China will ein kilometerlanges Raumschiff bauen. Ist das überhaupt möglich?

Falls es jemand weißwie man eine Megastruktur baut, es wäre China.

Die Chinesische Mauer ist ein frühes Beispiel für eine Megastruktur, wenn chinesische Regierungsbeamte sagen, dass sie ihr Herz daran hängenBau eines kilometerlangen Raumschiffs im Orbit um die Erde, einen solchen Vorschlag sollten wir wohl ernst nehmen.

Was genau schlägt China aber vor? Wie nah sind sie daran, ein solches Schiff tatsächlich zu bauen? Ist so etwas überhaupt möglich und warum sollten wir so ein kolossales Raumschiff bauen wollen?

Obwohl der Vorschlag im Moment keine wesentliche Verpflichtung seitens der chinesischen Regierung darstellt, spiegelt er die wachsenden Ambitionen in der Weltraumforschung für das Land wider. Wie ernst ist der Vorschlag und verfolgt China dies ernsthaft?

Was China vorschlägt

Zunächst sollten wir uns ansehen, was die National Natural Science Foundation of China NNSFC in ihrem offiziellen Aufruf zur Einreichung von Forschungsvorschlägen tatsächlich fordert.

Laut dem Südchinesische Morgenpost, der NNSFC-Vorschlag besagt, dass die Raumsonde "eine wichtige strategische Luft- und Raumfahrtausrüstung für die zukünftige Nutzung von Weltraumressourcen, die Erforschung der Geheimnisse des Universums und den Verbleib in einer langfristigen Umlaufbahn ist."

Der Vorschlag sieht jedoch nur einen Zuschuss in Höhe von 2,3 Millionen US-Dollar vor, was eindeutig nicht ausreicht, um ein solches Raumfahrzeug tatsächlich zu bauen oder sogar zu entwickeln.

Stattdessen fordert der Vorschlag Vorstudien darüber, was nötig wäre, um ein solches Raumfahrzeug zu bauen. Dies ist ein ganz anderer Vorschlag, als zu sagen, dass sie tatsächlich mit dem Bau eines Schiffes beginnen wollen.

Aus gutem Grund. Ein Raumschiff, ein beliebiges Raumschiff, in den Weltraum zu bringen, ist ein großes Unterfangen, das nur ein wenige Nationen haben es geschafft, erfolgreich durchzukommen. Und all diese Bemühungen waren unglaublich teuer.

Was die NNSFC, eine Forschungsförderungsagentur des chinesischen Ministeriums für Wissenschaft und Technologie, in ihrer Aufforderung zur Einreichung von Forschungsvorschlägen herausstellt, ist die Möglichkeit, Material und sogar ganze Abschnitte eines kilometerlangen Schiffes stückweise in die Umlaufbahn zu transportieren, wo es dann würdezu einem fertigen Schiff zusammengebaut werden.

Das ist nicht viel anders, als wir in der Vergangenheit Raumstationen zusammengebaut haben, wie die Internationale Raumstation und laufende Bemühungen wie Chinas Raumstation Tiangong.

Ob diese Vorschläge am Ende die Grundlage für den Bau eines kilometerlangen Schiffes im Orbit bilden, bleibt abzuwarten und ist tatsächlich der ganze Sinn der Übung. Aber wie weit hergeholt ist es, zu versuchen, so etwas zu baueneines Schiffes im Weltraum? Nicht so abwegig, wie es scheinen mag.

Wir sind nicht DasWeit weg von einem kilometerlangen Raumschiff wie es ist

Beginnen wir einfach mit einem kilometerlangen Schiff als Meilenstein, den wir erreichen wollen, der an sich in technischer Hinsicht als Megastruktur gelten würde.

Was würde es brauchen, um ein kilometerlanges Raumschiff zu bauen? Das, was wir bereits mit der Internationalen Raumstation ISS gemacht haben, noch einmal neun Mal.

DerInternationale Raumstation ist bereits ungefähr 357 Fuß lang und 246 Fuß breit 109 Meter lang und 75 Meter breit. Dies ist ungefähr die Größe eines American-Football-Feldes und es dauerte 10 Jahre und mehr als 30 Missionen, um es aufzubauen, wobei die Bemühungen vonfünf verschiedene Raumfahrtagenturen aus 15 Ländern.Kosten etwa 100 Milliarden US-Dollar für den Bau und der Betrieb kostet etwa 4 Milliarden US-Dollar pro Jahr.

Dies ist zwar eine gigantische Geldsumme, die sogar über 10 Jahre verteilt ist, und der Aufwand für den Bau einer 1/10-Kilometer-langen Raumstation war erheblichInternationale Raumstation ISS zehnmal mehr ins All, um ein kilometerlanges Raumschiff zu bauen, würde mehr als 300 Missionen und etwa 1 Billion US-Dollar erfordern.

Das ist eine große Aufgabe, aber es ist nicht die allerhöchste. Schließlich ist die Menschheit in nur 12 Jahren von einem Zeitpunkt, an dem wir noch nie einen künstlichen Satelliten ins All geschickt hatten, zu einer Person auf dem Mond übergegangen.Und das war die Art von Herausforderung, die es noch nie gegeben hatte und bei der niemand sicher war, dass sie es überhaupt schaffen würde sein fertig.

Große Strukturen im Orbit um die Erde bauen? Das haben wir schon mehrmals gemacht.

Der Bau eines kilometerlangen Raumschiffs ist dann weniger eine Frage des Umfangs als des Maßstabs.Apollo 11 musste eine neue Technologie erfinden und völlig neue Systeme und Prozesse für jeden Schritt entwickeln, um einen Menschen auf den Mond zu bringen und ihn sicher zur Erde zurückzubringen.

China müsste einfach das tun, was wir bereits zuvor getan haben, und es viel effizienter machen, was in vielerlei Hinsicht eine einfachere Herausforderung ist oder zumindest ein einfacheres Problem ist, als zu versuchen, eine Mondlandung zu planen, ohne zu wissen, was dieBedingungen der Mondoberfläche wäre wie.

"Ich denke, es ist durchaus machbar", sagte Mason Peck, Professor für Luft- und Raumfahrttechnik an der Cornell University und ehemaliger Cheftechnologe der NASA.Live-Wissenschaft im September. "Ich würde die Probleme hier nicht als unüberwindbare Hindernisse bezeichnen, sondern als Skalenprobleme."

Einzigartige technische Herausforderungen müssen gemeistert werden

Während die Mikrogravitation Wunder bewirkt, um Spannungen auf eine Struktur abzubauen, beseitigt sie sie nicht. Und je länger das Schiff, desto mehr Spannungen können verstärkt oder durch eine Struktur geleitet werden, was eine stärkere Berücksichtigung der Kräfte erfordert, die jedes kilometerlange Schiff hätteunterworfen werden.

Ein Beispiel, das Peck anführt, sind die Vibrationen, die in der Struktur durch Manövrieren verursacht werden, was wahrscheinlich passieren muss, um die wachsende Schießbude von zu vermeiden Weltraumschrott, so wie die Internationale Raumstation muss jetzt routinemäßig tun.

Stoßdämpfer und aktive Kontrolle könnten erforderlich sein, um der Belastung durch Vibrationen auf die Struktur entgegenzuwirken, was zweifellos die Gesamtkosten erhöhen würde.

Eine weitere Überlegung wäre, wie hoch das Schiff im Orbit operieren würde, da die Sonneneinstrahlung intensiver wird, je höher Sie sich von der Erde entfernen.

Dies würde offensichtlich ein erhebliches Risiko für die menschlichen Besatzungsmitglieder darstellen, und die Art von Materialien, die gegen Strahlung isolieren könnten, wie Blei, sind extrem schwer und daher in keiner Weise für den Transport in die Umlaufbahn geeignet.

Ein weiteres Problem, das Peck aufwirft, ist der Luftwiderstand der Erdatmosphäre. Jede umlaufende Struktur wird verlangsamt und nach unten gezogen, indem sie durch die schwachen Hauch der Atmosphäre in einer niedrigen Erdumlaufbahn gleiten. Um diesem Widerstand entgegenzuwirken, müssen gelegentlich Triebwerke ausgelöst werden, um eine Umlaufbahn aufrechtzuerhaltenFlugbahn.

Auch im Weltraum gilt die Physik immer noch, wenn es um Masse geht, und eine kilometerlange Struktur wird eine unglaubliche Masse für diese Triebwerke haben, um sich zu bewegen, was viel Treibstoff erfordert, nur um eine stabile Umlaufbahn aufrechtzuerhalten.

Möglich ist nicht gleich machbar

All dies soll sagen, dass die technischen Herausforderungen beim Bau eines kilometerlangen Raumfahrzeugs im konzeptionellen Sinne nicht wirklich schwierig sind. Aber wie bei einem Weltraumaufzug sind zu wissen, wie man etwas macht und in der Lage zu sein, etwas zu tun, zwei sehr unterschiedlicheDinge.

"Es ist so, als würden wir über den Bau der Raumschiff Enterprise", sagte Michael Lembeck, Professor für Luft- und Raumfahrttechnik an der University of Illinois in Urbana-Champaign gegenüber Live Science. "Es ist fantastisch, nicht machbar und macht Spaß, darüber nachzudenken, aber für unseren Technologiestand nicht sehr realistisch."

Die Entscheidung, ob ein solches Projekt möglich ist, würde auch sehr davon abhängen, was das Raumschiff tun würde. Wenn China nur daran interessiert wäre, eine kilometerlange Raumstation effektiv zu bauen und nicht ein echtes Schiff im traditionellen Sinne, wären die Dinge mehrmachbar.

Wenn China wollte, dass dieses Schiff unter Schub tatsächlich über die niedrige Erdumlaufbahn hinausfliegt, dann wird seine Konstruktion dadurch noch außer Reichweite.

Zusätzlich zu den Herausforderungen der bestrahlten Taikonauten, Triebwerke zu verwenden, um eine Raumstation wieder in eine stabile Umlaufbahn zu bringen, ist eine Sache, es durch den Weltraum treiben ist ein anderer.

Derauf eine Struktur ausgeübte Kräfte Unterschubantrieb kann beträchtlich sein, und das wird noch schwieriger, wenn das, was Sie zu bewegen versuchen, eine Meile lang ist.

Für so etwas gibt es auch nur die ultimative Ressourcenherausforderung. Der Bau eines kilometerlangen Schiffes erfordert den Zusammenbau von Mineralien, Metallen, Elektronik und anderen Komponenten im Wert eines kilometerlangen Schiffes.

Diese müssen von irgendwoher kommen, und Material, das für ein Raumschiff verwendet wird, kann nicht anderswo verwendet werden. Ein kilometerlanges Raumschiff könnte politisch sehr schwer zu verkaufen sein. Selbst für eine zentral kontrollierte Regierung wie die Chinas.

Was könnte ein kilometerlanges Raumschiff tun?

Angesichts der damit verbundenen Kosten und Mühen muss man dies wirklich wollen, um es bauen zu lassen, also müsste die Belohnung etwas beträchtlich sein, um die Kosten zu rechtfertigen.

Was könnten wir mit einem kilometerlangen Raumschiff machen, vorausgesetzt, eines könnte gebaut werden? Interstellare Reisen sind nicht wirklich auf dem Tisch, da man die Masse von einer Meile auf den vernünftigen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen würde, die du brauchstfür interstellare Reisen wird exponentiell teurer sein als mit einem kleineren Raumfahrzeug.

Interplanetares Reisen ist jedoch nicht ausgeschlossen, da die lange Reise zu den Monden von Jupiter oder Saturn neben Systemen wie Hydroponik viel Lebensraum für Reisende erfordern würdefür solche ersten Missionen wesentlich kostengünstiger sein.

Es könnte jedoch andere wissenschaftliche Verwendungen für eine Megastruktur dieser Größe geben, auch wenn es nicht wirklich ein Raumschiff wäre, wie es sich viele vorstellen.

Die möglicherweise faszinierendste Verwendung für eine kilometerlange Struktur dieser Art wäre die Plattform für ein Weltraumteleskop, sagte Peck, das bei dieser Größe stark genug sein könnte, um Oberflächendetails auf Exoplaneten in unserer galaktischen Nachbarschaft zu sehen.

"Das könnte unser Verständnis von extrasolaren Planeten und potenziellem Leben im Universum verändern."