Szeretne részese lenni egy workshopnak, amelynek során 19 másik résztvevővel űrállomást tervez? Érdekel, hogy tesztelje tudását és felhasználja-e az emberek űrbe küldésével kapcsolatos kihívások megoldására? Szeretne megtanulni néhány dolgot egy igazi asztronautától? A Stuttgarti Egyetem Űrrendszeri Intézete április végéig fogadja hallgatók és fiatal szakemberek jelentkezését az Űrállomás Design Workshop 2020 programra.

Megjegyzés: a szervezők a jelenlegi helyzet ellenére elfogadják a jelentkezéseket, és valószínűleg a továbbképzéshez igazítják a műhely formátumát. Az alkalmazás részletei az alábbiakban találhatók.

Űrállomás tervező műhely

Tavaly rendhagyó módon és viszonylag aktívan töltöttem a nyári vakációmat. Korábban regisztráltam, hogy a Stuttgarti Egyetem, pontosabban az Űrrendszeri Intézet (IRS Stuttgart), több éve minden nyáron szervez egy Űrállomás tervező műhelyt (SSDW). A cél viszonylag egyszerű - az adott évre szóló megbízás alapján a résztvevőknek egy emberi legénységgel kell megtervezniük a küldetést. Azonban egy bonyolult és összefonódott út vezet ehhez a világos célhoz, amelynek során egyensúlyt kell találni az alrendszerek között, és be kell illeszkedni a műszaki korlátokba. Ezenkívül az egész műhely csak egy hétig tart, amelyből az első napokat előadásoknak szentelik, így nincs sok idő egy küldetés és állomás kialakítására.

A jó hír az, hogy nem egyedül vagy ebben a kihívásban. A műhely két csapat versenyeként készül, akik terveit kiértékelik és összehasonlítják a végén. Egy csapatban 20 tag van, mindegyik tagnak világosan meghatározott feladatai vagy alrendszere van, amelyekért a fejlesztés a felelős. A műhelymisszió célja évről évre változik. Az előző években a csapatok a Holdon, a Marson, a Föld pályáján, a cislunáris térben és az aszteroidák között is állomások tervezésével foglalkoztak.

A technikai tapasztalat mellett a résztvevőknek lehetőségük van kipróbálni egy nagy, nemzetközi és multidiszciplináris csapatban való munkát is. A műhelytalálkozás során felmerült súlyos problémákkal a hét folyamán rendelkezésre álló szakértőkhöz fordulhatnak az egyetemek és az ipar képviselői. Köztük az Európai Űrügynökség volt űrhajósa, Prof. Dr. Reinhold Ewald, aki 1997-ben járt a MIR űrállomáson - tehát első kézből szerzett szakértelemben nincs hiány.

Hogyan lehet túlélni a Vénuszon?

A 2019-es SSDW, azaz abban az évben, amelyben én is részt vettem, fenntartható állomást akart létrehozni a Vénusz emberi személyzetének. Ez a bolygó vonzó célpont, mert a Marshoz hasonlóan a Föld szomszédos bolygója. A Marssal ellentétben azonban a Föld gravitációja (0,98 g) és sokkal sűrűbb atmoszférája van. A második pont sok komplikációt hoz magával. A Vénusz légköre annyira sűrű, hogy átlagos felületi hőmérséklete meghaladja a 460 ° C-ot, felületi nyomása pedig 93 bar - ez a nyomás egyenértékű a Föld légköri nyomásának 90-szeresével, vagy ennek az a nyomásnak felel meg, amely majdnem 1 kilométerrel a tengerszint alatt található. Az eszközök élettartama ilyen körülmények között rövid, a rekordot a szovjet Venera 13 szonda végezte, amely 127 percig továbbította az adatokat a felszínről. Összehasonlításképpen: az Opportunity a Marson 15 földi évig működött.

Ezért a Vénusz felszíne jelenleg kizárt az emberi személyzet számára. Alternatív megoldás lehet a légkörben maradás aeroszterek - léggömbök vagy léghajók segítségével. Körülbelül 55 kilométeres magasságban a Vénusz légkörének hőmérséklete és nyomása elfogadhatóbb - a hőmérséklet 25 fok körüli, a légköri nyomás pedig körülbelül 0,5 bar, t. j. a Föld felszínén tapasztalható nyomás felét. A légkör elsősorban szén-dioxidból (96,5%), nitrogénből (3,5%) és nyomokban egyéb elemekből áll. Egy ilyen állomás tehát technológiailag lehetséges, de olyan konstrukciós kihívásokkal jár, amelyekre válaszokat kell találni.

Mivel a Vénusz közelebb van a Naphoz, mint a Mars, és az állomás a felhők felett helyezkedik el, felhasználhatjuk a napenergiát energiaforrásként, és a nap során keletkező felesleges energiát a szén-dioxid csökkentésével tárolhatjuk. Éjszaka energiát lehet előállítani a redukció termékeinek elégetésével. Számos technológiai alternatíva is megvitatható, például hogyan lehet a légkörben jelen lévő elemeket a küldetés támogatására a lehető legjobban kihasználni - legyen szó CO2-csökkentésről, a személyzet oxigéntermeléséről vagy rakéta-üzemanyagról.

tervezze
Állomástervezés a vörös csapat műhelyéből, az SSDW 2019-ből

Valószínűleg a legbonyolultabb probléma a pályára kerülés. Feladatunk egy olyan küldetés megtervezése volt, amely a Vénusz meglátogatása után a legénységet biztonságosan visszaviszi a Földre. Mivel az állomás a légkörben van, és a felszínre süllyedni gyakorlatilag lehetetlen, a visszatérő rakéta kilövése nehéz, az állomástól kell indulnia. A vízszintes indítás tűnik a legpraktikusabb megoldásnak. A második nagy kérdés a rakéta-üzemanyag - jobb, ha az állomáson készítjük, vagy magunkkal hozzuk?

A Vénusz légkörének összetételében észrevehetően hiányzik a hidrogén. Ami nem tűnt el a bolygóról, kénsav formájában tartják a légkörben. Mennyisége elegendő ahhoz, hogy az állomás megtervezésekor intézkedéseket kell tenni, különös tekintettel az állomás külső részeinek - léggömbök és napelemek - védelmére. Azonban nincs elegendő hidrogén ahhoz, hogy ésszerű idő alatt megbízhatóan előállítsuk a szükséges mennyiségű metánt üzemanyagként egy visszatérő rakétához. Alternatív megoldás a légköri CO2-ből készült szén-monoxid használata is, de egy ilyen üzemanyag tulajdonságai alkalmatlannak bizonyultak igényeinkhez.

Ezeket a válaszokat és még sok mást kerestünk kevesebb, mint négy nap alatt, amelyeket az állomás tervezésének szenteltünk. A Vénusz több okból is érdekes számunkra, földlakók számára. Sok szempontból fizikailag nagyon hasonló bolygó a Földhöz, de a rajta lévő viszonyok rendkívül az üvegházhatás erős hatásának köszönhetők. A Vénusz felfedezésével többet megtudhatunk erről a folyamatról, megakadályozva ezzel a hasonló drasztikus hatást a Földünkön.