March 20, 2020

Alpha Centauri

Der Weltraumaufzug

Trotz großem Fortschritt in der Raumfahrttechnik kostet es mindestens über 2000 Euro, um ein Kilogramm Nutzlast in den niedrigen Erdorbit zu befördern. Die Raketen sind selten wiederverwendbar und tragen zum Problem des Weltraumschrotts bei. Hinzu kommen die Umweltbelastung durch zumeist fossile Treibstoffe und die potentiell katastrophalen Folgen einzelner technischer Defekte.

Die Erforschung und langfristig auch die Besiedelung anderer Himmelskörper wird dadurch stark behindert. Es werden dringend neue Konzepte für eine finanziell und ökologisch nachhaltigere Infrastruktur benötigt.

Eine solche bildet der Weltraumaufzug. Neben der drastischen Kostenreduktion sind hier der risikoärmere Betrieb und die Emissionsfreiheit hervorzuheben.

Der grundlegende Aufbau ist schnell erklärt, die Dimensionen dennoch beeindruckend. In der Nähe des Äquators wird ein ca. 36000 km langes Seil zu einer Raumstation gespannt, die sich oberhalb des geostationären Orbits befindet. Deren Fliehkräfte erhalten die Spannung des Seils, an dem dann Kabinen, meist Climber genannt, ähnlich eines Fahrstuhls auf- und abfahren. Dieses Prinzip kann nicht nur auf der Erde, sondern auch auf dem Mond oder Mars Anwendung finden.

Das größte Hindernis in der Umsetzung eines solchen Weltraumaufzuges ist, dass kein Seil hergestellt werden kann, dass den hohen Beanspruchungen stand hält.

EUSPEC

ANSYS Strömungssimulation

Mit der EUSPEC (European Space Elevator Challenge) bietet die WARR an der TU München regelmäßig Schülern und Studenten aus aller Welt die Möglichkeit, selbstentwickelte Konzepte zu testen und sich mit anderen Teams auszutauschen und zu messen.

Das Seil führt hierbei jedoch nicht zu einer Raumstation, sondern zu einem Heliumballon in 100m Höhe. An diesem müssen sich die Climber bewegen, während sowohl die benötigte Zeit als auch das Verhältnis von Nutzlast zu Leergewicht bewertet wird. Eine weitere Herausforderung stellt die geforderte Autonomie dar, da der Aufzug selbstständig seine Fahrt steuern und die Haltezone erkennen muss. Gleichzeitig überträgt er Telemetriedaten zu einer Bodenstation.


Unser Climber

Antriebsstrang

Für die Beschleunigung sorgt ein kraftvoller 6.5kW Motor, der über ein einstufiges Getriebe einen Zahnriemen antreibt. Dieser wird von einem Anpressmechanismus reibschlüssig am Band gehalten. Zur Verkürzung des Bremsweges wird eine Scheibenbremse eingesetzt.

Bei der Konstruktion orientieren wir uns an Prinzipien des Leichtbaus, wie der Topologieoptimierung und der Nutzung von Leichtbaumaterialien wie Kohlenstofffaser-verstärktem-Kunststoff sowie spezieller Aluminiumlegierungen.

Diverse Sensoren messen während der Fahrt die Temperatur kritischer Bauteile und die Relativbewegung zum Band, woraus Schlupf und die aktuelle Position abgeleitet werden können, und tragen so zu einem sicheren Betrieb bei. Die Haltezone wird optisch erkannt. Durch eine kontinuierliche Verbindung zur Bodenstation können die Messdaten auch während der Fahrt ausgelesen werden. Laut Berechnungsmodell können wir mit einer Beschleunigung von 9,2 ms-2 eine Gesamtzeit von unter 39 Sekunden anstreben.

Crowdfunding

Unterstützung erhalten wir von der TU Dresden und aus einem schon beendeten Crowdfunding über die Website https://www.99funken.de/alpha-centauri.

Unser herzlicher Dank geht an alle bisherigen Spender, mit deren Hilfe die Umsetzung unseres Projektes in greifbare Nähe rückt.

CGC Capital-Gain Consultants GmbH

Robert Krämer

Ute Seidel

Ute Groß

Aaron Troll, Robert Krämer, Alexander Groß, Leon Kalbitz, Paul Vielhauer (fehlt)

Madeleine Vielhauer

Alexander Groß 

Jens Müller

Elias Ortlieb

Nils Hensch

Elisabeth Berka

Frank Ellinger

Lucas Nöller

Joshua Stoll

Jutta Rosemeier

Paul Vielhauer

Rico Nerger

Aaron Troll

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