eine beliebige Geometrie besitzen, sofern Teilbereiche der Mantelfläche 5 nicht über die Abrollfläche 12 hinausstehen, so dass eine Abrollbewegung durch hervorstehende Bestandteile der Mantelfläche 5 blockiert werden könnte.
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2 zeigt das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1, nachdem dieses nach der Landung in einer Landezone durch wälzende Abrollbewegung in einer Orientierung gemäß 1 an einen Einsatzort verbracht worden ist. An dem Einsatzort ist das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 derart verkippt, dass die Längsachse 2 von der horizontalen Orientierung gemäß 1 in eine vertikale Ausrichtung gemäß 2 gebracht ist. Das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 stützt sich dann über Abstützelemente 19, hier Abstützstreben, in einem Bodenbereich 20 an der Oberfläche 3 des Himmelskörpers ab. Die Abstützelemente 19 können permanent an dem Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 vorgesehen sein oder an diesem montiert werden, wenn das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 an den Einsatzort verbracht ist. Ebenfalls möglich ist, dass die Abstützelemente 19 aus dem Bodenbereich 20 automatisiert ausgefahren werden, wenn das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 seinen Einsatzort erreicht hat.
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Für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sind die Rollkörper 6, 7 mit Schläuchen 21 ausgebildet. 3 zeigt den Pneumatikkreis, in welchen diese Schläuche 21 integriert sind. Hierbei ist die Befüllung des Schlauchs 21 aus einem Druckluftbehälter 22 über eine Ventileinrichtung 23 möglich. Die Ventileinrichtung 23 besitzt hierzu eine Belüftungsstellung, in welcher einer Druckluftverbindung zwischen dem Druckluftbehälter und dem Schlauch 21 besteht. Weiterhin kann die Ventileinrichtung 23 eine Entlüftungsstellung besitzen, in welcher Druckluft aus dem Schlauch 21 über die Ventileinrichtung 23 in die Umgebung abgeführt wird. Während die Ventileinrichtung 23 vorzugsweise Bestandteil des Raumfahrt-Nutzlastmoduls 1 ist, kann für ein erstmaliges Aufblasen der Schläuche 21 der Druckluftbehälter 22 auch außerhalb des Raumfahrt-Nutzlastmoduls 1, beispielsweise im Bereich des Raumfahrt-Flugkörpers oder anderer Nutzlastmodule angeordnet sein. Ist allerdings auch während der Rollbewegung eine Befüllung der Schläuche 21 oder eine Erhöhung des Druckniveaus in den Schläuchen 21 gewünscht, ist es vorteilhaft, wenn die Druckluftbehälter 22 Bestandteil des Raumfahrt-Nutzlastmoduls 1 sind.
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Eine Ansteuerung des pneumatischen Kreises ist wie folgt möglich: Zunächst kann eine elektronische Steuereinheit 24 vorgesehen sein, welche über ein elektronisches Steuersignal mit der Ventileinrichtung 23 kommuniziert. Insbesondere schaltet die elektronische Steuereinheit 24 Elektromagnetventile um zwischen einer Belüftungsstellung, einer Sperrstellung, einer Kurzschlussstellung und/oder einer Entlüftungsstellung. Durchaus denkbar ist, dass der Steuereinheit weitere Signale zugeführt werden, welche dann von der Steuereinheit zur Ermittlung eines geeigneten Steuersignals ausgewertet werden. Um lediglich ein Beispiel zu nennen, kann der Druck in dem Schlauch 21 oder einer Zuleitung zu demselben erfasst werden und eine Regelung auf einen vorgegebenen Druck über die Steuereinheit 24 erfolgen.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine manuelle Bedieneinrichtung 25 vorgesehen sein, über die manuell der Betriebszustand der Ventileinrichtung 23 verändert werden kann, insbesondere ein Wechsel von mindestens einer der Betriebsstellungen Belüften, Entlüften, Kurzschluss oder Sperren in mindestens eine andere derartige Stellung herbeigeführt werden kann. Hierbei kann die Bedieneinrichtung 25 mechanisch die Ventileinrichtung 23 umschalten und/oder an der Bedieneinrichtung wird ein elektronisches Signal vorgegeben, welches dann über einen geeigneten Aktuator, beispielsweise eine elektromagnetische Ventileinrichtung, zu einer Veränderung des Betriebszustands der Ventileinrichtung 23 führt.
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Im Folgenden wird ein beispielhaftes Verfahren zur Benutzung des Raumfahrt-Nutzlastmoduls 1 beschrieben:
- – Das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 wird im Inneren eines Raumfahrt-Flugkörpers angeordnet. Das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 stützt sich über einen Haltebereich 18 unter Ausbildung einer Halteverbindung an dem Raumfahrt-Flugkörper ab. Durchaus möglich ist, dass in dem Raumfahrt-Flugkörper Rollkörper 6, 7 in Ausbildung als Schlauch 21 befüllt werden, so dass diese elastische Puffer bilden, welche das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 schützen. Ebenfalls denkbar ist, dass mit dem Befüllen der Schläuche 21 das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 mit dem Raumfahrt-Flugkörper elastisch verspannt wird.
- – Hieran anschließend wird ein Raumfahrt-Flugköper mit darin angeordnetem Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 zu dem Himmelskörper verbracht. Vorzugsweise ist hierbei die Längsachse 2 des Raumfahrt-Nutzlastmoduls 1 parallel zu der Längsachse des Raumfahrt-Flugkörpers angeordnet oder quer zu dieser orientiert.
- – Der Raumfahrt-Flugkörper landet an einem Landeort auf der Oberfläche 3 des Himmelskörpers. Nach der Landung wird das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 automatisch oder manuell durch den Astronauten aus dem Inneren des Raumfahrt-Flugkörpers herausgeholt. Bei einem Aufprall des Raumfahrt-Nutzlastmoduls 1 auf der Oberfläche 3 des Himmelskörpers können die Rollkörper 6, 7 elastische Puffer bilden, die das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 gegenüber Beschädigungen infolge des Aufpralls schützen.
- – Befindet sich das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 in der Orientierung gemäß 1, wird das Raumfahrt-Nutzlastmodul von dem Landeort zu seinem Einsatzort transportiert durch rollende Bewegung mit einem Abrollen der Rollkörper 6, 7 auf der Oberfläche 3 im Bereich des Außenquerschnitts 8, 9 bzw. im Bereich von Aufstandsflächen 10, 11. Je nach Befüllungszustand von als Schlauch 21 ausgebildeten Rollkörpern 6, 7 kann hierbei eine translatorische Bewegung des Schwerpunkts in Projektion auf die Oberfläche 3 erfolgen oder eine kurvenförmige Bewegung zur Richtungsänderung oder zur Umgehung von Hindernissen, indem der Durchmesser der Außenquerschnitte 8, 9 relativ zueinander verändert wird.
- – Befindet sich das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 an seinem Einsatzort, wird dieses mit den Abstützelementen 19 versehen oder die Abstützelemente werden aus dem Grundkörper 4 des Raumfahrt-Nutzlastmoduls 1 ausgefahren. Hieran anschließend wird das Raumfahrt-Nutzlastmodul in eine vertikale Ausrichtung gemäß 2 gebracht, in welcher dieses auf den Abstützelementen 19 abgestützt ist.
- – Während eine Verdrehung des Raumfahrt-Nutzlastmoduls 1 um eine in 1 vertikal orientierte Achse infolge der auftretenden Reibung im Bereich der Aufstandsflächen 10, 11 nur erschwert möglich ist, kann dies vereinfacht werden, wenn sich ungefähr mittig zur Längsachse ein weiterer aufblasbarer Rollkörper befindet, der für eine derartige Verdrehung auf einen Durchmesser aufgeblasen wird, der größer ist als der der Außenquerschnitte 8, 9 der Rollkörper 6, 7.
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Es versteht sich, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung beliebige anderweitige Rollkörper eingesetzt werden können, beispielsweise Rollkörper aus einem Vollquerschnitt, beispielsweise Vollgummi, starre, ringförmige Träger, die sich entlang des Umfangs des Grundkörpers 4 erstrecken u. ä.
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Üblicherweise ist das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 während der Transportphase von und zu dem Himmelskörper im Inneren eines Raumfahrzeugs angeordnet. Ebenfalls denkbar ist, dass das Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 eine u. U. abtrennbare ”Teilstufe” des Raumfahrzeugs bildet, so dass eine Mantelfläche des Raumfahrzeugs von dem Raumfahrt-Nutzlastmodul 1 ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Raumfahrt-Nutzlastmodul
- 2
- Längsachse
- 3
- Oberfläche
- 4
- Grundkörper
- 5
- Mantelfläche
- 6
- Rollkörper
- 7
- Rollkörper
- 8
- Außenquerschnitt
- 9
- Außenquerschnitt
- 10
- Aufstandsfläche
- 11
- Aufstandsfläche
- 12
- Abrollfläche
- 13
- Kraftaufbringungsbereich
- 14
- Fortsatz
- 15
- Öse
- 16
- Gleitring
- 17
- Handgriff
- 18
- Haltebereich
- 19
- Abstützelement
- 20
- Bodenbereich
- 21
- Schlauch
- 22
- Druckluftbehälter
- 23
- Ventileinrichtung
- 24
- Steuereinheit
- 25
- Bedieneinrichtung
