Project Constellation - Moon, Mars & Beyond

[Spocky]

Aber es macht einen Unterschied, ob man eine Raumstation im Erdorbit wartet und man relativ viel Zeit hat, einen ausgebildeten Spezialisten hoch zu fliegen, oder ob man nur einen Versuch hat, bei dem alles sitzen muss und man da auch möglichst wenig zusätzliches Personal braucht...

[i_make_it]

Das Verdampfen des Treibstoff ist Nicht so das Problem. Kühlung und Heizung sind seit Apollo schon im Einsatz. Eine defekte Tankheizung im O² Tank war ja auch das Apollo 13 Problem.
Das Hauptproblem ist die Diffusionsrate des H². Ein Tank dessen Wände dick genug sind um die Diffusionsverluste für einen längeren Zeitraum zu minimieren wird entsprechend schwer. Metalle sind aus Prinzip schon schlecht geeignet zur H² Lagerung da es auch bei den meisten Nichteisen Metallen zur Wasserstoffversprödung kommt. Deshalb wahren H² Tanks für KFZ ja auch so schwer und massiv. Heute leigt das Gewicht daran, das man die H² Diffusion gezielt nutzt in dem in den Tanks eine Legierung als H² Träger eingesetzt wird die das mehrer 100 fache des eigenen Volumens an Wasserstoff im Metallgitter einlagern kann. Ist für die Raumfahrt allerdings wegen der Masse uninteressant.

[Bynaus]

Was mir zum "Mondshuttle" noch eingefallen ist: Der grosse Nachteil ist natürlich, dass man das Shuttle wieder in einer Erdumlaufbahn einbremsen muss, was wahnsinnig viel Treibstoff kostet. Die Kapsel hingegen kann einfach direkt in die Atmosphäre zurückfallen und fertig.

Allerdings muss es für das Triebwerk bereits seit Apollozeiten Ansätze geben, da auch die dort verwendeten Triebwerke mehrmals eingesetzt wurden.

Welche Triebwerke meinst du da? Eigentlich wurde jedes Triebwerk dort nur einmal verwendet (mal mit Ausnahme des Haupttriebwerks des Komando-Moduls).

[blueflash]

Zur Diffusion: Es müsste doch möglich sein, den Wasserstoff flüssig zu lagern, oder? Dann dürfte auch nix verdampfen.

Was mir zum "Mondshuttle" noch eingefallen ist: Der grosse Nachteil ist natürlich, dass man das Shuttle wieder in einer Erdumlaufbahn einbremsen muss, was wahnsinnig viel Treibstoff kostet. Die Kapsel hingegen kann einfach direkt in die Atmosphäre zurückfallen und fertig.

Mehr, als den ganzen Apparillo in den Orbit zu wuchten?

Welche Triebwerke meinst du da? Eigentlich wurde jedes Triebwerk dort nur einmal verwendet (mal mit Ausnahme des Haupttriebwerks des Komando-Moduls).

Erstmal das Kommandomodul und dann doch sicher auch die Rückkehrkapsel oder hatten die da zwei Triebwerke? Ich bin mir jedenfalls ziemlich sicher, dass man Angst hatte, bei der Landung so viel Treibstoff zu verbrauchen, dass es für den Aufstieg nicht gereicht hätte.

[Bynaus]

Dann dürfte auch nix verdampfen.

i_make_it hat völlig recht - es geht nicht ums Verdampfen, sondern um Diffusion. Und Diffusion ist ein Problem, das immer besteht, egal ob der Wasserstoff flüssig oder gasförmig vorliegt.

Mehr, als den ganzen Apparillo in den Orbit zu wuchten?

Du musst den Rückkehrtreibstoff auch noch lange Lagern, ausserdem musst du den Treibstoff ohnehin jedes Mal betanken, also musst du ohnehin jedes Mal fast einen ganzen solchen "Apparillo" starten. Aber ja, man könnte darüber nachdenken - wenn man orbitale Tankstationen bauen könnte, die unabhängig nachgefüllt werden, wäre das vielleicht eine Option. Oder aber, wenn man Treibstoff von erdnahen, wasserreichen Asteroiden einführen könnte. Bis dahin werden wir uns mit der Wegwerfmentalität abfinden müssen...

Erstmal das Kommandomodul und dann doch sicher auch die Rückkehrkapsel oder hatten die da zwei Triebwerke? Ich bin mir jedenfalls ziemlich sicher, dass man Angst hatte, bei der Landung so viel Treibstoff zu verbrauchen, dass es für den Aufstieg nicht gereicht hätte.

Bei der Rückkehrkapsel blieb der untere Teil am Boden, es wurden neue Triebwerke (der "Oberstufe") gezündet. Die Befürchtungen gingen (v.a. bei Apollo 11) eher dahin, dass man lange nach einem guten Landeplatz gesucht hat und der Treibstoff fast ausgegangen wäre, bevor er gefunden war.

[blueflash]

i_make_it hat völlig recht - es geht nicht ums Verdampfen, sondern um Diffusion. Und Diffusion ist ein Problem, das immer besteht, egal ob der Wasserstoff flüssig oder gasförmig vorliegt.

Gibt es kein Material, dass das verhindert? Wenn nicht, müsste man eben eine Verbindung (Wasser zum Beispiel) verwenden und bei Bedarf den Wasserstoff extrahieren.

Bei der Rückkehrkapsel blieb der untere Teil am Boden, es wurden neue Triebwerke (der "Oberstufe") gezündet. Die Befürchtungen gingen (v.a. bei Apollo 11) eher dahin, dass man lange nach einem guten Landeplatz gesucht hat und der Treibstoff fast ausgegangen wäre, bevor er gefunden war.

Es war auf jeden Fall der gleiche Treibstoff es gab sogar Pläne, Giftkapseln für den Fall mitzunehmen, dass der Treibstoff nach der Landung nicht für den Start gereicht hätte.

Insgesamt aber könnte man zumindest die Struktur einer Mondfähre bereithalten und dann die benötigten Teile mit den vorhandenen kleinen Raketen hochschießen, so spart man wenigstens die Entwicklung neuer Gigantraketen.


Aber mal slightly off topic:
Wäre es nach derzeitigem Stand der Technik wirtschaftlich, Helium 3 vom Mond zu holen? Das schließt Abbau, Transport in den Mondorbit, Transport zur Erde(-orbit?) und dann Landung ein. Würde das wenigstens überhaupt energetisch Sinn machen?

[tepe]

Es war auf jeden Fall der gleiche Treibstoff es gab sogar Pläne, Giftkapseln für den Fall mitzunehmen, dass der Treibstoff nach der Landung nicht für den Start gereicht hätte.

Das ist ein (unlogisches) Gerücht.

a) wäre das psychologisch problematisch

b) passt das nicht zur amerikanischen "Alles wird gut" Mentalität.

c) bräuchte man nur den Druck ablassen was zu einer fast sofortigen Bewusstlosigkeit führen würde. Wurde schon des öfteren im Fernsehen in Druckkammern demonstriert wo man den Atmosphärendruck in 15 km Höhe simuliert hat, also der Fall wenn in Verkehrsflugzeugen die Druckkabine ein Leck bekommt. Ich stelle mir das wesentlich schmerzloser und friedlicher vor als so eine Zyankali Kapsel zu schlucken.

Aber mal slightly off topic:
Wäre es nach derzeitigem Stand der Technik wirtschaftlich, Helium 3 vom Mond zu holen? Das schließt Abbau, Transport in den Mondorbit, Transport zur Erde(-orbit?) und dann Landung ein. Würde das wenigstens überhaupt energetisch Sinn machen?

Die Kernfusion mit Helium3 ist wesentlich schwieriger als das was wir jetzt mit Deuterium versuchen und selbst da klappt es ja noch nicht richtig. Scheint mir zZ eher ein Scheinargument zu sein, das Zeug brauchen wir einfach noch sehr lange nicht.

TP

[Dax]

Das ist ein (unlogisches) Gerücht.

a) wäre das psychologisch problematisch

b) passt das nicht zur amerikanischen "Alles wird gut" Mentalität.

c) bräuchte man nur den Druck ablassen was zu einer fast sofortigen Bewusstlosigkeit führen würde. Wurde schon des öfteren im Fernsehen in Druckkammern demonstriert wo man den Atmosphärendruck in 15 km Höhe simuliert hat, also der Fall wenn in Verkehrsflugzeugen die Druckkabine ein Leck bekommt. Ich stelle mir das wesentlich schmerzloser und friedlicher vor als so eine Zyankali Kapsel zu schlucken.

und stimmt d) nicht weil die Aufstiegsstufe eigene Tanks hatte.

[Bynaus]

Es war auf jeden Fall der gleiche Treibstoff

Nein, war es nicht (der gleiche Stoff, aber nicht aus dem gleichen Tank).

Apollo Lunar Module - Wikipedia, the free encyclopedia

Insbesondere:
Image:LM illustration 02.jpg - Wikipedia, the free encyclopedia

Wäre es nach derzeitigem Stand der Technik wirtschaftlich, Helium 3 vom Mond zu holen?

Wenn die He3-Fusion klappen würde, dann wäre es auf jeden Fall wirtschaftlich. Der grösste Teil des Energieaufwands geht für das Heizen des Regoliths auf ca. 300° (nötig, um das He3 rauszuholen) drauf, der Transport des gewonnenen Heliums zur Erde macht fast keinen Unterschied. Wichtig für die Frage der Wirtschaftlichkeit ist auch der Umwandlungsgrad in den Fusionsreaktoren. Da die He3-Fusion vorwiegend Protonen statt Neutronen erzeugt, sind allerdings hohe Wirkungsgrade im Bereich von 90% denkbar.

Pro Jahr müssten einige 1000 Quadratkilometer Mondregohlith abgebaut und verarbeitet werden, um den gesamten Energiebedarf der Erde zu decken (aber wahrscheinlich würde die He3-Fusion nur einen Teil zur Gesamtenergieproduktion beitragen). Die Vorräte würden dann selbst bei leicht stiegendem Verbrauch für einige hundert Jahre reichen. Die höchste Konzentration von He3 findet sich im Oceanus Procellarum und im Mare Tranquillitatis.

[blueflash]

Das kommt davon, wenn man sein Wissen über den Ablauf der Mondlandung aus einem deutschen Buch bezieht. Da muss ich bei Gelegenheit doch noch mal genauer nachlesen, wo die Autoren da den Fehler eingebaut haben.

Das Regulit zu heizen kann doch soo schwer nicht sein, oder? Das meiste He3 müsste doch sowieso auf der Sonnenseite liegen, und da kann man genug
Hitze doch wohl relativ leicht abgreifen, nicht wahr?
Meine Frage bezog sich vor allem darauf, ob der Transport sich rechnen würde, immerhin bräuchte man ein return-vehicle ala CARV oder small payload return.
Also anders gefragt, was wäre denn eine Tonne He3 im besten Fall wert?

[Bynaus]

Das meiste He3 müsste doch sowieso auf der Sonnenseite liegen, und da kann man genug Hitze doch wohl relativ leicht abgreifen, nicht wahr?

Was meinst du mit "Sonnenseite"? Jeder Punkt auf dem Mond hat einen 28-Erdtage-Tag. Aber ja, man kann Sonnenkollektoren verwenden, aber die unfokussierte Wärme der Sonne allein reicht natürlich nicht, sonst wäre das He3 ja nicht mehr da...

Also anders gefragt, was wäre denn eine Tonne He3 im besten Fall wert?

Mit etwa 2 Tonnen lässt sich der gesamte Primärenergiebedarf der Schweiz (pro Jahr) decken, für Deutschland wärens dann wohl etwa 20 Tonnen. Was die Deutschen (oder Schweizer) pro Jahr insgesamt für Energieträger ausgeben, kannst du auch selbst nachschlagen...

[HiroP]

Meine Frage bezog sich vor allem darauf, ob der Transport sich rechnen würde, immerhin bräuchte man ein return-vehicle ala CARV oder small payload return.

Der Transport würde sich allemal rechnen.
Wenn du auf dem Mond erstmal Infrastruktur hast, ist der Rücktransport billig.
Denkbar wäre z.B. ein Magnetkatapult, was die Kontainer einfach zur Erde schießt. Orbitalmechanisch ist das gar kein Problem. Man muss nur genau zielen, und schon erreicht das Zeug die Erdoberfläche unbeschadet.
Der Transport würde ja schließlich dem Schwerkraftschacht nach "unten" folgen. Energetisch sehr effizient.
Das richtig teure an der Sache ist, die Technologie und die Infrastruktur den Schwerkraftschacht "hinauf" zum Mond hin zu verfrachten. In die andere Richtung macht man das mit links.

[blueflash]

Was meinst du mit "Sonnenseite"? Jeder Punkt auf dem Mond hat einen 28-Erdtage-Tag. Aber ja, man kann Sonnenkollektoren verwenden, aber die unfokussierte Wärme der Sonne allein reicht natürlich nicht, sonst wäre das He3 ja nicht mehr da...

AArrgh, Denkfehler, ich hab immer nur "gebundene Rotation" gelesen.... Oh mann!

Nach deinen zahlen kam ich bei einem Wert von 10ct/KWh und den Angaben von wikipedia zum Primärenergiebedarf auf einen Wert von 2Mrd€ für 100Kg He3. Das ist ja enorm.

(Alles ausgehend von der Annahme, dass 1t He3 1/20 des Primärenergiebedarfs von ca. 460Gigawattjahren (seltsame Einheit) ergeben kann)

[Harmakhis]

Der Stromverbrauch in Deutschland lag letztes Jahr sogar eher bei 540 Milliarden kWh. Insofern wäre eine Tonne He³ sogar fast 2,5-3 Milliarden Euro (je nach kWh-Preis) wert.

Da denkt man sich, dass sich sowas doch tatsächlich lohnt. Bevor es aber keine wirklichen Serienreaktoren gibt, die man mit He³ betreiben kann, wäre es schon eine großes Investition. Andererseits kann es sein, dass einem das He³ vor der Nase weggeschnappt wird, wenn man solange mit dem Abbau wartet, bis es Reaktoren dafür gibt.

[Bynaus]

Naja, angesichts dessen, dass man fast alle Mond-"Meere" durchpflügen müsste, um alles He3 abzubauen (was damit sicher mindestens einige Jahrhunderte dauern würde), stelle ich mir das mit dem "vor der Nase wegschnappen" etwas schwierig vor.

Und wie gesagt, bisher hat noch niemand eine Ahnung, wie man denn diese He3-Rekatoren überhaupt bauen würde - mit Tokamak kommst du da nicht weit. Da wäre schon sowas wie Trägheitseinschlussfusion oder eines der vielen neueren Fusionskonzepte (wie Focus Fusion) nötig.