Institutsleiter

Prof. Dr.-Ing.
Stefanos Fasoulas

Stellvertreter

Prof. Dr.-Ing. Sabine Klinkner

Prof. Dr. rer. nat. Alfred Krabbe

Sekretariat
Prof. Fasoulas

Sheyla Fröhler-Valdez

Sekretariat
Prof. Klinkner

Annegret Möller

Sekretariat
Prof. Krabbe

Barbara Klett

Administration

Dr. Thomas Wegmann

 


Institut für Raumfahrtsysteme
Pfaffenwaldring 29
70569 Stuttgart

Tel. +49 711 685-69604
Fax +49 711 685-63596

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Ergebnisse des Space Station Design Workshops 2018

Konzeptentwürfe für eine Oberflächenstation auf dem Mond
5. Oktober 2018; Matthias Langer

Konzeptentwürfe für eine Oberflächenstation auf dem Mond – Die Ergebnisse des Space Station Design Workshops 2018

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SSDW1

Vom 22. bis 28. Juli 2018 folgten 40 Studierende und Berufsanfänger/-innen der Einladung des Instituts für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart zum Space Station Design Workshop (SSDW) 2018. Zwei interdisziplinäre Teams aus 20 internationalen Teilnehmern/-innen, welche von Experten aus der Industrie und verschiedenen Universitäten unterstützt wurden, stellten sich der Aufgabe, innerhalb einer Woche einen Konzeptentwurf für eine permanent bemannte Station am Südpol des Mondes zu erstellen. Die primären Ziele der Station waren die Bereitstellung einer Infrastruktur für die zukünftige Erkundung der Mondoberfläche und die Durchführung wissenschaftlicher Experimente. Des Weiteren sollten Mondressourcen in situ verwendet werden um teure Transporte von der Erde so weit wie möglich einzusparen.

Die Ergebnisse des Workshops wurden im Rahmen des 69. International Astronautical Congress in Bremen (01. bis 05. Oktober) vorgestellt.

Team Blue entwarf die “Blue Moon Mission”, eine Station auf der sogenannten „Verbindungsgrad“ in der Nähe des Shackleton Kraters (89.5°S, 144°W). Mit über 80 Prozent durchschnittlicher Sonneneinstrahlung pro Jahr und weniger als zehn Prozent Gefälle bietet dieser Ort perfekte Bedingungen für eine Station in der Nähe der umliegenden Krater, welche Regionen besitzen, die permanent in der Dunkelheit liegen und daher von großem wissenschaftlichen Interesse sind. Die Infrastruktur setzt auf die private Raumfahrtfirma SpaceX, welche mit ihren Raketen Falcon 9 beziehungsweise Falcon Heavy die Astronauten an Bord der Dragon 2 Kapsel Richtung Mond bringen soll. In einem niedrigen Mondorbit dient eine Tankstation als Umsteigepunkt zu einem dedizierten Lande- und Aufstiegsvehikel. Das Design der Station erinnert mit seinen festen Kernen und der aufblasbaren Ringstruktur an drei Donuts, welche mit losem Mondstaub (Regolith) bedeckt werden, um die Strahlung abzuschirmen. Mit 35 Tonnen und einer elektrischen Leistung von 42 kW kann die Station permanent vier Astronauten beherbergen, wobei die Crew spätestens alle zwei Jahre ausgetauscht wird. Die Gesamtkosten des Projekts belaufen sich auf 190.62 Milliarden Euro. Darin enthalten sind neben dem Aufbau der Station auch der Betrieb für den Zeitraum 2030 bis 2045 mit insgesamt 78 Raketenstarts und 42 Missionen (17 bemannte, 25 Cargo).

  SSDW Figure 1

Figure 1 Blue Moon Mission – Stationsdesign

Team Rot entwarf während der Woche das “DIANA Program” mit einer Station am Rand des Shackleton Kraters, wobei die Landeplattform auf den Verbindungsgrad gesetzt wird. Die Trennung liegt an der höheren Beleuchtungsdauer und dem größeren wissenschaftlichen Potential am Kraterrand, während die Landeplattform von besseren Kommunikationsmöglichkeiten sowie einem geringeren Gefälle profitiert. Die Infrastruktur basiert auf NASAs SLS Raketenprogramm und der Orion Kapsel für den Transport der Astronauten. Nomineller Transport von Astronauten oder Cargo beinhaltet einen Zwischenstopp am sogenannten LOP-G (Lunar Orbital Platform – Gateway). Ein wiederverwendbarer Mondkran bringt die Fracht zur Oberfläche und zurück zum LOP-G. Die Station besteht aus drei Kugeln, welche ebenfalls mit Regolith bedeckt werden. Daran angeschlossen wird eine 3D-gedruckte Garage, welche für die Unterbringung der Rover und als Testlabor für Vakuumexperimente verwendet werden kann, da die Struktur die Strahlung abschirmt. Die Gesamtmasse der Station beläuft sich auf 36.4 Tonnen und stellt 70.4 kW elektrische Leistung bereit. Hiermit können bis zu vier Astronauten gleichzeitig auf der Station leben und arbeiten, wobei hier ebenfalls spätestens alle zwei Jahre die Crew ausgetauscht wird. Die Kosten belaufen sich auf 126.47 Milliarden Euro, inklusive 15 Jahre Betrieb, was 65 Raketenstarts und 60 Mission (15 bemannte, 45 Cargo) beinhaltet.

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Figure 2 Diana Program - Stationsdesign (mit losem Regolith bedeckt)

  SSDW Figure 3

Figure 3 Diana Program – Querschnitt der Station

Die Ergebnisse des SSDW werden zur weiteren Untersuchung an Sponsoren und Unterstützer weitergeleitet. Die Konzeptentwürfe der Studierenden und Berufsanfänger/-innen, unvoreingenommen von vielen Jahren Berufserfahrung, sind bei internationalen Firmen und Raumfahrtagenturen sehr renommiert. Nicht selten entstehen Folgestudien und Projekte auf der Basis der Arbeit der SSDW Teilnehmer/-innen.

Der SSDW wird jährlich am Institut für Raumfahrtsysteme ausgerichtet, die Bewerbungsphase läuft typischerweise vom 01. März bis zum 30. April. Für Fragen zum Bewerbungsprozess, Möglichkeiten der Unterstützung oder anderen Anliegen kann das Organisationsteam gerne per Email kontaktiert werden (SSDW@irs.uni-stuttgart.de).