Aufzug in den Weltraum

[Bynaus]

In der Nähe des Mondes gibt es (zumindest noch) keinen Schrott. Der meiste Schrott ist zudem winzig, und würde wohl das Seil (das eigentlich ein Band von einigen 10 cm Durchmessern ist) kaum auf einen Schlag durchtrennen. Dafür bräuchte es schon einen grösseren Treffer, und da ist die Chance sehr klein. Aber selbst dann: der untere Teil des Seils würde auf den Mond knallen - da dort eh niemand lebt, spielt es keine grosse Rolle. Der obere Teil des Seils könnte sich "verabschieden", aber gerade bei einem Mondaufzug wird er wohl in einen exzentrischen Orbit um die Erde eintreten, da er nicht genügend Energie haben wird, um das Erde-Mond-System zu verlassen. Dann müsste man ihn wohl entweder zurückbugsieren, oder ersetzen.

[Enas Yorl]

Alles schön und gut aber was tut man gegen den Weltraumschrott der in der Umlaufbahn um die Erde kreist? Wenn ein gößerer Brocken das Seil trifft, und zwar mit viel Geschwindigkeit, dann kann es sein das an dieser Stelle des Seils eine Bruchstelle entstehen kann welche dann wiederrum bewirken kann dass dieses Seil reist (Gleiches gilt auch für kleinere Objekte jeglicher Art).

Gegen den ganzen Schrott im Orbit, wird man ohnehin etwas unternehmen müssen. Zumindest auf den Bahnen die einen Aufzug im Erdorbit betreffen. Objekte bis zu einem Durchmesser von 2 mm lassen sich gut detektieren, Schrott auf Kollisionskurs müsste man dann abfangen. Das wird aber nur bei größeren Objekten möglich sein, das bedeutet das man das Aufzugsband so konstruieren muss, das es Schäden durch den Einschlag kleinerer Objekte übersteht.
Idealerweise sollte das Aufzugsband kein massives Objekt sein, sondern ein Strang miteinander verwebter Seile. So das einzelne durch einen Einschlag durchtrennte Seile nicht die gesamte Konstruktion gefährden. Wünschenswert wäre auch eine Möglichkeit, solche Schadstellen wieder zu reparieren.
Das sind recht hohe Anforderungen ans Material: nicht nur die Zugfestigkeit, es muss auch gegen Oxidation und Erosion geschützt werden, durch die Bewegung durch das Erdmagnetfeld können Ströme induziert werden, hinzu kommt eine ausreichende Verarbeitbarkeit. In wie weit, sich mit Kohlenstoffnanoröhren oder Graphen, die benötigten Eigenschaften für solche Seile realisieren lassen, lässt sich heute noch nicht vorhersagen. Für einen irdischen Space elevator, ist hier noch viel Entwicklungsarbeit zu leisten.

Und so zugebaut ist der Mond heute nun wirklich nicht, dass das wirklich ein Problem wäre. Es geht um die erste Station - eine solche wird wohl an einem der Pole gebaut werden. Diese muss kostengünstig und sicher versorgt werden, bzw. den LEO mit Eis versorgen - dafür reicht ein einziger Lift.

Wobei sich hier die Frage stellt, ab welchen Transportaufkommen sich der Bau eines lunaren Space elevators lohnt? Damit überhaupt erst ein solcher Bedarf nach lunaren Material entstehen kann, müssen die Kosten für den irdischen Orbitzugang noch erheblich sinken. Den nur so, kann die Infrastruktur außerhalb der Erde so groß werden, das die Nachfrage nach lunaren Material ausreichend ansteigt.
Die Ironie könnte hier darin liegen, das erst ein irdischer Space elevator dafür sorgt das man einen lunaren baut. Obwohl man rein technisch den lunaren schon wesentlich früher errichten könnte.

[Bynaus]

Wobei sich hier die Frage stellt, ab welchen Transportaufkommen sich der Bau eines lunaren Space elevators lohnt? Damit überhaupt erst ein solcher Bedarf nach lunaren Material entstehen kann, müssen die Kosten für den irdischen Orbitzugang noch erheblich sinken.

Fast alle Masse, die in den Orbit gehievt wird, ist Treibstoff. Wenn man diesen statt von der Erde aus dem Eis an den Mondpolen bezieht, kann man sich also 90% der Transportkosten schenken, bzw., die Kosten pro kg sinken um rund diesen Betrag. Eine Falcon Heavy sollte Kosten von 2000 $/kg mit sich bringen - entsprechend wären wir dann grob bei 200 $/kg (natürlich kommen noch die Kosten für den Bau des lunaren Aufzugs, des Abbaus des Eises und dessen Transport und Lagerung dazu).

Es würde z.B. reichen, wenn die NASA ein experimentelles Treibstoffdepot im Erdorbit baut bzw. in Auftrag gibt. Als nächstes könnte sie den Aufzug bauen (lassen), in private Hände übergeben, die dann von allfälligen Kunden fixe Transportpreise verlangen. Dann könnten Private die Exploration und den Abbau des Mondeises beginnen, ohne einen Mondlander entwickeln zu müssen (der teuerste und komplizierteste Teil einer bemannten Mondlandung). Wieder andere Private könnten den Shuttle-Dienst zwischen Aufzug und LEO/Treibstoffdepot übernehmen. Praktisch nebenbei könnte man so auch die wissenschaftliche Erforschung des Mondes vorantreiben (z.B.: gleiche Masse in Equipment, Rover- und Stationsteilen absetzen als man in Form von Eis hochschickt).

[Enas Yorl]

@Bynaus

Das setzt voraus, das es den Willen gibt von staatlicher Seite hier langfristig zu investieren. Und auch Garantien gegenüber den privaten Unternehmern auszusprechen, den ansonsten werden sich diese auf so ein risikoreiches Geschäft nicht einlassen. Die Unbeständigkeit mit der z.B. die amerikanische Regierung Raumfahrtprojekte auslobt und wieder verwirft, spricht nicht gerade für ein Klima in der so ein Großprojekt gedeiht.

[Liopleurodon]

Wenn man in sci fi nach lösungs ansetzen sucht dann könnte man ein Energieschild zum schutz verwenden .
Gundam 00 hat ein paar gute lösungs ansetze gedacht.
Orbital Elevator - Gundam Wiki

Nur schade, dass Energieschilde generell in den Bereich der Science Fiction gehören.

[horstfx]

Warum? Man kann ja einfach das Ende des Lifts umparkieren, wenn nötig. Oder einen zweiten bauen.

Und so zugebaut ist der Mond heute nun wirklich nicht, dass das wirklich ein Problem wäre. Es geht um die erste Station - eine solche wird wohl an einem der Pole gebaut werden. Diese muss kostengünstig und sicher versorgt werden, bzw. den LEO mit Eis versorgen - dafür reicht ein einziger Lift.

Das Endstück befindet sich ja weit jenseits des L1 - die Gravitation der Erde zieht daran und richtet den Lift auf. Darauf hat die Verankerung des Liftes am Mond keinen Einfluss. Der Lift ist dann zwar nicht mehr schnurgerade, aber in der geringen Mondschwerkraft hält er das locker aus.

Die Fliehkraft spielt keine grosse Rolle. Der Mond rotiert ja gerademal einmal im Monat. Ein Mondlift funktioniert etwas anders als jener bei der Erde. Er verbindet nicht die Oberfläche mit dem "lunastationären" Orbit (den es so nicht gibt, weil dieser ausserhalb der Hill-Sphäre des Mondes liegt), sondern die Erde mit dem L1, also dem Punkt, wo sich die Schwerkraft der Erde und des Mondes die Waage halten. Alles, was von dort aus in Richtung Mond hängt, wird von diesem angezogen, während alles, was von dort aus in Richtung Erde hängt, von jener angezogen wird. Wenn man die Stücke richtig proportioniert, heben sich die Kräfte gerade auf, und der Lift steht. Wo das Ende des Lifts auf der Mondoberfläche ansetzt, spielt keine grosse Rolle (es müssen, wegen dem schwankenden Abstand zwischen Erde und Mond - und damit auch zwischen Mondoberfläche und L1 - ohnehin flexible Spielräume eingebaut werden).

Fast alle Masse, die in den Orbit gehievt wird, ist Treibstoff. Wenn man diesen statt von der Erde aus dem Eis an den Mondpolen bezieht, kann man sich also 90% der Transportkosten schenken, bzw., die Kosten pro kg sinken um rund diesen Betrag. Eine Falcon Heavy sollte Kosten von 2000 $/kg mit sich bringen - entsprechend wären wir dann grob bei 200 $/kg (natürlich kommen noch die Kosten für den Bau des lunaren Aufzugs, des Abbaus des Eises und dessen Transport und Lagerung dazu).

Es würde z.B. reichen, wenn die NASA ein experimentelles Treibstoffdepot im Erdorbit baut bzw. in Auftrag gibt. Als nächstes könnte sie den Aufzug bauen (lassen), in private Hände übergeben, die dann von allfälligen Kunden fixe Transportpreise verlangen. Dann könnten Private die Exploration und den Abbau des Mondeises beginnen, ohne einen Mondlander entwickeln zu müssen (der teuerste und komplizierteste Teil einer bemannten Mondlandung). Wieder andere Private könnten den Shuttle-Dienst zwischen Aufzug und LEO/Treibstoffdepot übernehmen. Praktisch nebenbei könnte man so auch die wissenschaftliche Erforschung des Mondes vorantreiben (z.B.: gleiche Masse in Equipment, Rover- und Stationsteilen absetzen als man in Form von Eis hochschickt).

Das Ende des Lifts umparken? Ja man kann ja im Handumdrehen ein paar tausend Tonnen Stahl in wenigen Minuten über halb Luna bewegen. Außerdem kann man den Lift nicht überall auf der Mondoberfläche platzieren, denn dein Konzept funktioniert nicht wenn man die Bodenstation auf der Erdabgewandten Mondseite haben möchte. Dort gibt es keinen Punkt an dem sich Erd- und Mondgravitation aufheben. Des weiteren wäre ein Mond nur um Eis vom Mondpol zu holen finanzieller Dummfug. Es ist tausend mal einfacher und günstiger erdnahe Eisbrocken per Drohne in einen erdnahen Orbit zu holen und diese dort zum gleichen Zweck abzubauen. Es macht keinen Sinn nur für Treibstoff ein solches Gebilde zu bauen, solange man keine interplanetare Raumfahrt im großen Stil betreibt. Um den zu betreiben brauchen wir erstmal ein Erdlift oder die SeaDragon oder ein anderes System mit dem wir genug Material in den Orbit bekommen.
Des weiteren bleibe ich dabei, dass man auf dem Mond sicher nicht in erster Linie Eis abbauen möchte und für andere Rohstoffe große Strecken auf Luna zurück legen muss. Die müssten zum Lift transportiert werden. Selbst mit 3 Lifts gäbe es Gegenden, die tausende Kilometer vom nächsten Lift entfernt sind. Jedes mal den Lift um solche Distanzen zu versetzen über eine Oberfläche voller Krater und Spalten ist technisch kaum machbar.

Würde man den Mond im großen Stil bebauen wird ein Lift vielleicht irgendwann Sinn machen, aber man baut nicht erst einen Aufzug und dann das Haus herum, sondern man baut einen Aufzug wenn man feststellt, dass das Haus zu groß wird.

[xanrof]

Das Ende des Lifts umparken? Ja man kann ja im Handumdrehen ein paar tausend Tonnen Stahl in wenigen Minuten über halb Luna bewegen.

Theoretisch wuerde es ausreichen, das Seil mit einem Haken und etwas Zement im Mond-Boden zu verankern. Oder man benutzt ein kleines Fahrzeug als Endstation. Ist der Lift in Betrieb, wird das Fahrzeug am Boden verankert. Einfach ein paar Meter tief bohren und gut ist.
Je nach Konzept des Liftes muessen da nicht zwingend grosse Kraefte wirken.

Des weiteren wäre ein Mond nur um Eis vom Mondpol zu holen finanzieller Dummfug.

Nicht unbedingt. Das kann sich sehr wohl lohnen.

Es ist tausend mal einfacher und günstiger erdnahe Eisbrocken per Drohne in einen erdnahen Orbit zu holen und diese dort zum gleichen Zweck abzubauen.

Verstehe ich nicht, was sind "erdnahe Eisbrocken"? Kometen, die ab und zu mal vorbeifliegen?

Abgesehen davon, wenn ich sehr grosse Mengen von etwas brauche, kann es sich durchaus lohnen, zuerst mit grossem Aufwand eine Transporteinrichtung zu bauen, um dann mit deutlich weniger Aufwand Material zu transportieren. Das muss man dann im Einzelfall eben ausrechnen.

Würde man den Mond im großen Stil bebauen wird ein Lift vielleicht irgendwann Sinn machen, aber man baut nicht erst einen Aufzug und dann das Haus herum, sondern man baut einen Aufzug wenn man feststellt, dass das Haus zu groß wird.

Dann waere der Architekt inkompetent. Den Aufzug plant man doch mit dem Haus, weil man vorher weiss, dass man spaeter Leute und Material ueber mehrere Stockwerke transportieren will. Ausserdem: Um ein grosses Haus zu bauen, stellt man doch auch erstmal einen Kran auf, oder?

Entsprechend kann ein Lift sogar notwendig sein, um mit vertretbarem Aufwand Bau-Material AUF den Mond zu schaffen

[Liopleurodon]

Theoretisch wuerde es ausreichen, das Seil mit einem Haken und etwas Zement im Mond-Boden zu verankern. Oder man benutzt ein kleines Fahrzeug als Endstation. Ist der Lift in Betrieb, wird das Fahrzeug am Boden verankert. Einfach ein paar Meter tief bohren und gut ist.
Je nach Konzept des Liftes muessen da nicht zwingend grosse Kraefte wirken.

Selbst wenn das Seil an sich reißfest und superleicht ist, so ergeben sich aus der schieren Länge doch schon Massen im mehrstelligen Tonnenbereich. Dazu kommt noch das Gewicht der Fahrzeuge und deren Ladung. Und dann braucht der Lift am anderen Ende auch noch ein Gegengewicht.

Ein ganz überzeugender Weltraumlift ist bei Arthur C. Clarke und Stephen Baxter in "Wächter" beschrieben. Dort bestehen die Bodenstationen allerdings aus den riesigen Raupenschleppern, mit denen die Space Shuttles zur Startrampe transportiert wurden, bzw. im Meer aus ehemaligen Bohrinseln. Die sind zwar begrenzt mobil - hauptsächlich, um Weltraumschrott ausweichen zu können - aber mal eben um 1000 Kilometer verlegen kann man sie nicht.

[Bynaus]

@Enas Yorl: Ja, da stimme ich dir zu.

Das Ende des Lifts umparken? Ja man kann ja im Handumdrehen ein paar tausend Tonnen Stahl in wenigen Minuten über halb Luna bewegen.

Wo bitte steht, dass das Ende des Lifts aus ein paar tausend Tonnen Stahl besteht? Ich glaube, du hast eine völlig falsche Vorstellung von einem Weltraumlift. Kannst dir ja mal das Video von Liftport ansehen, das diese Diskussion hier letztlich ausgelöst hat. Das Ende ist relativ locker verankert, und mehr ist auch nicht nötig.

Außerdem kann man den Lift nicht überall auf der Mondoberfläche platzieren, denn dein Konzept funktioniert nicht wenn man die Bodenstation auf der Erdabgewandten Mondseite haben möchte. Dort gibt es keinen Punkt an dem sich Erd- und Mondgravitation aufheben.

Doch, den gibt es. Er heisst L2. Dort addieren sie sich so, dass ein Objekt in einer Erdumlaufbahn gleich viel Zeit braucht, den Erde-Mond-Schwerpunkt zu umkreisen, wie der Mond, obwohl der Punkt weiter aussen liegt. Im Endeffekt bleibt ein Objekt an diesem Punkt stationär relativ zur Mondoberfläche.

Es ist tausend mal einfacher und günstiger erdnahe Eisbrocken per Drohne in einen erdnahen Orbit zu holen und diese dort zum gleichen Zweck abzubauen.

Bestimmt nicht. Zunächst einmal gibt es keine "Eisbrocken" in der Nähe der Erde. Eis ist im freien Weltraum bei den hier herrschenden Temperaturen nicht stabil (deshalb findest du es ja auch nur in permanent abgeschatteten Mondkratern, und nicht an der Oberfläche). Es gibt zwar wasserreiche Asteroiden (ca. 15% Wasser). Aber damit sich der Abbau überhaupt lohnt, müssten es schon einige Millionen Tonnen sein. Und einige Millionen Tonnen Asteroid transportierst du nicht ohne weiteres in einen Erdorbit.

Es macht keinen Sinn nur für Treibstoff ein solches Gebilde zu bauen, solange man keine interplanetare Raumfahrt im großen Stil betreibt.

Im Gegenteil: ein solches Gebilde könnte die Kosten für Treibstoff, die die interplanetare Raumfahrt zurzeit extrem limitieren, stark reduzieren. So erst wird die interplanetare Raumfahrt möglich bzw. bezahlbar.

Jedes mal den Lift um solche Distanzen zu versetzen über eine Oberfläche voller Krater und Spalten ist technisch kaum machbar.

Spalten?
Du kannst den Lift jederzeit einrollen, auf welche Höhe auch immer (so lange man das mit dem Gegengewicht sorgfältig genug austariert, was aber wegen der elliptischen Mondbahn ohnehin nötig ist). Der Schwerpunkt bleibt dabei im L1.

Selbst wenn es einmal viele verschiedene Abbaustellen gäbe: dann bestellt man eben den Lift, wenn man wieder so viel Material abgebaut hat, dass man damit einen Transporter zum LEO befüllen kann. Die Liftbetreiberfirma gibt dir einen Termin, auf dann wird der Lift herangebracht und die tausenden von Tonnen Rohstoff können ohne Treibstoffbedarf in den L1 geschafft werden. Dann zieht der Lift weiter, zur nächsten Abbaustelle, oder zur nächsten Station, die Versorgungsmaterial braucht.

[xanrof]

Selbst wenn das Seil an sich reißfest und superleicht ist, so ergeben sich aus der schieren Länge doch schon Massen im mehrstelligen Tonnenbereich. Dazu kommt noch das Gewicht der Fahrzeuge und deren Ladung. Und dann braucht der Lift am anderen Ende auch noch ein Gegengewicht.

Ja und?
Fuer Bodenstation und Gegenstueck spielen die Massen doch keine Rolle. Ist der Lift am Aequator, so wird alles durch das Gleichgewicht von Gravitation und Fliehkraft stabil gehalten. Ist der Lift am Pol, muss man das Gegenstueck jenseits eines Lagrange-Punktes positionieren, so dass sich letztlich Erd- und Mondanziehung ausgleichen (wie Bynaus das beschrieben hat).

Fuer das Liftseil muss man unterscheiden: Es muss einerseits ein fixes Fuehrungsseil geben, entlang dessen sich die Kabine bewegt. Hierfuer spielt die Masse auch keine Rolle.
Andererseits muss man ueberlegen, wie man die Liftkabine antreibt. Hier bietet sich ein Konzept aus Gewicht und Gegengewicht an: Faehrt eine Kabine nach oben, dann faehrt die andere Kabine (oder ein Gegengewicht) nach unten. In diesem Fall spielen auch die Massen der Zugseile und der beiden Kabinen keine Rolle

Letztlich muss man Energie nur aufwenden fuer:
* Masse des Transportgutes (auch nur, falls die jeweils zweite Kabine leer ist)
* Reibung an den Aufhaengungen
* Luftwiderstand

[Dr.Daniel Jackson]

Was keiner bedenkt, gut wir werden tagtäglich Tausende von Tonnen dem Trabanten entreisen, aber welche Auswirkungen das auf die Erde hat weis man nicht... Der Mond bremst die Erde nämlich und zudem wenn der Mond leichter wird schwindet seine Gravitationskraft wodurch er noch schneller von der Erde wegwandert.

Letztlich muss man Energie nur aufwenden fuer:
* Masse des Transportgutes (auch nur, falls die jeweils zweite Kabine leer ist)
* Reibung an den Aufhaengungen
* Luftwiderstand

Auserdem braucht man eine gewisse Geschwindigkeit das man die Gravitation unseres Planeten entfliehen kann.(Wie viel Km/h waren das noch gleich?)
Wie wäre es mal wenn wir erst mal alle Probleme und Hindernisse aus dem Weg räumen bevor wir mit Anfangen über den Sinn bzw. die Kosten des ganzen zu reden... Letzendlich bringt es auch die Wissenschaft um einiges weiter, denn vom Mond aus kann man viel besser Sterne beobachten denn dort herrscht keine störende Atmosphäre


mfg Dr.DanielJackson

[Enas Yorl]

Was keiner bedenkt, gut wir werden tagtäglich Tausende von Tonnen dem Trabanten entreisen, aber welche Auswirkungen das auf die Erde hat weis man nicht... Der Mond bremst die Erde nämlich und zudem wenn der Mond leichter wird schwindet seine Gravitationskraft wodurch er noch schneller von der Erde wegwandert.

Tausende von Tonnen täglich? Die Masse des Mondes beträgt 7,349 · 10^22 kg. Will man diese merklich verringern, müsstest du deine Förderquote aber noch erheblich steigern.

Auserdem braucht man eine gewisse Geschwindigkeit das man die Gravitation unseres Planeten entfliehen kann.(Wie viel Km/h waren das noch gleich?)

Meinst du damit jetzt die Erste oder Zweite Kosmische Geschwindigkeit?

Wie wäre es mal wenn wir erst mal alle Probleme und Hindernisse aus dem Weg räumen bevor wir mit Anfangen über den Sinn bzw. die Kosten des ganzen zu reden...

Spielverderber, das nörgeln macht doch so viel Spaß.

Letzendlich bringt es auch die Wissenschaft um einiges weiter, denn vom Mond aus kann man viel besser Sterne beobachten denn dort herrscht keine störende Atmosphäre

Also dafür ist der freie Weltraum viel besser geeignet.

[Bynaus]

Der Mond bremst die Erde nämlich und zudem wenn der Mond leichter wird schwindet seine Gravitationskraft wodurch er noch schneller von der Erde wegwandert.

Wie Enas Yorl schon gesagt hat, selbst Tausende Tonnen sind vernachlässigbar wenig. Was aber noch dazu kommt: Der Mond entfernt sich nicht aufgrund seiner Gravitation, sondern aufgrund der Gezeitenwirkung. Je stärker die ist, desto schneller entfernt er sich. Wenn seine Masse abnimmt, wird entsprechend seine Gezeitenwirkung auf die Erde geringer, und er entflieht ihr deshalb langsamer. Aber auch dieser Effekt ist natürlich vernachlässigbar klein.

[Dr.Daniel Jackson]

Ja ok da kann ich euch nur Recht geben dazu dass es im Weltraum viel besser sei das All zu erforschen das stimmt schon aber wo führt es uns hin wenn wir jedes Jahr ein neues Teleskop rausschießen müssen damit es auf dem neusten Stand bleibt? Bei eienr Bodenstation kann man immer wieder Upgrades durchführen und zwar sind die nicht mit allzu hohen kosten verbunden. (Aber ich glaube das gehört hier nicht rein...)

Tausende von Tonnen täglich? Die Masse des Mondes beträgt 7,349 · 10^22 kg. Will man diese merklich verringern, müsstest du deine Förderquote aber noch erheblich steigern.

Spielverderber, das nörgeln macht doch so viel Spaß.

Die Fördermenge wird aber mit der Zeit steigen sobald man weis wie man das System optimieren kann . Aber ich glaube so wie wir Menschen derzeit mit unserem Planeten umgehen wird das nicht ins Gewicht fallen.

Ja das nörgeln macht Spaß und damit kanns auch weiter gehen solang man hier etwas Ordnung bewahrt ich hab vorher nämlich völlig den Überblick verloren ich werd mal schauen wie man es Verbessern kann damit es Übersichtlich bleibt und werde den Vorschlag dem Forums-Administrator dann zeigen/vorstellen.

mfg Dr.DanielJackson

[Marschall Q]

Da es ier um Weltraumaufzüge geht, darf das Konzept von Frank Schätzing aus seinem Roman "Limit" hier nicht fehlen.
Im Thread "http://www.scifi-forum.de/off-topic/...techniken.html" postete ich diese Version des Aufzugs (ab hier).
In der darauf folgenden Diskussion wurde offenbar klar gemacht, das Schätzings Lift große Probleme aufweisst. Nach Aussagen in diesem Thread allerdings scheint der Weltraumlift durchaus theoretisch möglich zu sein, von daher wüßte ich gerne, was Schätzing in seiner Beschreibung falsch gemacht hat.