Update: Während der Fertigstellung der ersten Schiffes der LD-2307-XR Klasse wurden noch einige Änderungen in letzter Minute vorgenommen. Diese Umbauten sind unten mit aufgeführt.
Nachdem nun das erste Raumschiff der LD Klasse kurz vor der Indienststellung steht (siehe hier), wollen wir uns das Raumschiff mal genauer ansehen, um zu entschlüsseln, was diese Raumschiffklasse auszeichnet.
Bevor wir aber die Bauweise genauer betrachten, gilt es erstmal die Aufgaben der LD-Klasse anzusehen:
Pflichtenheft der LD-Klasse
Kartographie des Einsatzgebietes
Jeder Mission wird ein bestimmter Raumsektor zugeteilt, der entsprechend kartographiert werden soll. Das heisst, es sollen sämtliche Sonnensysteme, deren Lage zur Heimat und zu einander erfasst werden. Für jedes Sonnensystem soll so weit möglich die Anzahl und Umlaufbahnen der Planeten, der Monde und der meisten Asteroiden und Kometen erfasst werden. Ebenso ist es das Ziel, wesentliche Strukturen und Körper im Interstellaren Raum zwischen den einzelnen Sternensysteme zu erfassen, z.B. Staubwolken, freie Planeten, interstellare Asteroiden usw.
Prospektion
Im Zentrum der Prospektion steht die Erkundung und Aufsuchen von Rohstoffen und Lagerstätten auf den Planeten, Monden, Asteroiden, Kometen und sonstiger Himmelskörper im Einsatzgebiet. Die Rohstoffe und Lagerstätten werden dann entsprechend quantifiziert resp. bewertet und auf den Sternenkarten eingetragen. Ein direkte Erschliessung von Lagerstätten ist nicht vorgesehen.
Astrophysikalische Forschung
Neben den Planeten und sonstigen Himmelskörper müssen auch die Sterne genauer analysiert werden, um zB Gefahren wie Eruptionen, hohe UV/Gamma-Strahlung, Stabilität usw zu erfassen und damit die „Bewohnbarkeit“ des entsprechenden Systems zu bestimmen. Auch gibt die Struktur des jeweiligen Sterns Hinweise über mögliche seltene Mineralien und Metalle im jeweiligen Sternensystem.
Beschreibung der LD-2307-XR
Die LD-2307-XR ist das erste Schiff der neuen LD-Klasse und daher schauen uns diese nun genauer an.
Übersicht
Die LD Klasse zeichnet sich durch einen zentralen Rumpf aus, an dem 4 Laboreinheiten im vorderen und hinteren Teil seitlich angebracht sind. Die Brücke befindet sich auf dem Rumpf am Schiffende, während sich am Vorderschiff der Ladeplatz für das kleinere Beiboot befindet. Am Rumpf befinden sich mittig auf der linken und rechten Seite je nach Konfiguration verschiedene Sensoren. Auf dem Deck ist ebenfalls Platz für weitere Sensoren, die je nach Missionsauftrag bestückt werden können. Ebenfalls optional ist das 5. Labor auf dem Deck, welches durch einen Astronauten oder Androiden bedient werden kann.
Übersicht der Neuerungen:
Die Anpassungen betreffen hauptsächlich Lab3 und Lab4, deren Aufgaben geändert und insbesondere wurde ein Gravitationswellen-Teleskope als neues Messinstrument eingeführt. Die Bilder wurde neu mit der neuen Variante umgesetzt. Dazu gab es kleinere Änderungen an den Instrumenten, u.a dem Far-IR Sensor und den Teleskopen vom Lab2.
Der Innenraum
Der Innenraum der LD-2307-XR besteht aus 3 Bereichen:
- Hauptlabor im Bug
- Mannschaftsquartiere
- Ladebucht mit dem Planetenlabor
Hauptlabor
Das Hauptlabor im Bug wird zur erweiterten Analyse von Proben aller Art genutzt und zur Steuerung und Auswertung der Lang- und Kurzstreckensensoren. Ebenso befindet sich hier der Kartenraum, in dem die genauen Karten mit Bahndaten und Eigenschaften der Sterne und Planeten zusammengetragen wird.
Mannschaftsquartier
Das Mannschaftsquartier hält die Schlafkojen und Stauraum für die Besatzung bereit. Eine Besonderheit ist der Sonnensimulator, der „echte“ Sonnenstrahlung erzeugt und damit den Raum beleuchten kann. Dies hilft, die negativen Auswirkungen einer langen Reise im Weltraum zu mindern
Ladebucht mit Planetenlabor
In der Ladebucht ist das Planetenlabor untergebracht. Von dort kann es, sobald sich das Hauptschiff in einer entsprechenden Umlaufbahn bzw. Position befindet, auf Gesteinsplaneten, Asteroiden oder Kometen landen. Vor Ort können dann genauere Untersuchung bzgl. möglicher Lagerstätten und der Atmosphäre / Klima vorgenommen werden. Nach dem Ende der Mission kehrt das Labor dann wieder zurück in den Hangar.
Der Antrieb
Die zwei unabhängigen Antriebsgondel sind individuell steuerbar und Schub und Richtung können jeweils unabhängig voneinander eingestellt werden. Der Antrieb zeichnet sich durch eine hohe Schubbandbreite aus, die es auf der einen Seite erlauben das Raumschiff schnell auf >c zu beschleunigen und dauerhaft unter Volllast zu laufen. Auf der anderen Seite erlauben die Antriebegondeln Feinschub im nano-Newton basierend auf field-emission Electric Thrust. Dadurch wird die LD Baureihe extrem flexible und kann dennoch weite Strecken zurücklegen.
Die Brücke
Von der Brücke aus wird das Raumschiff gesteuert und sowohl die Routen zu den Sternsystemen also auch in den Sternsystemen geplant und festgelegt. Als nominale Brückenbesatzung sind 3 Personen vorgesehen, ein Pilot, der Navigator und ein Kommandant. Laufen aufwendigere Einsätze oder viele Missionen parallel (Planetenlabor und Begleitschiff im Einsatz), kann die Besatzung auf bis zu 6 Mitglieder hochgefahren werden, um die verschiedenen Stationen direkt zu besetzen.
Von der Brücke werden die Lang- und Kurzstreckensensoren für die Navigation gesteuert. Ebenso befinden sich auf der Brücke die Kommunikationseinrichtungen und -antennen, sowohl für den Nahbereich (Planetenlabor und Begleitschiff) als auch für die Hyperraumkommunikation mit der Einsatzzentrale.
Oberdeck
Auf dem Oberdeck befindet sich in der vorliegenden Konfiguration am Bug der Landeplatz für das Begleitschiff, in der Mitte ein 5. Labor und verschiedene spezielle Sensoren.
Das 5. Labor steuert zwei der drei konfigurierbaren Sensoren auf dem Oberdeck und dient hauptsächlich der Erstellungen eines räumlichen und zeitlichen Profiles der Weltraumstrahlung.
Der Far-IR Teleskop (schwarz-orange) dient zur Erfassung von schwachen IR Quellen als auch der Messung von leichtesten Temperaturschwankungen im interstellaren Raum.
Sensoren
Die LD Baureihe ist mit zwei grossen Sensoren ausgestattet, einmal den vorderen Navigationssenor und die Langstreckensensoren, die auf beiden Seite in der Mitte des Schiffsrumpfes angebracht sind.
Navigationssensor
Der vordere Navigationssensor dient zur frühzeitigen Erfassung allfälliger Hindernisse vor dem Raumschiff, um so rechtzeitig entsprechende Ausweichmanöver zu fliegen. Aufgrund der sehr hohen Geschwindigkeit von >c ist dies enorm wichtig, um eine Katastrophe zu vermeiden.
Langstreckensensoren
Die seitlichen Langstrecken-Sensoren dienen vor allem dazu, radiometrische Profile der einzelnen Sterne zu erstellen.
Dadurch kann eine dreidimensionale Karte des Raumsektor erstellt werden, da jeder Stern seinen individuelles Radioprofil hat und damit eindeutig identifizierbar ist. Und dadurch dienen die Langstreckensensoren auch zur Navigation, da man dadurch die Sterne in der Umgebung erkennen und damit auch die relative Positionen zu Ihnen. Aber die Radioprofile werden auch in der astro-physikalischen Forschung verwendet, um wichtige Eigenschaften der Sterne zu bestimmen.
Laboreinheiten
Die LD Baureihe ist mit jeweils vier Laboreinheiten ausgestattet, die je ein bestimmtes Forschungsgebiet bearbeiten:
Labor 1 – Mikrowellen
Labor 1 ist im Bereich Radiometrie und SAR tätig und wir hauptsächlich eingesetz, sobald das Raumschiff in die Umlaufbahn eines Planeten einschwenkt, um Oberflächenformation, aber auch Seehöhen, allfällig Eisdicken, Salzgehalt usw zu erfassen. Im interstellaren Raum und innerhalb eines Sonnensystems werden die SAR Einheiten Eingesetz, um feste Himmelskörper zu erfassen und zOberflächenprofile zu erfassen.
Die einzelnen Sensoren des Lab-1 lassen sich entweder einzeln oder als Verbund ausrichten, je nach Betriebsmodus. Auch kann jede Antenne entweder nur als Sender, nur als Empfänger und im Duplex-betrieb arbeiten. Der Modus und der Spektralbereich können ebenfalls wiederum für alle gleich oder einzeln für jeder Antenne eingestellt werden. Daraus ergibt sich ein riesiges Spektrum an Beobachtungsmöglichkeiten. Gesteuert werden die Sensoren im Kontrollbereich, ebenso erfolgt dort eine erste Datenauswertung während die Messergebnisse ins Hauptlabor weitergeleitet werden.
Labor 2 – Licht
Das Labor 2 operiert im Bereich von langwelligen Infrarot über sichtbarem Licht und Ultraviolett bis in den Extremen Ultraviolettenbereich. Selbst Röntgenstrahlen lassen sich mit den Sensoren erfassen. Damit unterstützt Labor 2 auf der einen Seite die planetaren Erkundigungen / Kartierung, in dem die LWIR und insbesondere visuellen Bilder die SAR Aufnahmen der Oberfläche ergänzen, auf der anderen Seite sind insbesondere die UV und EUV Sensoren zentral für die Sonnenphysik.
Natürlich dienen die LWIR und optischen Sensoren auch zur Entdeckung und Charakterisierung von Asteroiden, Kometen u.ä. Die LWIR Sensoren sind auch extrem nützlich, um heimatlose Planeten zwischen den Sternen auszuspüren.
Neuerungen: Die Teleskope konnten Dank bessere Sensoren kürzer gebaut werden und auch die Eingangsoptik wurde umgestaltet, um mehr „Licht“ aufnehmen zu können.
Labor 3 – Massenspektrometrie
Neuerung: Durch die Änderung der Aufgaben vom Labor 4 wurde die Massenspektrometrie im Labor 3 konzentriert
Im Labor 3 dreht sich alles um die Analyse von Gesteinsbrocken, Eispartikel, Sternenstaub, Kleinstmeteoriten usw. Mittels einer Drone werden von Asteroiden oder Kometen, oder auch direkt im Raum verteiltet Staubpartikel eingesammelt und dann über den Greifarm in die Lagerbehälter gebracht und dann entweder im Labor 3 oder im Hauptlabor analysiert. Die Drone hat eine Reichweite von ca. 1 AU und wird direkt vom Labor aus gesteuert.
Die Proben werden den verschiedensten Spektrometrieunersuchunge unterzogen, X-Ray über Raman bis Laser ergibt die ein umfassendes Bild über Mineralien, vorhandenes organisches Material, chemische und mineralogische Zusammensetzung.
Das Labor 3 hat die modernsten und kompaktesten LMS Geräte, die selbst geringste Spuren von Mineralien im Gestein erkennen und entsprechende Profile erstellen. Im Zusammenspiel mit der Heliophysik lassen sich dann z.B. auch die Ursprünge von interstellaren Asteroiden bestimmen. Ist deren Zusammensetzung vielversprechend, lassen sich dann auch gezielt die entsprechenden Sternsystem zur Erkundung anfliegen.
Labor 4 – Gravitationswellen
Neuerung: Kurz vor der Fertigstellung des Forschungsschiffes gab es einen Durchbruch bei der Miniaturisierung von Gravationswellenteleskopen und so hat man sich entscheiden, bereits der ersten Generation der LD-Klasse ein entsprechenden Teleskop mitzugeben.
Damit ist es möglich, während des Aufenthalts im Normalraum kontinuierlich Gravitationswellen zu beobachten und dadurch Ereignisse in der Umgebung von max. 10’000 AU zu beobachten.
Interessant ist dabei das Zusammenspiel zwischen den Laboren 1,2 und 4, in dem z.B. Ereignisse sich bereits via ersten Ausschlägen der Gravitationswellen ankündigen und dann im Licht und Mikrowellenbereich beobacht werden können.
Ladebucht
In der Ladebucht wird das Planetenlabor während der Einstellaren Flüge verstaut. Ist das Labor angedockt, laufen einmal entsprechenden Dekontaminierungsroutinen ab, Wartungsprotokolle werden je nach Zustand ausgeführt und ganz wichtig, die Daten aus dem Computer und der Experimente werden in den Hauptrechner übertragen. Über zwei vordere Pins und zwei seitliche am Heck wird das Labor während des Fluges gesichert.
Planetenlabor
Das Planetenlabor, hier in der Flugkonfiguration, vereinigt auf kleinstem Raum verschiedenste Instrument, eine Forschungsrakete und einen kleinen planetaren Gleiter. Der planere Gleiter dient auch als Antriebs-und Steuereinheit des Labors während des Transfers von der Ladebucht zum Forschungsobjekt.
Sobald das Planetenlabor gelandet ist, werden die Sensoren ausgefahren und der Moon Buggy V2 erforscht ebenfalls mit seinem Bodenradar die Umgebung. Das Labor wird auf einem interessanten Himmelskörper (Planet, Asteroid, Komet, …) abgesetzt, um dort die Messungen aus dem Orbit zu ergänzen oder interessante Orte genauer zu untersuchen. Das Planetenlabor kann im Prinzip unbegrenzt am Einsatzort belieben, nur die Besatzung muss in ca. 12 Stunden Intervallen ausgetauscht werden.
Das Planetenlabor hat eine grosse Bandbreite an Instrumenten an Bord, um am jeweiligen Standort möglichst viele Messungen durchzuführen:
- Atmosphären/Höhenrakete
- Windradars
- Bodenradar
- Mikrowellen-Sounders
- Radiowellen-Sounder
Damit kann das Planetenlabor in recht kurzer Zeit wesentliche Messdaten z.B. an möglichen Standorten von Stützpunkten erfassen.
Beiboot
Als Beiboot für diese LD Variante wird die G2 Version des DeltaWings mitgeführt. Der DeltaWing wurde neben der klassischen Atmosphärenforschung um Bodenradars, Weltraumpartikelsensoren und Kamerasysteme erweitert. Zusätzlich dient der DeltaWing als Erkundungsfahrzeug, Transporter, Scout usw und erlaubt damit eine deutliche grössere Flexibilität während der Erkundungsmissionen in einem Sternsystem.
Während des Fluges durch den interstellaren Raum ist das Beiboot auf dem Vorderschiff gesichert.
Ein Landeradar unterstütz beim Landeanflug.