DE202009010824U1 - Fracht und Personenraumschiff der wiederverwendbaren Nutzung für den Flug zum Mond - Google Patents

Fracht und Personenraumschiff der wiederverwendbaren Nutzung für den Flug zum Mond Download PDF

Info

Publication number
DE202009010824U1
DE202009010824U1 DE202009010824U DE202009010824U DE202009010824U1 DE 202009010824 U1 DE202009010824 U1 DE 202009010824U1 DE 202009010824 U DE202009010824 U DE 202009010824U DE 202009010824 U DE202009010824 U DE 202009010824U DE 202009010824 U1 DE202009010824 U1 DE 202009010824U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lunar
orbit
moon
engines
spacecraft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE202009010824U
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE202009010824U priority Critical patent/DE202009010824U1/de
Publication of DE202009010824U1 publication Critical patent/DE202009010824U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/40Arrangements or adaptations of propulsion systems
    • B64G1/411Electric propulsion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

Raumschiff für mehrmalige Nutzung für die Zustellung von Frachten und Personen an die Oberfläche des Mondes mit chemischen Raketentriebwerken für den Start von Erde zum Einlauf in die Erdumlaufbahn und für den Flug von der Erdumlaufbahn zur Mondumlaufbahn und von der Mondumlaufbahn zur Erdumlaufbahn, das ein Marschelektrotriebwerk der geringen Zugkraft hat, das von der autonomen Atomenergiequelle gespeist wird, mit der Ausführung der Landung auf der Mondoberfläche und dessen Start vom Mond mit Hilfe der chemischen Raketentriebwerke dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der bedeutenden Steigerung der Fracht, die zum Mond gebracht wird, auf dem Raumschiff marschelektrische Raketenantriebe des Magnetplasmatyps mit zwei parallelgelegenen Arbeitskammern mit Ausgangsdüsen und mit einer einheitlichen supraleitenden Außenwicklung, die das Quermagnetfeld erregt, montiert sind.

Description

  • 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.
  • 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].
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Zelle 4 ist für die Unterbringung der Güter vorgesehen, die zur Mondoberfläche gebracht werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zur horizontalen Fortbewegung auf der Mondoberfläche ist das Modul mit chemischen Raketentriebwerken 2 ausgerüstet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die stabile vertikale Stellung des Mondmoduls während des Haltens auf dem Mond wird mit Hilfe der vier Dämpfungsstützen 10 sichergestellt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Elektroantrieb der Ausfahrt der Marschraketentriebwerke erhält die Elektrizitätsversorgung von der Bordenergieanlage durch den Frequenzwandler.
  • Auf dem Bild 6 ist das Schema dargestellt, das die Richtungsänderung des summarischen Schubkraftvektors der Marschraketentriebwerke während der Zwischenumlaufbahnflügen möglich macht.
  • 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.
  • 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.
  • Die Warmbrücke 5 hat die Konstruktion einer Tellerfeder. Solch eine Verbindung hält bei kleinen federnden Verschiebungen großen mechanischen Belastungen stand.
  • 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.
  • Das Weltraumschiff für den Flug zum Mond funktioniert folgendermaßen.
  • 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
  • Der Kryostatbehälter 8 (Bild 2) des Weltraumschleppers wird mit Flüssigwasserstoff gefüllt.
  • Das Weltraumschiff startet vertikal mit Hilfe zweier Festsstoffbeschleunigungstriebwerke und startflüssigen Raketentriebwerke. Nach dem Start des Weltraumschiffes erreicht er die vorgegebene Erdumlaufbahn.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Literatur:
    • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 2008012562 U [0005]

Claims (15)

  1. Raumschiff für mehrmalige Nutzung für die Zustellung von Frachten und Personen an die Oberfläche des Mondes mit chemischen Raketentriebwerken für den Start von Erde zum Einlauf in die Erdumlaufbahn und für den Flug von der Erdumlaufbahn zur Mondumlaufbahn und von der Mondumlaufbahn zur Erdumlaufbahn, das ein Marschelektrotriebwerk der geringen Zugkraft hat, das von der autonomen Atomenergiequelle gespeist wird, mit der Ausführung der Landung auf der Mondoberfläche und dessen Start vom Mond mit Hilfe der chemischen Raketentriebwerke dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der bedeutenden Steigerung der Fracht, die zum Mond gebracht wird, auf dem Raumschiff marschelektrische Raketenantriebe des Magnetplasmatyps mit zwei parallelgelegenen Arbeitskammern mit Ausgangsdüsen und mit einer einheitlichen supraleitenden Außenwicklung, die das Quermagnetfeld erregt, montiert sind.
  2. Raumschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steigerung der Nutzlastgröße und Sicherung der mehrmaligen Nutzung, das Raumschiff aus zwei trennbaren Teilen besteht: dem Weltraumschlepper und dem Mondmodul, der zur Erdumlaufbahn zurückkehrt.
  3. Raumschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Weltraumschlepper ein Marschelektroraketentriebwerk der geringen Zugkraft hat, mit dessen Hilfe der Flug von der Erdumlaufbahn an die Mondumlaufbahn, der Aufenthalt an der Mondumlaufbahn und der Rückflug von der Mondumlaufbahn an die Erdumlaufbahn ausgeführt wird.
  4. Raumschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der landende Mondmodul und der Raumschlepper mit Hilfe des Kopplungsknotens, der sich in der Mitte des Raumschiffes befindet, miteinander verbunden sind.
  5. Raumschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Raumschiff für die Kopplung mit der Orbitalstation nach der Rückkehr zur Erdumlaufbahn einen zusätzlichen Kopplungsknoten hat, der sich im Mannschaftsraum des rückfliegenden Mondmoduls befindet.
  6. Raumschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Überflug von der Erdumlaufbahn zur Mondumlaufbahn und der Überflug von der Mondumlaufbahn zur Erdumlaufbahn mit Hilfe von vier Marschelektroraketentriebwerken und mit Verwendung von Wasserstoff als Arbeitskörper ausgeführt wird.
  7. Raumschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Marschraketentriebwerke an ausfahrbaren Stangen montiert werden, die am Kreuzstück befestigt sind, das sich an der Raketenachse befindet, und dass zur Ausfuhr der Raketentriebwerke am Rumpf des Weltraumschleppers vier Luken vorhanden sind.
  8. Raumschiff nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ausfahrbare Stange eine Teleskopkonstruktion hat, die aus einem inneren unbeweglichen Metallzylinder und einem äußeren beweglichen hohlen Metallzylinder besteht, am Ende dessen ein Marschelektroraketentriebwerk angebracht ist.
  9. Raumschiff nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewegung des äußeren Zylinders der Ausfahrstange an der äußeren Oberfläche des unbeweglichen Zylinders an der äußeren Seite ein zylindrischer Stator des linearen Asynchronmotors mit einer Ankerwechselstromwicklung montiert wird, die ein achselläufiges Magnetfeld erzeugt, dabei wird der äußere Hohlzylinder, der der Rotor des Asynchronmotors ist, aus Stoff mit niedrigem elektrischen Widerstand ausgeführt, z. B. aus Aluminium.
  10. Raumschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Umlaufbahnüberflügen die Änderung des Längsneigungswinkels durch den Unterschied der Zugkräfte erreicht wird, die durch das erste und zweite Marschraketentriebwerk erzeugt werden, die sich in Vertikalebene gegenüber der Achse des Weltraumschleppers befinden.
  11. Raumschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Umlaufbahnüberflügen die Änderung des Gierwinkels durch den Unterschied der Zugkräfte erreicht wird, die durch das dritte und vierte Marschraketentriebwerk erzeugt werden, die sich in Horizontalebene gegenüber der Achse des Weltraumschleppers befinden.
  12. Raumschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung der Zugkraft, die durch das Marschelektroraketentriebwerk durch die Änderung des elektrischen Stromwertes zwischen den Elektroden mit Hilfe des steuerbaren Gleichrichters, der an die Wicklung des Elektrogenerators der Speisungsquelle angeschlossen ist.
  13. Raumschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Steuerung des Schiffes während des Umlaufbahnüberfluges mit Hilfe von vier steuerbaren Gleichrichtern ausgeführt wird, die an den Wechselstromgenerator der Bordanlage der Elektrospeisung des Schiffes angeschlossen sind.
  14. Raumschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der im Mondmodul befindliche Behälter-Kryostat in der Form von drei konzentrischen Zylinder ausgeführt ist, wobei der innere zylindrische Hohlraum mit Flüssigwasserstoff und der äußere Ringhohlraum mit Flüssigsauerstoff gefüllt wird, die mit Hilfe von Wärmebrücken voneinander getrennt sind.
  15. Raumschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücke, die zwischen den Zylindern des Behälters-Kryostats installiert ist, die Konstruktion einer Tellerfeder hat und dass zur Steigerung des Wärmewiderstandes im Kegelteil der Teller Ausschnitte gemacht sind.
DE202009010824U 2009-08-11 2009-08-11 Fracht und Personenraumschiff der wiederverwendbaren Nutzung für den Flug zum Mond Expired - Lifetime DE202009010824U1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202009010824U DE202009010824U1 (de) 2009-08-11 2009-08-11 Fracht und Personenraumschiff der wiederverwendbaren Nutzung für den Flug zum Mond

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202009010824U DE202009010824U1 (de) 2009-08-11 2009-08-11 Fracht und Personenraumschiff der wiederverwendbaren Nutzung für den Flug zum Mond

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202009010824U1 true DE202009010824U1 (de) 2009-12-24

Family

ID=41429059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202009010824U Expired - Lifetime DE202009010824U1 (de) 2009-08-11 2009-08-11 Fracht und Personenraumschiff der wiederverwendbaren Nutzung für den Flug zum Mond

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202009010824U1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111572815A (zh) * 2020-05-07 2020-08-25 上海宇航系统工程研究所 一种基于可重复使用飞行器的全周期载人火星探测方法
JP7552650B2 (ja) 2022-04-27 2024-09-18 トヨタ自動車株式会社 物体下ろし装置、および、物体上げ下ろし装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202008012562U1 (de) 2008-09-22 2008-12-24 Rubinraut, Alexander Elektrischer Raketenantrieb

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202008012562U1 (de) 2008-09-22 2008-12-24 Rubinraut, Alexander Elektrischer Raketenantrieb

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Büdeler W. Das Abenteuer der Mondlandung, Bertelsmann 1970
Stiebiz A.: Mit Vollgas in die Zukunft. P. M. Perspektive Nr. 4 2007 S. 37-38

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111572815A (zh) * 2020-05-07 2020-08-25 上海宇航系统工程研究所 一种基于可重复使用飞行器的全周期载人火星探测方法
CN111572815B (zh) * 2020-05-07 2023-08-11 上海宇航系统工程研究所 一种基于可重复使用飞行器的全周期载人火星探测方法
JP7552650B2 (ja) 2022-04-27 2024-09-18 トヨタ自動車株式会社 物体下ろし装置、および、物体上げ下ろし装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69937371T2 (de) System für das tragen und starten einer nutzlast
DE3586319T2 (de) Satellitentransportanlage.
DE102011107208A1 (de) Mobiles Solarsegler-Weltraumkraftwerk und gekoppelte Solarsegler Kraftwerke für weltraumbasierte Energiegewinnung und Erzeugung
DE69225526T2 (de) Modulare Feststoffträgerrakete und Abschusssystem
DE69726292T2 (de) Erdnahen-orbit-startsystem
EP2935004B1 (de) Hilfsvorrichtung für hochfliegendes flugzeug
DE3887112T2 (de) Gerät und Verfahren zum Andocken eines Raumfahrzeuges.
DE202021003968U1 (de) Wiederverwendbare Trägerrakete
DE102016120671B4 (de) Luftfahrzeug in Tailsitter-Konfiguration und dessen Verwendung
DE2850920A1 (de) Verfahren zur verbringung eines raumfahrzeugs bzw. eines satelliten mit angekoppelten antriebsvorrichtungen aus einer niedrigen erdumlaufbahn in eine endgueltige erdumlaufbahn oder erdentweichrajektorie
DE69409493T2 (de) Strukturaler Adapter für den Laderaum einer Trägerrakete
DE202009010824U1 (de) Fracht und Personenraumschiff der wiederverwendbaren Nutzung für den Flug zum Mond
DE3722159C2 (de)
DE102014019398A1 (de) Rückkehrender Starteinrichtung für einen Weltraumrakete und das Startverfahren
DE202015007948U1 (de) Interorbital-Raketenträger mit Tankwart
DE102011115997A1 (de) Raumschlepper für Flüge zu den Planeten des Sonnensystems
DE10234902A1 (de) Thruster-Solar-Segler, Segment-Montage-System, Photonen-Segler, Rotations-Schleuder experimentelles Raumfahrzeug
DE112020003675T5 (de) Vorrichtung zur beschleunigten Beförderung von Passagieren über interkontinentale Entfernungen
DE102005062841B4 (de) Solarsegler-Launch-System, bestehend aus einem Launcher und einem sich selbst vergrößernden Solarsegler-Mutterschiff mit Dockingstation, solar-elektrischen Antrieben und primärer, treibstoffloser Lageregelung bzw. Steuerung
DE102012013053A1 (de) Fluggerät und Anordnung aus Fluggerät und Führungsbahn
WO2005044664A2 (de) Träger für den transport einer nutzlast und verfahren zum ändern der umlaufbahn eines trägers
DE102015014869A1 (de) Interorbital-Raketenträger mit Tankwart
DE202011106986U1 (de) Raumschlepper für Flüge zu den Planeten des Sonnensystems
DE102017113058B4 (de) Raumtransport-Fluggerät
DE102018132141B4 (de) Transportflugzeug und Verfahren zum Transport einer Rakete

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20100128

R156 Lapse of ip right after 3 years

Effective date: 20130301