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Die
Erfindung gehört zur Konstruktion eines Raumschiffes, das
für den Flug von der Erde bis auf die Oberfläche
des Mondes, den Start vom Mond und den Rückflug auf die
Erdumlaufbahn bestimmt ist.
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Raumschiffkonstruktionen
für den Flug zum Mond sind allgemein bekannt. Zu diesen
gehört vor allem die Mondrakete Saturn V, mit der es möglich wurde
den Flug des Raumschiffes „Apollo” im Jahre 1979
auszuführen [1]. Die erste Expedition zum Mond wurde verwirklicht.
Die Flüge nach dem Programm „Apollo” haben
auch die Mängel des vorhandenen Raumschiffes aufgedeckt.
Der Hauptmangel ist der Umstand, dass die Nutzlast, die von der
Erdoberfläche an die Mondoberfläche zugestellt
wird, ziemlich klein ist. Dies geschieht wegen der unzureichenden
Effektivität der chemischen Triebwerke der ersten Raketenstufe,
deren Treibstoff Kerosin und Sauerstoff ist, und der zweiten und
dritten Raketenstufe, deren Treibstoff Wasserstoff und Sauerstoff
ist [1].
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Es
ist auch bekannt, dass die NASA im Jahr 2018 beabsichtigt, einen
Flug zum Mond mit dem zurzeit in Weiterentwicklung befindenden Raumschiff „Orion” auszuführen
[2]. Das Weltraumprojekt „Constellation” sieht
ein Zweistufensystem vor. Die erste Stufe der „Ares”-Rakete
wird von den Wasser- und Sauerstoffstarttriebwerken in Bewegung
gesetzt, der Start erfolgt mittels zweier hartstoffbetriebenen Raketenbeschleunigern,
so wie dies beim Start des Raumschiffes „Space Shuttle” der
Fall ist. Die zweite Flugstufe der Rakete „Ares” wird
mit Hilfe des chemischen Wasser- und Sauerstofftriebwerks ausgeführt. Sie
bringt zur Mondbahn den sich im Vorderteil der Rakete befindenden
Weltraumkomplex, dessen Bestandteile der Mondmodul [Lunar Modul],
der Servicemodul [Servis Modul] und der Kommandomodul [Command Modul]
sind. Die Landung auf die Mondoberfläche, der Start von
der Mondoberfläche, die Rückkehr zur Erde und
die Wasserung der Besatzung in der kegelförmigen Landungskapsel
im Ozean wiederholt vollständig das bekannte Schema des Weltraumschiffs „Apollo” [1].
Das zurzeit ausarbeitende Projekt ”Constellation” kann
die Zustellung zur Mondoberfläche einer Nutzlast von nur
wenigen Tonnen sicherstellen. Der weitere Nachteil der Prototypen
[1] und [2] besteht darin, dass das Raumschiff nur zur einmaligen Nutzung
vorgesehen ist. Der Mondmodul besteht aus zwei Teilen. Der untere
Teil mit Landungsstützen bleibt auf der Mondoberfläche, während
der obere Teil an der Mondumlaufbahn bleibt. Dies macht eine wiederholte
Nutzung des Raumschiffes für den Flug zum Mond unmöglich.
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Es
gibt auch Projekte der Monderschließung, die von der NASA
entwickelt werden. Sie sehen vor allem den Bau eines Mondobservatoriums
(„Lunar Observatory”) mit einer ständigen
Bedienungsmannschaft vor. Der Zweck dieser Projekte ist die Durchführung
von Forschungen unter den Bedingungen, die auf der Erde nicht zu
schaffen sind, zum Beispiel Forschungen zum Erhalt des Isotops Helium
3 aus dem Mondgrund. Für den Bau der „Lunar Observatory” werden
Weltraumtransportmittel benötigt, die fähig sind,
regelmäßig Dutzende Tonnen Nutzlast zum Mond zu
bringen. Die Weltraumapparate, deren Konstruktion unter [1] und
[2] beschrieben wurde, sind nicht imstande, diese Aufgabe zu lösen.
Sie sind mit einem chemischen Wasser- und Sauerstofftriebwerk ausgestattet,
dessen spezifischer Schubimpuls 460 Sekunden nicht übersteigt.
Diese Erfindung steckt sich das Ziel, die genannten Mängel
der Prototypen zu beseitigen und so ein Raumschiff für
die Mondflüge zu bauen, das imstande sein wird, den Umfang der
Güter, die zur Mondoberfläche und der Güter,
die vom Mond zur Erdumlaufbahn gebracht werden müssen,
um das Mehrfache zu steigern sowie die mehrmalige Verwendung der
Weltraumschiffe zu ermöglichen.
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Das
technische Ergebnis, das durch die Anwendung der vorgeschlagenen
Erfindung erreicht werden soll, ist die Gewährleistung
regelmäßiger bemannter Mondflüge mit
Zustellung von Gütern und Fachkräften, die für
den Bau der „Lunar Observatory” notwendig sind,
sowie eine wesentliche Verringerung des Kostenaufwandes der Raumflüge,
die durch die mehrmalige Nutzung des Raumschiffes erreicht wird. Um
das genannte Ergebnis zu erreichen, ist so eine Raumschiffkonstruktion
zu entwickeln, bei der der Verbrauch des Arbeitsstoffes, der für
die Triebwerke benötigt wird, um ein Mehrfaches geringer
ist, als dies bei den zurzeit existierenden Raumschiffen der Fall
ist. Der Raumflug muss daher etappenweise durch einen kombinierten
Einsatz des chemischen Raketentriebwerkes und des elektrischen Marschtriebwerkes
geringer Zugkraft durchgeführt werden.
- Erste Etappe:
Der Start von der Erdoberfläche und der Einlauf in die
Erdumkreisungsbahn wird mit Hilfe des chemische Triebwerks durchgeführt,
wie dies beim Prototyp [2] vor sich geht.
- Zweite Etappe: Der Überflug von der Erdbahn zur Mondbahn
wird mit Hilfe des elektrischen Raketentriebwerks geringer Zugkraft
durchgeführt. Zu diesem Zweck wird auf dem Schiff ein elektrisches
Marschtriebwerk installiert, dessen Konstruktion dem Gebrauchsmuster DE 2008 012 562.6 [3]
entspricht. Dieses elektrische Raketentriebwerk des Magnetoplasmatyps
unterscheidet sich von den existierenden dadurch, dass es eine Zweirohrkonstruktion
mit einer äußeren supraleitenden Erregungswicklung
hat, die das Magnetfeld generiert, das senkrecht zur Triebwerkachse
gerichtet ist. Dadurch steigert sich die Strom-Magnetfeld-Wechselwirkung,
die die Schubkraft des Triebwerkes bei gleichem Verbrauch des Arbeitskörpers
erzeugt, um ein Mehrfaches. Die Höhe des spezifischen Schubimpulses
des Marschtriebwerkes kann 10000 Sekunden erreichen. Zur Versorgung
des Raketenmarschtriebwerks mit Strom wird an Bord des Raumschiffes
eine Kraftanlage installiert.
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In
der dritten Flugetappe, bei der Mondnäherung, läuft
das Raumschiff in die Mondumlaufbahn ein und teilt sich in zwei
Teile. Der erste Teil – der Weltraumschlepper mit dem elektrischen
Marschtriebwerk und der Bordkraftanlage setzt seinen Flug in der
Mondumlaufbahn fort.
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Der
andere Teil – der rückkehrende Mondlandungsmodul – zielt
mit Hilfe des chemischen Raketentriebwerks, der im Bremsregime eingeschaltet
ist, die Mondoberfläche an. Nach der Landung auf der Mondoberfläche
und der Entladung der Fracht kommt die vierte Etappe an die Reihe – Start
des Mondmoduls von der Mondoberfläche und dessen Einlauf
in die Mondumlaufbahn. Diese Etappe wird mit Hilfe des chemischen
Triebwerks ausgeführt. Nach dem Mondumlaufbahneinlauf,
erfolgt die Ankopplung des Mondmoduls an den Weltraumschlepper.
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Bei
der letzten fünften Etappe – dem Überflug
der zwei zusammengekoppelten Teile des Weltraumschiffes von der
Mondumlaufbahn zur Erdumlaufbahn – werden die elektrischen
Marschtriebwerke in Einsatz gebracht.
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Dank
dem im Weltraumschlepper installierten elektrischen Marschtriebwerk
mit hohem spezifischem Schubimpuls reduziert sich um ein Mehrfaches
der Verbrauch des Arbeitsstoffes beim Interumlaufflug. Die kombinierte
Anwendung der Raketentriebwerke zweier verschiedener Arten macht
es möglich, dass der Umfang der Nutzlast, die zum Mond
zu fördern ist, um ein Mehrfaches vergrößert werden
kann.
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Die
Anwendung des neuen elektrischen Marschtriebwerkes [3]
bestimmt die konstruktive Hauptkonzeption des Raumschiffes, dessen
allgemeine Ansicht auf dem Bild 1 dargestellt ist. Das Raumschiff
hat einen zylindrischen Körper, der sich der Länge
nach in funktionelle Zellen unterteilt. Im unteren Teil der Rakete
befindet sich die Zelle 2 des chemischen Triebwerks 3,
bei dem Wasserstoff als Treibstoff und als Oxydiermittel Sauerstoff
verwendet werden.
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In
der Zelle 2 befindet sich auch der Kryostatbehälter
zur Aufbewahrung von Flüssigwasserstoff und Flüssigsauerstoff,
die für die Mondlandung und den Start von der Mondoberfläche
verwendet werden.
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Die
Zelle 4 ist für die Unterbringung der Güter
vorgesehen, die zur Mondoberfläche gebracht werden.
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Über
der Güterzelle 4 befindet sich die Kabine für
die Unterbringung der Besatzung, die aus zwei Teilen 5 und 7 besteht,
die mit Hilfe des Kopplungsknotens 6 miteinander verbunden
sind. Der Kopplungsknoten 6 bestimmt die Trennungsfläche
zweier Raketenbestandteile: des Mondlandungsmoduls mit den Zellen 2, 4 und 5 und
des Weltraumschleppers mit den Zellen 7, 9, 10, 11.
Die Teilung der Rakete in zwei Bestandteile, von denen jeder seine
autonomen Triebwerke und Elektroenergiequellen hat, ist mit der Notwendigkeit
verbunden, die Mondlandungsmasse und die Masse des Rückflugs
von der Mondoberfläche zur Mondumlaufbahn zu verringern
bei gleichzeitiger Minderung des Arbeitsstoffverbrauchs.
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Der
Weltraumschlepper transportiert mit Hilfe der Marschelektroraketentriebwerke 8 die
Rakete von der Erdumlaufbahn an die Mondumlaufbahn und zurück
von der Mondumlaufbahn an die Erdumlaufbahn. Der Mondlandungsmodul
stellt die Nutzlast von der Mondumlaufbahn an die Mondoberfläche
zu und startet von der Mondoberfläche und erreicht wieder
die Mondumlaufbahn. Über der Zelle 7 befindet die
Zelle 9 mit den Marschelektroraketentriebwerken 8 und
dem Behälter für die Aufbewahrung des Arbeitsstoffes
im flüssigen Zustand. Für die Triebwerke 8 ist
dies nämlich Wasserstoff. Die Zellen 10 und 11 sind
für die Unterbringung der Bordenergieanlage vorgesehen,
die die Elektroenergieversorgung der Marschtriebwerke und anderer
Systeme des Raumschiffes sicherstellt. Zur Senkung des hydraulischen Wiederstandes
beim Durchflug der Erdatmosphäre besitzt das Schiff den
Kegel 12.
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Im
unteren Teil der Rakete sind mit Hilfe des Ringgürtels 13 vier
Landungsstützen 14 montiert, die mit Hakenstiften
(Sporne) 15, Dämpfern 16 und Tellern 17 versehen
sind. Die amortisierten Stützen machen es möglich,
dass der Mondmodul auf der Mondoberfläche vertikal fest
positioniert werden kann. Beim Start von der Erde werden die Landungsstützen
ins Innere der Rakete eingefahren.
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Auf
dem Bild 2 ist die Konstruktion des Weltraumschleppers dargestellt.
Das Marschelektroraketentriebwerk 1 wird aus dem Raketenrumpf
mit Hilfe der Ausfahrstange 2 nach außen gerückt.
Die Konstruktion sieht die Montage von vier Marschelektroraketentriebwerken
in einer Ebene vor, die gegenüber der Raketenachse senkrecht
ausgerichtet sind. Die Ausfahrstangen 2 werden am zylindrischen
Stiel 3, der sich an der Raketenachse befindet, mit Hilfe
des Kreuzstücks 4 befestigt.
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Zum
Ausfahren der Marschelektroraketentriebwerke gibt es im Raketenkörper
vier Luken. Im Raketenbug ist die Bordenergieanlage untergebracht,
die aus einem Atomreaktor mit primärer Kontur und Schutzvorrichtung 5 und
sekundärer Kontur mit Turbine und Elektrogenerator 6 besteht.
Die Energieanlage entspricht vollständig den Anforderungen,
die die Möglichkeit einer radioaktiven Verseuchung des
Weltraumes ausschließen. Zur Elektroenergieübertragung
ist die Bordanlage 6 mit den Marschtriebwerken 1 durch
ein Kabel verbunden, das sich innerhalb des Achsenstiels 3 befindet.
Zur erfolgreichen Funktion der Energieanlage muss die Wärme
in den Weltraum ausgestoßen werden. Zu diesem Zwecke hat
der Weltraumschlepper einen Wärmeaustauscher-Strahler 7,
der aus entfaltenden Großplatten besteht, die die Wärme
durch Wärmestrahlung streuen. Im Heck des Weltraumschleppers befindet
sich der Behälter 8 für Aufbewahrung
von Wasserstoff im flüssigen Zustand, der als Arbeitsstoff für
Marschelektroraketentriebwerke 1 dient. Der Bordverflüssiger 9 und
das System der Hilfsausrüstung 10 sichert die
ununterbrochene Zufuhr des Arbeitsstoffes in die Arbeitskammern
des Marschelektroraketentriebwerks und die Abkühlung der
supraleitenden Erregerwicklung [3] ab. Im Heck des Weltraumschleppers
befindet sich der Besatzungsraum 11, wo sich das Steuerpult
befindet und alle Lebenserhaltungssysteme der Besatzung untergebracht sind.
Zur Weltraumbeobachtung gibt es im Raum 11 das Fenster 12.
Im Stirnteil des Besatzungsraumes befindet sich der Kopplungsknoten 13,
der den Weltraumschlepper mit dem Mondmodul verbindet.
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Auf
dem Bild 3 ist die Konstruktion des Mondmoduls dargestellt. Im unteren
Teil des Mondmoduls befindet sich das chemische Triebwerk 1,
mit dessen Hilfe der Flug von der Mondumlaufbahn auf die Mondoberfläche
ausgeführt wird. Bei der Landung erzeugt das Triebwerk 1 eine
senkrechtgerichtete Zugkraft und der Modul landet weich auf die Mondoberfläche.
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Zur
horizontalen Fortbewegung auf der Mondoberfläche ist das
Modul mit chemischen Raketentriebwerken 2 ausgerüstet.
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Vier
Raketentriebwerke machen die Bewegung des Mondmoduls in beliebiger
Richtung möglich und die Landung an der vorgegebenen Stelle
auf der Mondoberfläche ausführbar. Zum Ausfahren
der Raketentriebwerke 2 gibt es im Rumpf des Mondmoduls
deren Größe entsprechenden Luken.
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Die
Raketentriebwerke 1 und 2 funktionieren mit Hilfe
von Wasserstoff und als Oxydator wird Sauerstoff verwendet. Zur
Aufbewahrung dieser Komponenten im Flüssigzustand hat der
Mondmodul den Kryostatbehälter 3, der zusammen
mit der notwendigen Kryogenausrüstung im Abteil 4 untergebracht
ist. Im Abteil 4 ist auch die Batterie der Suerstoff-Wasserstoff-Elemente,
die als autonome Speisequelle der Elektroenergieverbraucher des
Mondmoduls dient.
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Der
Abteil 5, der sich über dem Abteil 4 befindet,
ist für die Unterbringung der Fracht vorgesehen, da befinden
sich die Container mit Ausrüstung, die auf die Mondoberfläche
transportiert werden müssen. Im Abteil 5 gibt
es Ausgangsluken und Vorrichtungen zur Ausladung der Container.
Im oberen Teil des Mondmoduls befindet sich der Besatzungsraum 6.
Im Besatzungsraum 6 befinden sich die Leitstelle der Triebwerksteuerung
und die Lebenserhaltungssysteme. Durch das Fenster 7 kann
der umgebende Raum beobachtet werden. Der Besatzungsraum 6 hat
zwei Kopplungsknoten. Der Kopplungsknoten 8 verbindet den
Mondmodul mit dem Weltraumschlepper. Der Kopplungsknoten 9 ist
für die Kopplung des Raumschiffes mit der Raumstation vorgesehen,
die sich an der Erdumlaufbahn befindet.
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Die
stabile vertikale Stellung des Mondmoduls während des Haltens
auf dem Mond wird mit Hilfe der vier Dämpfungsstützen 10 sichergestellt.
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Auf
dem Bild 4 ist das Schema der Anordnung der Marschelektroraketentriebwerke
dargestellt. Das erste Marschraketentriebwerk 1 und das zweite
Marschraketentriebwerk 2 sind an der Vertikalebene AB angebracht.
Bei der Erzeugung durch die Triebwerke 1 und 2 der
gleichen Schubkraft ist das Drehmoment gegenüber der Achse
CD gleich Null. Wenn die Schubkraft des Triebwerks 1 größer als
die des Triebwerks 2 sein wird, so entsteht ein Drehmoment,
das die Rakete in der Ebene AB dreht. Dies erlaubt, eine Änderung
des Längsneigungswinkels vorzunehmen.
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Das
dritte Marschraketentriebwerk 3 und das vierte Marschraketentriebwerk 4 sind
an der Horizontalebene CD angebracht. Bei der Ungleichheit der Schubkraft
der Triebwerke 3 und 4 entsteht ein Drehmoment,
das die Rakete in der Ebene CD dreht, was die Änderung
des Gierwinkels ermöglicht. Jedes der vier Triebwerke wird
aus dem Raketenrumpf mit Hilfe der Teleskopausfahrstange 6 ausgefahren,
die am Kreuzstück 5 befestigt ist, das entlang
der Raketenachse angeordnet ist. Die Teleskopausfahrstange hat einen
elektrischen Antrieb, dessen Schema auf dem Bild 5 dargestellt ist.
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Am
Kreuzstück 1, das entlang der Raketenachse montiert
ist, ist der Metallhohlzylinder 2 starr befestigt. Von
außen des Zylinders 2 an seiner Oberfläche
bewegt sich entlang der Achse der Metallhohlzylinder 3,
am Ende dessen das Marschraketentriebwerk 4 montiert ist.
Die Achsenbewegung des Zylinders 3 wird elektromechanisch
ausgeführt. Zu diesem Zwecke wird an der Außenseite
der Ausfahrstange ein zylindrischer Stator des linearen Asynchronmotors 5 montiert.
Der Stator des Asynchronmotors 5 hat eine Wechselstromwicklung 6,
die ein laufendes Magnetfeld entlang der Horizontalachse der Ausfahrstange
erzeugt. Unter der Wirkung des laufenden Magnetfeldes entsteht eine
Wechselwirkungskraft, die den Zylinder 3 entlang der Oberfläche des
Zylinders 2 bewegt. In dieser Konstruktion ist der bewegliche
Teil der Teleskopausfahrstange 3 der Rotor des linearen
Asynchronmotors. Es ist bekannt, dass die Leistungseffektivität
des Asynchronmotors steigt, wenn der Rotor einen niedrigen elektrischen Widerstand
hat. Deshalb wird der Außenhohlzylinder 3 aus
Aluminiumlegierung hergestellt.
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Der
Elektroantrieb der Ausfahrt der Marschraketentriebwerke erhält
die Elektrizitätsversorgung von der Bordenergieanlage durch
den Frequenzwandler.
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Auf
dem Bild 6 ist das Schema dargestellt, das die Richtungsänderung
des summarischen Schubkraftvektors der Marschraketentriebwerke während
der Zwischenumlaufbahnflügen möglich macht.
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Die
Zugkraftgröße des Marschraketentriebwerkes [3],
das auf dem Weltraumschlepper montiert ist, hängt vom elektrischen
Stromwert ab, der zwischen den Elektroden durchfließt.
Deshalb wird die Zugkraftgröße durch die Änderung
des elektrischen Stroms des Triebwerks geändert. Die Marschraketentriebwerke 1, 2, 3, 4 werden
an den Wechselstromerzeuger 5 angeschlossen, der zum Bestand der
Bordenergieanlage gehört. Die Regulierung der Zugkraft
der Marschraketentriebwerke 1, 2, 3, 4 wird mit
Hilfe der steuerbaren Gleichrichter 6, 7, 8, 9 gewährleistet.
Beim Befehlseingang auf Flugänderung des Schiffes kommt
vom System der automatischen Steuerung 10 an den Eingang
der steuerbaren Gleichrichter 6 und 7 ein Signal
an und auf den Marschtriebwerken wird der elektrische Stromwert eingestellt,
der der Größe der Zugkräften entspricht, die
die Wendung der Rakete an den vorgegebenen Längsneigungswinkel
gewährleisten. Bei der Signalgabe an den Eingang der steuerbaren
Gleichrichter 8 und 9 wird mit Hilfe der Marschtriebwerke 3 und 4 die Wendung
der Rakete an den vorgegebenen Gierwinkel gewährleistet.
Das Steuerungssystem, das auf dem Bild 6 dargestellt ist, ermöglicht
eine ununterbrochene Regulierung des summarischen Vektorschubs der
Marschtriebwerke während des Umlaufbahnüberfluges
nach dem vorgegebenen Programm.
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Auf
dem Bild 7 ist die Konstruktion des Kryostatbehälters dargestellt,
der für die Aufbewahrung des Flüssigwasserstoffes
und Flüssigsauerstoffes vorgesehen ist, der sich im Abteil 4 des
Mondlandemoduls (Bild 3) befindet. Zur Verringerung der Verdampfung
wird der Behälter mit Flüssigwasserstoff von außen
mit Flüssigsauerstoff abgeschirmt. Der Kryostatbehälter
hat einen Innenhohlraum, der durch den Zylinder 1 begrenzt
ist. Im inneren Zylinderhohlraum wird Flüssigwasserstoff
aufbewahrt. Zur Verringerung des Außenwarmstroms ist die
Außenoberfläche des Zylinders 1 mit Abschirmisolierung
bedeckt. Der Flüssigsauerstoff wird in den Ringhohlraum,
der durch die konzentrischen Zylinder 2 und 3 gebildet wird,
deren Außenoberfläche ebenfalls abgeschirmt wird.
Die mechanische Verbindung der Zylinder des Kryostatbehälters 1, 2, 3 und
des Außenzylinderringes 4, der mit dem Raketenkörper
verbunden ist, wird mit Hilfe der Warmbrücken 5 ausgeführt,
die sich zwischen den Zylindern befinden.
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Die
Warmbrücke 5 hat die Konstruktion einer Tellerfeder.
Solch eine Verbindung hält bei kleinen federnden Verschiebungen
großen mechanischen Belastungen stand.
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Auf
dem Bild 8 ist die Warmbrücke des Kryostatbehälters
dargestellt. Sie besteht aus zwei Metalltellern 1 und 2,
deren Außenoberfläche verschiedene Temperaturen
hat. Die Verringerung des konvektiven Warmstroms durch die Warmbrücke
wird durch Steigerung des Warmwiderstandes erreicht. Zu diesem Zwecke
werden im Kegelteil der Teller 1 und 2 die Ausschnitte 3 gemacht,
so wie dies auf dem Bild 8 dargestellt ist.
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Das
Weltraumschiff für den Flug zum Mond funktioniert folgendermaßen.
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Das
Schiff wird am Startplatz über dem Startraketentriebwerk
der ersten Stufe aufgestellt, zum Beispiel der Trägerrakete „Ares
V” (auf dem Bild 1 nicht dargestellt). Die chemischen Raketentriebwerke
des Mondmoduls 1 und 2 (Bild 3) werden betankt und
ins Raketeninnere eingefahren. Die Kammern der Marschraketentriebwerke
werden mit Flüssigwasserstoff gefüllt
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Der
Kryostatbehälter 8 (Bild 2) des Weltraumschleppers
wird mit Flüssigwasserstoff gefüllt.
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Das
Weltraumschiff startet vertikal mit Hilfe zweier Festsstoffbeschleunigungstriebwerke
und startflüssigen Raketentriebwerke. Nach dem Start des
Weltraumschiffes erreicht er die vorgegebene Erdumlaufbahn.
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Während
des Fluges auf der Erdumlaufbahn wird die Bordenergieanlage des
Weltraumschleppers 5, 6 (Bild 2) angelassen. Es öffnet
sich die Außenhülle des Abteils 10 (Bild
1), die Großplatten der Wärmeaustauscher-Strahler 7 (Bild
2) fahren aus und entfalten sich. Danach werden aus dem Abteil 9 (Bild
1) die Marschraketentriebwerke 8 ausgefahren. Dafür
werden die linearen Asynchronmotors 5 (Bild 5) eingeschaltet.
Dank der elektromechanischen Wechselwirkung beginnt sich der äußere
Zylinderrotor 3 in radialer Richtung zu bewegen. In die
Arbeitskammer der Marschtriebwerke 1, 2, 3, 4 (Bild
4) wird Wasserstoff zugeführt. Mit Hilfe des Elektrogenerators 5 (Bild
6) wird an die Elektroden des Triebwerkes Spannung zugeführt.
Von der Stromquelle wird der Strom an die supraleitende Wicklung
des Elektroraketentriebwerks zugeführt, die das Quermagnetfeld
[3] erregt.
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Die
Marschtriebwerke 1, 2, 3, 4 (Bild
6) kommen zum Einsatz. Sie ändern die Richtung und Geschwindigkeit
des Auslaufs des Weltraumschiffs. Unter der Wirkung der Schubkraft,
die durch die Marschtriebwerke erzeugt wird, steigert sich die Geschwindigkeit
der Umlaufbahnbewegung des Schiffes. Nach dem Erreichen der zweiten
kosmischen Geschwindigkeit verlässt das Schiff die Erdumlaufbahn.
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Das
System der automatischen Steuerung 10 (Bild 6) stellt mit
Hilfe der steuerbaren Gleichrichter die Schubkraft der Marschtriebwerke 1 und 2 entsprechend
dem vorgegebenen Längsneigungswinkel ein. Mit Hilfe der
steuerbaren Gleichrichter 8 und 9 wird die Schubkraft
der Marschtriebwerke 3 und 4 eingestellt, die
dem vorgegebenen Gierwinkel entspricht. Die Marschtriebwerke richten
das Raumschiff im Weltraum zur vorgegebenen Flugbahn zum Mond aus.
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Während
des Fluges des Weltraumschiffes zum Mond werden die Marschtriebwerke
periodisch zur Korrektur der Flugbahn entsprechend der vorgegebenen
eingeschaltet. Beim Anflug des Mondes führt das Raumschiff
ein Kurvenmanöver um 180° durch und die Marschtriebwerke
erzeugen eine Schubkraft, die der Bewegung des Schiffes entgegen gerichtet
ist. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Schiffes nimmt ab, das Schiff
tritt in die Mondanziehungszone ein.
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Nach
der Senkung der Geschwindigkeit des Schiffes bis zur ersten kosmischen
Geschwindigkeit auf dem Mond beginnt sich das Schiff um den Mond nach
der vorgegebenen Umlaufbahn zu bewegen.
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Bei
der Bewegung des Schiffes um den Mond steigt die Besatzung der Mondexpedition
durch die Luke 13 (Bild 2) und Luke 8 (Bild 3)
aus der Kabine des Weltraumschleppers 11 (Bild 2) in die
Kabine des Mondmoduls 6 (Bild 3) um. Danach wird der Mondmodul
vom Weltraumschlepper abgekoppelt. Mit Hilfe der Marschraketentriebwerke 1 (Bild
2 geht der Weltraumschlepper vom Mondmodul weg und setzt seine Bewegung
in der Mondumlaufbahn fort. Der Mondmodul beginnt seine autonome
Bewegung in Richtung der Mondoberfläche. Die Raketentriebwerke
der horizontalen Bewegung des Mondmoduls 2 (Bild 3) werden
herausgeschoben, das chemische Raketentriebwerk 1 (Bild
3) wird eingeschaltet und der Mondmodul wendet sich um 180°.
Das chemische Triebwerk 1 läuft im Bremsbetrieb.
Die Geschwindigkeit des Mondmoduls nimmt ab, er verlässt die
Mondumlaufbahn und bewegt sich unter der Wirkung der Anziehungskraft
des Mondes zur Oberfläche des Mondes. Beim Flug in geringer
Höhe mit kleiner Geschwindigkeit über der Mondoberfläche
bewegt sich der Mondmodul mit Hilfe des Triebwerks 1, das
eine vertikale Schubkraft erzeugt, und der Triebwerke 2,
die eine horizontale Schubkraft erzeugen.
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Ferner
landet der Mondmodul weich auf dem vorgegebenen Abschnitt der Mondoberfläche.
Dank den Dämpfungsstützen 10 nimmt der
Mondmodul bei der Berührung mit der Oberfläche
eine senkrechte Stellung ein. Die Besatzung des Mondmoduls steigt auf
die Mondoberfläche aus. Die Luken des Frachtabteils 5 werden geöffnet
und die mitgebrachten Container werden auf die Mondoberfläche
ausgeladen und die Fracht, die vom Mond an die Erdumlaufbahn transportiert
wird, wird in den Abteil 5 geladen. Nach der Ausführung
der geplanten Arbeiten auf dem Mond, kehrt die Besatzung in den
Besatzungsraum 6 des Mondmoduls zurück.
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Das
Triebwerk 1 wird eingeschaltet und der Mondmodul hebt von
der Mondoberfläche ab. Beim Erreichen der Mondkreisbahngeschwindigkeit
nimmt der Mondmodul die vorgegebene Stellung in der Mondkreisbahn
ein, in der sich der Raumschlepper im Warteregime bewegt. Mit Hilfe
der chemischen Raketentriebwerke 1 und 2 (Bild
3) nähert sich der Mondmodul dem Raumschlepper an. Ferner
wird die Kopplung des Mondmoduls mit dem Raumschlepper mit Hilfe
des Kopplungsknotens 13 (Bild 2) und 8 (Bild 3)
ausgeführt. Im vereinten Zustand setzt das Weltraumschiff
seine Bewegung auf der Mondumlaufbahn fort. Die Marschraketentriebwerke
des Weltraumschleppers 1 (Bild 2) werden eingeschaltet.
Unter der Wirkung der Schubkraft steigt die Fluggeschwindigkeit
des Schiffes und beim Erreichen der zweiten kosmischen Geschwindigkeit
verlässt das Schiff die Mondumlaufbahn und schlägt
den Kurs in Richtung Erde ein.
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Die
Marschraketentriebwerke 1 bleiben eingeschaltet, bis das
Weltraumschiff die vorgegebene Fluggeschwindigkeit erreicht hat.
Danach werden die Marschraketentriebwerke abgeschaltet und das Schiff
bewegt sich mechanisch weiter. Beim Anflug der Erde führt
das Weltraumschiff ein Wendemanöver um 180° durch.
Die Marschtriebwerke 1 werden eingeschaltet und laufen
im Bremsbetrieb. Die Geschwindigkeit des Weltraumschiffes nimmt
bis zur ersten kosmischen Geschwindigkeit auf der Erde ab. Das Schiff
erreicht die vorgegebene Umlaufbahn und bewegt sich um die Erde.
Auf derselben Umlaufbahn bewegt sich die Raumstation um die Erde.
Die Orbitalstation ist für das Andocken der Weltraumschiffe ausgerüstet,
die für die Zustellung der Astronauten und Frachten von
der Erde vorgesehen sind, z. B. für Weltraumschiffe der
Art „Spaceshuttle”. Mit Hilfe der Marschraketentriebwerke
führt das Raumschiff das Manöver der Kopplung
des Raumschiffes an die Raumstation durch. Die Kopplung wird mit
Hilfe des Kopplungsknoten 9 (Bild 3) durchgeführt.
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Nach
der Kopplung mit der Raumstation wird die vom Mond zugestellte Fracht
umgeladen und die Besatzung ausgewechselt. Der leere Kryostatbehälter 4 (Bild
3) wird mit Flüssigsauerstoff und Flüssigwasserstoff
gefüllt. Der Kryostatbehälter 8 (Bild
2) wird mit Flüssigwasserstoff gefüllt. Der Abteil 5 (Bild 3)
des Mondmoduls wird mit einer neuen Frachtpartie beladen. Das Weltraumschiff
zum erneuten Flug zum Mond ist bereit.
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Somit
ermöglicht die vorgelegte Konstruktion des Weltraumschiffes
für den Flug zum Mond mit Einsatz für den Bahnüberflug
des Marschraketentriebwerkes mit dem äußeren Wechselmagnetfeld,
das durch die supraleitende Wicklung [3] erzeugt wird,
die Nutzlast, die auf den Mond gebracht werden muss und der Nutzlast,
die vom Mond gebracht wird, um ein Mehrfaches zu vergrößern.
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Das
vorgelegte Kombinationsschema der Nutzanwendung von chemischen und
elektrischen Raketentriebwerken mit der Aufteilung des Weltraumschiffes
in zwei Funktionsteile macht den Bau eines Weltraumschiffes mehrmaliger
Widerverwendung möglich. Dadurch wird eine bedeutende Senkung
der finanziellen Kosten für die Nutzbarmachung des Mondes
erreicht.
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Literatur:
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- 1. Büdeler W. Das Abenteuer der Mondlandung,
Bertelsmann 1970
- 2. Stiebiz A.: Mit Vollgas in die Zukunft. P. M. Perspektive
Nr. 4 2007 S. 37–38
- 3. Gebrauchsmuster DE
2008 012 562.6 Elektrischer Raketenantrieb.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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