März 20, 2020

Alpha Centauri

Um ein Kilogramm Nutzlast in den Weltraum zu transportieren, werden heutzutage durchschnittlich 4000 USD gebraucht. Die dafür benötigten Raketen sind extrem kostspielig und  werden meist nur für einen Flug verwendet. Danach verglühen sie in der Atmosphäre oder enden als Weltraumschrott. Ein einziger Fehler kann die ganze Mission zum Scheitern bringen und beim Start große Schäden anrichten. Hinzu kommt eine starke Umweltbelastung durch den Treibstoff. 

Dies behindert die Erforschung und Besiedlung, die über die Erde hinausgeht. Es werden dringend neue Konzepte und Ideen benötigt.

Ein Weltraumaufzug ist eine solche mögliche Infrastruktur, die nicht nur die Kosten der Nutzlast erheblich verringern würde und weitestgehend ungefährlich wäre, sondern auch komplett emissionsfrei arbeitet. 

Im Prinzip besteht die Infrastruktur bezogen auf die Erde aus einem ca. 36000 km langen Seil, an der sich eine Raumstation befindet. Der Schwerpunkt des gesamten Aufzugs muss sich immer oberhalb des geostationären Orbits befinden, damit das Seil mittels Zentrifugal- und Gravitationskräften gespannt wird. An diesem Seil soll sich eine Kabine hochziehen, welche dann Nutzlast transportiert.

Ein Weltraumaufzug wird höchstwahrscheinlich unerlässlich beim Erkunden und Kolonisieren des Weltraumes sein. Einsatzmöglichkeiten finden sich nicht nur auf der Erde, sondern auch auf dem Mond oder Weltraumbasen auf dem Mars oder Asteroiden.

Mit der EUSPEC (European Space Elevator Challenge) findet regelmäßig ein Wettkampf an der TU München statt, bei dem Schüler und Studenten mit selbst entwickelten Konzepten gegeneinander antreten können.
Für den Wettkampf wird ein Seil an einem Ballon befestigt, der auf 100 Meter Höhe aufsteigt und das Seil somit spannt. Mit den entwickelten Climbern muss nun möglichst viel Nutzlast bei gleichzeitig möglichst geringem Leergewicht transportiert werden, außerdem wird auch die Zeit für das Hoch- und Herunterfahren gemessen.

Weitere Herausforderung bestehen in der geforderten Autonomie, da der Climber selbstständig in der Haltezone anhalten und dort für mindestens 5 Sekunden stehen bleiben soll. Zudem werden über eine selbstentwickelte Bodenstation während der gesamten Fahrt Telemetriedaten angezeigt.

Unser Aufzug besteht aus einem Antriebsstrang und einer Außenhülle. Der Antriebsstrang verbindet den Motor mit Rollen, welche mit Hilfe von Federn für eine möglichst gleichmäßige Anpresskraft an das Band sorgen. Außerdem wird die Bewegung des Antriebszahnriemens, sowie die Geschwindigkeit relativ zum Band gemessen. Zusätzlich misst der Aufzug noch die Temperatur an kritischen Bauteilen und erkennt optisch die Haltezone. Internes Ziel ist es, eine gute Balance zwischen Gewicht und Geschwindigkeit zu finden und bei einem Leergewicht von unter 6,5 kg eine Maximalgeschwindigkeit von 100 km/h zu erreichen.

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