Der Start des Sondenroboters zu einem anderen Stern unterscheidet sich grundlegend vom Start der Sonde in die Ferne des Sonnensystems.
Als der nächste Stern in einer Entfernung von mehr als 4 Lichtjahre entfernt ist, müssen wir zu lange Verzögerungen in der Kommunikation gewöhnen - interstellar unbemannter Luftfahrzeuge eine „multi-Sonde“ haben muß, die autonom mehrere Umgebungen zu erkunden der Lage ist.
Insgesamt dürfte die Sternsonde ein eigenes Weltraumerkundungsprogramm haben, das als Paket des Transportsystems für das Ikarus-Projekt von Hybridraketen beginnt. Hybridraketen lassen sich jedoch nicht gut skalieren und haben eine Mindestgröße, normalerweise Hunderte von Tonnen.
Dies ist ähnlich wie wenn wir das gesamte Explorationsprogramm zu einem anderen Sternensystem gesendet, und obwohl es kein großes Problem, aber es braucht viele Dinge auf eine andere Art und Weise zu tun - es wird ein Paradigmenwechsel in unserem Ansatz sein und darüber nachzudenken, wie den Raum zu erkunden. Kein einziges Kosmodrom kann Ressourcen bereitstellen, um ein Fahrzeug in die Umlaufbahn zu bringen oder eine Hybridrakete mit Hunderten oder Tausenden von Tonnen Treibstoff zu versorgen.
Das Design von Hybridrakete „Firefly“ für den Flug später im Alpha Centauri 100 Jahre ausgelegt ist, wird es ein Gewicht von etwa 1500 bis 3000 Tonnen, und es wird notwendig sein, den Deuterium Brennstoff in einer Menge zu bewegen, die 19 mal mehr als sein eigenes Gewicht. So können etwa 30.000 bis 60.000 Tonnen Ausrüstung und Kraftstoff in die Umlaufbahn befördert werden.
Aus Sicherheitsgründen muss die Hybridrakete aus einer viel höheren Umlaufbahn als der üblichen erdnahen Umlaufbahn (LEO) gestartet werden, in der sich die Internationale Raumstation und andere bemannte Fahrzeuge befinden. Wahrscheinlich handelt es sich dabei um stabile Umlaufbahnen zwischen der Erde und dem Mond, beispielsweise um den Lagrange-Punkt oder die Halo-Umlaufbahn. Um jedoch 60.000 Tonnen zwischen Umlaufbahnen zu transportieren, ist eine ernsthafte Transportinfrastruktur erforderlich. Mittelfristig (ein oder zwei Jahrzehnte) plant die Privatrakete von SpaceX den Start von 100 Tonnen Nutzlast zum Mars, um den Bau zu unterstützen. Durch den Einsatz chemischer Raketen wie der Falcon Heavy wird die Masse des Mars Colonial Transporter mindestens 600 Tonnen betragen. Der Start in die Mondumlaufbahn erfordert so viel Treibstoff wie in die Marsumlaufbahn. Für eine Raumsonde mit einer Masse von 60.000 Tonnen werden also 360.000 Tonnen Nutzlast (hauptsächlich Treibstoff) benötigt, dies ist der Fall, wenn nur chemische Raketen verwendet werden. Solche Kosten werden überhöht sein.
Bedenken Sie jedoch diese Situation: Wir denken nicht oft darüber nach, wie viel unsere Stromquellen wiegen. Bei einer Leistung von 1 Gigawatt Kohle und einem Wirkungsgrad von 35 Prozent werden 0,1 Tonnen Kohle pro Sekunde benötigt. Im Laufe des Jahres werden 3.000.000 Tonnen Kohle verbrannt und 10.000.000 Tonnen Kohlendioxid sowie etwa 150.000 Tonnen Asche produziert.
Angesichts des modernen Miniaturraumfahrzeugs ist es überraschend, den Start von Tausenden Tonnen Nutzlast in erdnahen Umlaufbahnen zu beobachten. In den späten 1970er Jahren untersuchte die NASA beispielsweise den Bau riesiger Sonnensatelliten in der geostationären Erdumlaufbahn, obwohl die Ergebnisse dieser Untersuchungen nur auf Papier vorliegen. Es ist jedoch bereits klar geworden, dass Transportarchitekturen beim Aufbau einer interstellaren Sonde gut anwendbar sind. Sowohl Japan als auch China haben Interesse bekundet, solarbetriebene Satelliten zumindest in einer Demonstrationsform seit den 2030er Jahren auf den Markt zu bringen und sie 2050 zu kommerzialisieren.
Wenn die interstellare Sonde gebaut wird, kann es daher sein, dass zu diesem Zeitpunkt Infrastrukturen im Weltraum zur Verfügung stehen, um den Bauprozess zu unterstützen. Die Basis der orbitalen Transportinfrastruktur ist wie folgt geplant:
- Erstens wird die Lieferung von Nutzlasten und Treibstoff in die Umlaufbahn für diejenigen arrangiert, die höhere Umlaufbahnen besuchen werden. Dies wird die beste Option sein, wirklich wiederverwendbare Trägerraketen, wie die fortschrittlichen Versionen der SpaceX-Serie der Firma Falcon, die zehn bis zwanzig Jahre bestehen können, oder der European Rocket Hybrid Skylon.
- Zweitens, einmal in der Umlaufbahn, das Treibmittel erforderlich, um eine Nutzlast zu einem geosynchronen Umlaufbahn und weitere Masse wird für das Senden von für einen nicht-chemischen Raketentreibstoff, wie thermische, Kernenergie und Solarwärme und Solar elektrische Energie ersetzt werden. Sie benötigen ein viel kleineres Treibmittelvolumen, um die Nutzlast in höhere Umlaufbahnen zu befördern, und dies kann je nach gewähltem System Tage oder Monate dauern.
Der Umfang der Verkehrssysteme, die erforderlich sind, um beispielsweise den Bau eines solaren Satellitenkraftwerks zu unterstützen, ist erwägenswert. Ein typisches 1 Gigawatt ATP wiegt ungefähr 10.000 Tonnen. Der weltweite Energiebedarf wächst. Der derzeitige Bedarf liegt bei etwa 500 Gigawatt pro Jahr. Um die Hälfte des Energiebedarfs eines Solarsatelliten-Kraftwerks zu liefern, müssen etwa 250 Satelliten pro Jahr gebaut werden - etwa 2,5 Millionen Tonnen Hardware müssen sich im Orbit befinden.
Es wird erwartet, dass der Treibstoff von Ikarus Deuterium ist, das aus dem Meer gewonnen wird. Sobald SpaceX jedoch einen Brückenkopf auf dem Mars schafft und die Verkehrsinfrastruktur eingerichtet ist, werden die Wissenschaftler aktiv mit einer optimaleren Option beginnen. Mehrere Unternehmen beabsichtigen bereits, die potenziellen Ressourcen von Asteroiden zu untersuchen. Dort kann in ein paar Jahrzehnten auch ein sehr lukrativer Markt entstehen, aber es kann passieren, dass SPS-Materialien mit geringeren Kosten aus den im Weltraum befindlichen Ressourcen bezogen werden können als mit Lieferungen aus dem Kosmodrom von der Erde. Überzeugender ist die Version, dass der Hauptbrennstoff für eine Sternsonde, Deuterium, auf dem Mars und auf dem Mond, in viel höheren Anteilen vorliegt als auf der Erde. Deuteriumatome sind doppelt so schwer wie normaler Wasserstoff, da es sich um ein Isotop handelt. Jüngste Messungen des Vorhandenseins von Deuterium in den Polkappen des Mars haben gezeigt, dass sein Gehalt mindestens achtmal höher sein wird als der Durchschnittswert auf der Erde. Es wurde auch nachgewiesen, dass der Mond eine große Menge Eis hat, das von Wasserstoff stammt, der mit dem Sonnenwind und den Kometen dorthin gelangt ist, und der Mond sollte sogar deuteriumreicher sein als der Mars.
Wenn der Zeitpunkt für den Bau eines Sternenschiffs gekommen ist, kann es daher sein, dass es bereits Treibstoff und Materialien gibt, die leicht von außerirdischen Quellen bezogen werden können.
Um die Treibstofftransportkosten für das Schiff zu optimieren, können mit dem neuen leistungsstarken System viele andere Massengüter vollständig transportiert werden. Die finnische Entdeckerin Pekka Janhunen bietet mit dem E-Sail ein spezielles Konzeptdesign an, bei dem aus geladenen elektrischen Drähten ein Sonnensegel entsteht.
Der Sonnenwind besteht aus einem von der Sonne ausgehenden Hochgeschwindigkeitsplasmastrahl, der das von den Drähten erzeugte elektrische Feld umströmt und die erforderliche Traktion erzeugt. Diese Erfindung wurde mit einer kurzen Beschreibung im Jahr 2004 angekündigt, sie wurde auf einer Reihe von Satelliten getestet und die Europäische Weltraumorganisation plant, sie zu starten. Ein voll funktionsfähiges elektronisches Segel kann wiedergewonnenes Deuterium aus praktisch jeder Quelle des Sonnensystems wie dem Mars oder Asteroiden sowie jeder anderen Fracht schleppen. Diese Erfindungen können auch als "Gravitationsschleppfahrzeuge" für Asteroiden verwendet werden, die für eine Kollision mit der Erde gefährlich sind, oder sie können sogar in neue, nützlichere Umlaufbahnen gebracht werden. Die Produktionstätigkeit im Weltraum erfordert den Bau eines Schiffes und viele andere Anwendungen, und diese Tatsache bestätigt den Vorteil des Apollo-Programms, das es den Menschen ermöglichte, auf dem Mond zu landen. Die Mikroelektronik-Revolution in den 1970er und 1980er Jahren verdankt viel "einem riesigen Sprung der Menschheit". Schließlich wurden viele neue Produktionsverfahren relativ schnell erfunden und viele Wissenschaftler aus den Bereichen Physik, Ingenieurwesen und Computer geschult.
Viel Glück für diejenigen, die wissen, welche unvorstellbaren Vorteile sich aus der Entstehung eines Raumschiffs ergeben.
