2012 wurde die Gateway Foundation mit dem Ziel gegründet, die weltweit erste rotierende Raumstation im Orbit zu bauen – bekannt als The Gateway. Dies ist keine leichte Aufgabe und muss vor dem Aufbau der erforderlichen Infrastruktur im Orbit und der Schaffung einer Reihe kleinerer Strukturen zum Testen des Konzepts erfolgen. Dazu gehört die Voyager Class Station, eine rotierende Struktur, die unterschiedliche künstliche Schwerkraft erzeugt.
In den letzten Monaten begann die Orbital Assembly Corporation (OAC), die 2018 vom Gateway-Team gegründet wurde, mit der Arbeit an einer wichtigen Komponente, dem DSTAR. Diese und andere Updates zu ihrer Voyager Class Station waren Gegenstand eines kürzlich veröffentlichten Videos mit John Blincow, CEO von Foundation und OAC. Laut Blincow werden er und seine Kollegen in den kommenden Wochen eine Demonstration durchführen und eine große Ankündigung machen!
Der Entwurf für The Gateway wurde vom Von Braun Wheel inspiriert, einem Vorschlag des deutschen Raketenwissenschaftlers und Weltraumarchitekten Wernher von Braun. Dies wiederum wurde von früheren Konzepten wie der Windrad-Raumstation inspiriert, die der russische Wissenschaftler und „Vater der Astronautik“ Konstantin Tsiolkovsky vorstellte. 1903 veröffentlichte er eine Abhandlung mit dem Titel “Erforschung des Weltraums mit Hilfe von Raketengeräten”.
Unter anderem (wie die berühmte Raketengleichung) enthielt dieses Buch eine Beschreibung für eine Raumstation, die auf Sonnenenergie, einem Gewächshaus mit geschlossenem System, basiert und sich dreht, um künstliche Schwerkraft zu erzeugen. 1929 veröffentlichte der jugoslawisch-slowenische Luftfahrtingenieur Herman Potocnik das Problem der Raumfahrt – den Raketenmotor, der eine detaillierte Darstellung einer kreisförmigen Raumstation in der Erdumlaufbahn enthielt.
Das Konzept inspirierte auch die Raumstation in dem Film von 2001, 2001: A Space Odyssey, der von dem berühmten Wissenschaftler und Science-Fiction-Autor Arthur C. Clarke mitgeschrieben wurde. Alle diese Konzepte beinhalten die Verwendung von Zentripetalkraft, um das Gefühl der Schwerkraft zu simulieren, was es dem Menschen ermöglichen würde, längere Zeiträume im Raum zu verbringen, ohne sich um die langfristigen Auswirkungen der Mikrogravitation sorgen zu müssen.
Seit Jahren sprechen Ökonomen, Analysten und Weltraumforscher über die Kommerzialisierung von LEO – wo alles von Raumstationen und Hotels bis hin zum Asteroidenabbau und Weltraumtourismus Realität wird. Um dies zu erreichen, müssen jedoch die Kosten für den Start von Nutzlasten in den Weltraum gesenkt werden (und das sind sie auch!), Und es muss eine autarke Bauindustrie im Orbit gebaut werden.
Wesentlich dafür ist der Structure Truss Assembly Robot (STAR), mit dem der Rahmen der Voyager- und Gateway-Stationen schnell hergestellt werden kann. Bevor dies jedoch geschehen kann, muss ein kleinerer Prototyp gebaut und getestet werden. Hier kommt der DSTAR ins Spiel, ein bodengestützter Prototyp der STAR-Roboter im Maßstab 0,4, der den Rahmen für ihre zukünftigen Stationen bilden wird.
Im Februar 2021 wird die Stiftung mit dem DStar in nur 90 Minuten hier auf der Erde ein fußballfeldgroßes Fachwerk herstellen. Diese Demonstration wird das Design validieren und zeigen, dass die Technologie verwendet werden kann, um Strukturen im Orbit schnell zusammenzusetzen. Wie Blincow im neuesten Video der Gateway Foundation erklärte:
„Das DSTAR-Programm wird die Fähigkeit der Orbital Assembly Corporation demonstrieren, große Strukturen im Weltraum schnell zu bauen. In diesem Projekt werden grundlegende Methoden zum Zusammenfügen und Bewegen von Bauteilen innerhalb des STAR in Originalgröße demonstriert [in] Orbit. Das Engineering des DSTAR wurde im Frühjahr 2020 abgeschlossen. Die Werkstattzeichnungen der Hersteller wurden genehmigt, und die Bauarbeiten für die Hauptkomponenten für die Funktion haben bereits begonnen. “
Wenn alles gut geht, wird die Stiftung den nächsten Schritt ihres Plans vorantreiben, nämlich den Einsatz des Flugprototyps – des PSTAR. Dies wird den Roboter-Assembler demonstrieren, indem ein kreisförmiges Fachwerk in der Umlaufbahn gebaut wird. Dieses Fachwerk wird die Grundlage des Schwerkraftringprogramms sein, das (wie das PSTAR) eine 40% ige Version des ringförmigen Rahmens der Voyager-Station ist.
OAC plant, den Schwerkraftring zu verwenden, um die mit der Konstruktion und Herstellung der Voyager-Station verbundenen Risiken zu verringern. Sie hoffen auch, den Investoren zeigen zu können, dass sie die Betriebsdynamik eines rotierenden Rahmens, die Gültigkeit ihres schnellen Konstruktionsprozesses und die Möglichkeit eines hohen Maßes an Präzision steuern können.
Gleichzeitig soll der Schwerkraftring als wertvolles Forschungsinstrument dienen, das Weltraumagenturen wie der NASA, der ESA, JAXA und anderen wichtige Daten liefert. Private Luft- und Raumfahrtunternehmen, Universitäten und Forschungsinstitute können diese Daten ebenfalls verwenden, um die Vorteile rotierender Raumstationen und rotierender Abschnitte auf Raumfahrzeugen zu untersuchen.
Wie Blincow angedeutet hat, wird auch gehofft, dass es die NASA davon überzeugen wird, von Mikrogravitations-Raumstationen (wie der ISS) zu rotierenden zu wechseln:
„Um ganz klar zu sein, schlagen wir nicht vor, dass die NASA die Forschung in der Schwerelosigkeit aufgibt. Weitere Zero-G-Stationen werden gebaut und für die Forschung und Produktion vieler neuer Produkte verwendet. Aber die Menschen brauchen die Schwerkraft, um gesund zu bleiben. Am Ende ihres Arbeitstages in einem Schwerelosigkeitslabor gehen sie zu einer rotierenden Station, um zu essen, zu schlafen und sich zu bewegen. “
Diese Idee, dass Rotationsraumstationen und Mikrogravitationsraumstationen nebeneinander arbeiten, hoffen Blincow und seine Kollegen in naher Zukunft zu sehen. Die Vorteile dieser Art von Anordnung gehen über die bloße Gewährleistung der Gesundheit von Astronauten hinaus und umfassen die Art von Forschung, die bei der Erforschung des Weltraums hilfreich sein wird.
Beispielsweise sind die Raumstationen Voyager Class und The Gateway so konzipiert, dass sie unterschiedliche künstliche Schwerkraft erzeugen. Im ersteren Fall wird dies durch Einstellen der Rotationsgeschwindigkeit bereitgestellt. Das Gateway besteht aus konzentrischen Ringen, die die Mondgravitation (Innenring) und die Marsgravitation (Außenring) simulieren sollen – 16,5% bzw. 38% der Erdgravitation.
Darüber hinaus erklärte Blincow, wie das Vorhandensein einer rotierenden Station im Orbit Chancen für Astronomen schaffen könnte. Insbesondere ging er darauf ein, dass der jüngste Verlust des Arecibo-Observatoriums nicht nur der wissenschaftlichen Forschung, sondern auch der planetaren Verteidigung einen Schlag versetzte. Während seiner langjährigen Tätigkeit überwachte Arecibo erdnahe Asteroiden (NEAs), um festzustellen, ob ein Kollisionsrisiko besteht. Sagte Blincow:
„Der Wiederaufbau der Anlage für moderne Forschungsbedürfnisse wird ein langwieriges und teures Unterfangen sein. Die Anlage könnte jedoch deutlich besser um die Sun-Earth L2 gebaut werden [Lagrange] Punkt. Der Reflektor von Arecibo Primary, die Schüssel, konnte nicht gesteuert werden. Der begrenzte Bereich der Himmelsbreiten, den es untersuchen konnte, beinhaltete daher das Bewegen der Fokusplattform über ihren Reflektor. Im Weltraum könnte die Form des großen Primärreflektors weitaus optimaler sein und überall hin gerichtet werden. “
Darüber hinaus betonte Blincow, dass ein weltraumgestützter Arecibo nicht der Ionosphäre der Erde ausgesetzt sein würde, die niedrige Funkfrequenzen (unter 300 kHz) blockiert. Dies lässt Astronomen für diesen Teil des Universums „blind“, der der einzige Teil des elektromagnetischen Spektrums ist, der nie mit räumlicher Auflösung beobachtet wurde.
Last but not least bieten diese Stationen und eine weltraumgestützte Bauindustrie umfangreiche wirtschaftliche Vorteile. In einem früheren Video erklärte Blincow, wie The Gateway Gewerbeflächen im Orbit (Erholung und Hotels) ermöglichen wird. Die Voyager-Station bietet ähnliche Möglichkeiten sowie die Möglichkeit des Astronautentrainings und des Auftankens in der Umlaufbahn.
Ein potenzieller Kunde, mit dem die Foundation und OAC zusammenarbeiten möchten, ist SpaceX. Derzeit arbeiten Elon Musk und das von ihm gegründete Unternehmen am Aufbau einer Flotte von Raumschiffen, die regelmäßige Missionen zum Mond und zum Mars ermöglichen. Blincow konterte dies mit Jeff Greenblatts Analyse von Voyager durch OAC-Direktor, der ein Treibstoffdepot beherbergen könnte, das den Prozess weitaus effizienter machen würde:
„SpaceX möchte so schnell wie möglich tausend Raumschiffe zum Mars schicken. Um dies zu erreichen, sind acht Tankschiffe erforderlich, die alle nur den Tank eines marsgebundenen Raumschiffs mit genügend Treibmittel füllen, um die Reise zum Mars zu unternehmen. SpaceX benötigt auch Crews mit Erfahrung im Weltraum. Die Voyager-Station wird Hunderte von Besatzungsmitgliedern pro Jahr generieren. Im Moment gibt es keinen großen Pool von Astronauten mit Hunderten von Astronauten im Weltraum. “
Ein weiterer Vorteil wäre die Schaffung weltraumgestützter Solaranlagen, die rund um die Uhr Sonnenlicht sammeln und vom Wetter nicht beeinflusst werden können. Aber der vielleicht wichtigste Aspekt des Plans der Stiftung und des OAC ist die Art und Weise, wie sie den USA im Weltraum einen „Aufstieg“ sichern könnte. Dieser Begriff, erklärt Blincow, wurde verwendet, um das außergewöhnliche Wachstum der amerikanischen Industrie und ihren Einfluss im 20. Jahrhundert zu charakterisieren, aber nicht mehr:
„Das prognostizierte Wachstum in allen weltraumbezogenen Branchen ist außergewöhnlich. Es ist ähnlich wie in der Luftfahrt in den 50er und 60er Jahren. Aber Amerika hat immer noch keinen nationalen Plan, mit Siedlungen in den Weltraum zu expandieren. Wir glauben, dass Amerika nicht nur ein unterfinanziertes NASA-Ziel, sondern auch ein gut finanziertes nationales Ziel sein muss, damit Amerika wieder auf dem Vormarsch ist. “
Um dies zu fördern, hat OAC sogar eine Roadmap erstellt, in der dargelegt wird, wie die USA mit dem Aufbau der erforderlichen Verkehrsinfrastruktur beginnen können, die eine menschliche Expansion in das Sonnensystem ermöglicht. In der Zwischenzeit arbeiten ihre Ingenieure und Designer daran, den PSTAR, den Gravity Ring, zu realisieren und die bevorstehende Demonstration des DSTAR vorzubereiten.
Blincow gab auch bekannt, dass OAC am Freitag, dem 29. Januar 2021, eine große Ankündigung machen wird. Dies wird eine Online-Veranstaltung sein, deren Details im Voraus an Mitglieder der Gateway Foundation gesendet werden (klicken Sie hier, um sich anzumelden). Blincow erklärt, dass dies ein “großer Moment für die Orbital Assembly Corporation und ein großer Moment in der Geschichte” sein wird, über den die Presse und Mitglieder der Weltraumgemeinschaft berichten werden. Ein bisschen bedrohlich, aber ich bin fasziniert!
Das Gateway-Projekt trägt einen angemessenen Namen, da es den Menschen ermöglicht, den Low Earth Orbit (LEO) zu besiedeln und unsere Präsenz über die Erde hinaus auszubauen. Im Rahmen des Projekts Artemis hofft die NASA, ein Mondbasislager und das Mondtor errichten zu können, die Langzeitmissionen auf der Mondoberfläche ermöglichen. Außerdem hofft die ESA, als spiritueller Nachfolger der ISS ein internationales Monddorf um die südliche Polarregion zu errichten.
Damit diese Pläne funktionieren, müssen die langfristigen Auswirkungen der niedrigen Schwerkraft auf die Gesundheit der Astronauten untersucht werden. Ebenso gibt es zahlreiche Pläne für langfristige Missionen zum Mars, und Unternehmer wie Elon Musk hoffen sogar, eine dauerhafte menschliche Kolonie zu gründen. Auch hier sind die langfristigen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit unklar, was insbesondere bei der Entwicklung der Geburt (auch bekannt als Babys) der Fall ist.
Es gibt auch reichlich Möglichkeiten zu sehen, wie sich Pflanzen und Nutztiere in geringer Schwerkraft verhalten, was auch zur Gewährleistung der Ernährungssicherheit im Weltraum erforderlich sein wird. Und natürlich ist es kostengünstiger, die Weltraumforschung kostengünstiger und zugänglicher zu machen. Durch die permanente Infrastruktur für den Bau, das Auftanken, das Andocken und den Transfer im Orbit sinken die Kosten für die Raumfahrt erheblich.
Die Kosten für die Einrichtung sind hoch, aber auch die potenziellen Belohnungen. Ähnlich wie bei einem „Mondschuss“ und beim Bauen von Strukturen in den Weltraum (wie bei einem Weltraumaufzug) kommt es auf Machbarkeit, Finanzierung und den Antrieb an, dies zu erreichen. Sobald die ersten beiden Voraussetzungen erfüllt sind, müssen Sie es nur noch tun!
Weiterführende Literatur: The Gateway Foundation
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