"Unto new horizons" - Planung & Konstruktion der "Aquarius" Schiffsklasse

(Januar/2013)

Prologue: "Ziel war, anfangs ein komplettes Schiff zu konstruieren für Interplanetaren Flug, inklusive Lande- und anschließender Start-möglichkeit, sowie in einem Stück wieder in einen stabilen Orbit um Kerbin anzukommen. Ganz ohne leere Tanks oder anderes Material in den Weiten des Weltalls zu hinterlassen. Ich verwende einige Mods die es mir erleichtern meine Kreativität ausleben zu können und das Schiff möglichst funktionell und pragmatisch zu gestalten (Ist gerade für interplanetare Reisen nach meinen Vorgaben essenziell). Was ich nicht verwende sind Gegenstände die (noch) zu sehr Science Fiction sind wie zb.: Fusionstriebwerke, Kartoffelbatterien oder ähnliches.

Erstes Konzept: Ich begann mit der Dragon Rider Capsule. Dieser beherbergt bis zu sieben Kerbonauten, hat eine Menge Funktionen und 8 eingebaute Superdraco monopropellant Schubdüsen welche für Lande- und Start-manöver benötigt werden. Die Kapsel hat außerdem standardmäßig einen integrierten 2.000 Liter Monopropellanttank sowie eine Z-500 Stromquelle. Ich erstellte einen Drop Pod, der zunächst darauf ausgelegt war, auf Planetoiden und Monden ohne Atmosphäre zu landen. Anschließend sollte der gleiche Pod ohne das Auftanken oder das Separieren einer eigenen Landestufe wieder starten und in einen stabilen Orbit gelangen können. Für weite Strecken durch den "leeren" Raum würden dann einige Ionentriebwerke zum Einsatz kommen, welche die riesigen "Solar Wings" aus den Kosmos Space Station Parts Pack vorraussetzen. Dieser "Solar Wing Block" vermag bis zu 5 Ionentriebwerke auf maximaler Leistung zu betreiben und ist außerdem in alle drei räumlichen Achsen frei beweglich. Letzteres ermöglicht es, eine optimale Energieausbeute in jeder Lage zu gewährleisten und die Ionentriebwerke, solange im Sonnenlicht, nahezu ewig (einzig begrenzt durch die verfügbare Menge an mitgeführten Xenon) laufen lassen zu können.

Ionentriebwerke haben 2 entscheidende Vorteile gegenüber des einzigen Nachteils der relativ schwachen Schubleistung (2,5m - 2,5kN // 1,25m - 0,5kN):

• Sind sie ungeschlagen in der Effizienz (Spezifischer Impuls "isp" liegt bei 4200)
• Der verwendete Treibstoff, Xenon, ist äußerst leicht (10.000 Liter entsprechen einer einzigen Tonne an Masse)

Der kombinierte Vorteil des unwahrscheinlich leichten Xenons und das exorbitante isp Verhältnis hat mich derartig begeistert, dass kein anderer Antrieb mehr in Frage kam. Also versuchte ich, meine Designs und Konzepte dahingehend zu verwirklichen.

Zurück im VAB: Meine Wunschvorstellung von einem einzigen Schiff (ohne Decoupler oder Seperatoren) welches sich per Ionenantrieb durch den Weltraum bewegt und mittels Monopropellant "Superdraco" Schubdüsen Landen und Starten lässt, wurde relativ schnell wieder verworfen wegen der fehlenden interplanetaren Reichweite. War die Menge des Xenons zuviel so verbrauchte das Schiff bei der Landung und dem Start mehr Monopropellant. Wenn zuviel Monopropellant in den Tanks war dann konnten die Ionentriebwerke nicht mehr ihren Dienst verrichten wegen der oben genannten geringen Schubwirkung und der zusätzlichen Masse an Treibstoff. Also war der nächste Gedankengang, den Dragon Pod mit Monopropellant Tanks (als Lander) und den Ionenantrieb mit Xenon Tanks und Solar Wings (als Transfermodul) getrennt zu konstruieren und erst im Orbit um Kerbin aneinander zu docken. Dieses Vorgehen ermöglicht es, den Lander mit weniger Treibstoff ausreichend zu versorgen, da ja nun die Masse des verwendeten Xenons im Transfermodul bei der Landung/Start fehlt. Die "Aquarius" Schiffsklasse war geboren

(Mai/2013)

ODF - "Orbital Drop Ferry": Zunächst erstellte ich mit dem Part Generator verschiedene eigendimensionierte Tanks und teste diese. Ein paar Tage später habe ich mich für einen zweitausend Liter hexagonal Monopropellant Tank entschieden und eingebaut. Ein großer Tank hat den Vorteil, gegenüber mehreren kleinen Tanks, bei gleichbleibender Masse mehr Treibstoff mitnehmen zu können (weniger Tankmaterial - mehr Tankinhalt). Mit diesem Design ist es möglich mehr als 5000 m/s vac. Delta v (bei einem Schub-Gewicht-Verhältnis von 1.85) zu erreichen, reichlich für eine Landung auf einem Mond, zu starten ohne aufzutanken und genug Reserven für anschließende Interception- und Dock-manöver. Die erste ODF bestand aus 36 Teilen deren Gesamtmasse 22.04 Tonnen beträgt. Sie erfüllte alle meiner Anforderungen und übertraf sogar einige meiner Erwartungen.

Ausstattung von oben nach unten aufgelistet (verwendetes Add-On):

• 1x Clamp-O-Tron Shielded Docking Port (Stock)
• 1x 1.25m Sensor Module (Sonsor Module)
• 1x RemoteTech RemoteCommand (RemoteTech)
• 1x Dragon Rider Capsule (Dragon Spacecraft)
• 1x 2KLM-Hex (selbstdimensionierter hexagonaler 2.5m 2.000 Liter Monopropellant Tank)
• 1x RemoteTech Deployable Antenna (RemoteTech)
• 1x Telescopic Ladder (Stock)
• 4x SP-B Photovoltaic Panels (Stock)
• 2x H50-A Landing Legs (B9 Aerospace Pack)
• 1x Z-1K Rechargable Battery Bank (Stock)
• 1x Common Berthing Mechanism - Active (FusTek Common Berthing Mechanisms)

sowie einige N1 & N2 Omni Lights (B9 Aerospace Pack) für die Schiffshüllenbeleuchtung.
Nicht aufgeführtes verwendetes Add-On: Part Generator (für den selbstdimensionierten Tank)

IDM - "Interplanetary Drive Module": Da ich nun wusste wie viel Gewicht die Landefähre hatte, machte ich einige Überlegungen, wie das Transfermodul wohl aussehen würde. Durch die oben erwähnte schwache Schubleistung war ich gezwungen, mehr Ionentriebwerke zu verbauen, um die Nutzlast der ODF (22 Tonnen) innerhalb von Kerbol zu bewegen. Ich errechnete mir durch die erforderlichen Delta v das benötigte Tankvolumen und erstellte einige Prototypen mit dem Part Generator. Mein erstes funktionsfähiges IDM besaß einen Tank mit 90.000 Liter Xenon, 10 Ionentriebwerke mit einer Gesamtschubleistung von 25kN sowie zwei Balka Solar Wings und Remote Control Ausrüstung. Diese Konfiguration hat eine Gesamtmasse von 24.07 Tonnen und erlaubt es, eine vac. Delta v von 9.000 m/s (inklusive ODF) bzw 19.000 m/s Delta v (ohne Nutzlast) zu erreichen, genug für erste Interplanetare Testflüge.

Ausstattung von Oben nach Unten aufgelistet (verwendetes Add-On):

• 1x Common Berthing Mechanism - Passive (FusTek Common Berthing Mechanisms)
• 1x Balka Solar Wings Block (Kosmos Space Station Parts Pack)
• 1x 1.25 to 3.75 Adapter (Compact Adapter Kit)
• 1x 3.75m 7X 1.25m Adapter (Nova Punch Remix Pack)
• 7x PB-ION2 Electric Propulsion System (Stock)
• 1x RemoteTech RemoteControl (RemoteTech)
• 1x 90KLX-Cyl (selbstdimensionierter zylindrischer 1.25m 90.000 Liter Xenon Tank)
• 1x RemoteTech Deployable Antenna (RemoteTech)
• 1x RemoteTech Satellite Dish - Probodobodyne (RemoteTech)
• 1x Balka Solar Wings Block (Kosmos Space Station Parts Pack)
• 1x TVR-2160C Mk2 Stack Quad-Coupler (Stock)
• 4x PB-ION2 Electric Propulsion System (Stock)

sowie einige N1 & N2 Omni Lights (B9 Aerospace Pack) für die Schiffshüllenbeleuchtung.
Nicht aufgeführtes verwendetes Add-On: Part Generator (für den selbstdimensionierten Tank)

Ich bin das erste Mal vor ca 3 Wochen mit dieser Kombination aus Lander und Transfermodul erfolgreich nach Kerbin von einer Duna Reise zurückgekehrt. Währenddessen wurden keine Teile oder Tanks zurückgelassen und das Raumschiff wurde in der "Orbital Command Station" (300km Orbit über Kerbin) wieder mit Xenon und Monopropellant befüllt. Die Bilderdokumentation zu dieser Reise könnt Ihr in der Galerie im Album "Duna and Back" sehen (Bilder der Rückreise sind noch nicht raufgeladen worden.)

Ich bin das erste Mal vor ca 3 Wochen mit dieser Kombination aus Lander und Transfermodul erfolgreich nach Kerbin von einer Duna Reise zurückgekehrt. Währenddessen wurden keine Teile oder Tanks zurückgelassen und das Raumschiff wurde in der "Orbital Command Station" (300km Orbit über Kerbin) wieder mit Xenon und Monopropellant befüllt. Die Bilderdokumentation zu dieser Reise könnt Ihr in der Galerie im Album "Duna and Back" sehen (Bilder der Rückreise sind noch nicht raufgeladen worden.)

"Das war noch lange nicht alles! 8o Der Blog wird in Zukunft noch überarbeitet und erweitert werden." :thumbsup:
Nächstes Update:
"AID (Advanced Interplanetary Drive)" - eine vielversprechende Weiterentwicklung des IDM sowie die Geschichte des fehlgeschlagenen Prototypen
einer IDM mk3 und analog dazu: "ODF mkII - Jetzt wird optimiert"

Fly safe!
daydreaming Stargazer