Anknüpfend an den letzten Beitrag möchte ich heute mal auf die Instrumentierung eingehen. Maximal 20 kg für Instrumente ist nicht viel. Doch es gibt Kombiinstrumente die zeigen, dass es geht: MICAS von Deep Space 1 kombinierte ein IR Spektrometer mit einem UV Spektrometer und einer Kamera. Optik war ein 10 cm Teleskop – bei nur 12 kg Gewicht. RALPH an Bord von New Horizons wiegt 10.1 kg und kombiniert ein Vis/IR Spektrometer und eine Kamera mit einem 7.5 cm Teleskop.
Damit wäre ein IR Spektrometer und ein Teleskop als Kombiinstrument möglich. Gekoppelt an ein 15 cm Teleskop ergibt dies ein leistungsfähiges Instrument. Sinnvoll ist ein Vis/IR Spektrometer und eine Kamera. Ein UV Spektrometer ist sinnvoll bei Jupiter, nicht jedoch bei den Monden und als Option zu betrachten. Ein gängiger HgCdTe IR Sensor wie der PACE-1 hat 256 x 256 Pixel von 40 m Wellenlänge bei einer Cut-off Wellenlänge von 4.9 µm. Ein CCD Array für das sichtbare Licht muss bei geringeren Wellenlängen arbeiten, meist nur bis 0.9 µm Wellenlänge. Er kann daher rund 5 mal kleinere Pixels aufweisen (8 µm/Pixel). So wären zwei mögliche Sensoren denkbar:
Für das IR Spektrometer: 256 x 256 Pixel HgCdTe Array – erzeugt Datencuben von 256³ = 16 Millionen Punkten pro 256 x 256 Pixel Messung
Für die Kamera: 2048 x 2048 Pixel CCD mit mehreren Filtern – erzeugt Bilder von 2048² = 4 Millionen Punkten pro Bild.
Die Auflösung des Teleskops würde bei einer Brennweite von 1600 mm (f/D=10.7) bei 5 Mikrorad (optisch) oder 25 Mikrorad (IR) liegen. Das entspricht einem Kilometer Auflösung aus 200.000 bzw. 40.000 km Entfernung.
Zur Stromversorgung: Es stehen bei Jupiter noch rund 234 Watt zur Verfügung – Das ist deutlich mehr als bei New Horizons die 202 Watt bei Pluto hat und rund 175 Watt benötigt. Da erlaubt es einen stärkeren Sender mitzuführen. Bei New Horizons beträgt die Sendeleistung 12 Watt (30 Watt Gesamtstromverbrauch). Nimmt man einen 24 Watt Sender (60 Watt Gesamtstromverbrauch), so würde New Horizons bei einem Stromverbrauch von 205 Watt liegen. Unsere Sonde wäre eher günstiger, da nicht so viele Experimente an Bord sind. Auf der anderen Seite nimmt der Strom von Solarzellen auch ab Eventuell wäre ein Sender mit verschiedenen Leistungen interessant um sich dem verfügbaren Strom anzupassen. Auf der anderen Seite ist die Sonde leichter als New Horizons, die ohne Antriebssystem und Stromversorgung rund 300 kg wiegt. Eine 2.1 m große Antenne sollte so nicht möglich sein, aber vielleicht eine von 1.0 m Durchmesser (kleine Änderung zur ersten Überlegung im letzten Beitrag, weil die Sonde doch ziemlich viel leichter ist). Immerhin, basierend auf den New Horizons Daten sollte eine 1.0 m Antenne mit 24 Watt Sendeleistung noch 17.6 KBit/s senden.
Bei gleicher Aufteilung zwischen den Instrumenten und 6 Stunden Sendezeit pro Tag sowie JPEG Komprimierung (Faktor 8) sind bei 12 Bits/Meßpunkt pro Tag rund 30 Bilder und 7.5 IR Cuben möglich. Über 600 Tage Primärmission sind dies rund 18000 Bilder und 4500 Kuben. Das ist immerhin 3 mal mehr Bildmaterial als Galileo sandte (auf die 800×800 Pixel von Galileo normiert entspricht es sogar rund 54000 Bildern – in etwa diese Erwartung hatte man auch von der Galileo Sonde). Teilt man die Bilder zwischen Jupiter und den Monden auf, so sollten an jedem der 10 Mondvorbeiflügen rund 900 Bilder gemacht werden, die als Mosaik z.B. ein 30×30 Mosaik ergeben würden, mit einer Auflösung von rund 100-200 m je nach Mondgröße und Überlappung der Bilder. Das ist ausreichend für eine globale Karte. Bei Farbaufnahmen und Detailaufnahmen sinkt natürlich die globale Abdeckung.
Die IR Kartering kann aufgrund der riesigen Datenmenge nicht so gut sein. Die 225 IR Cuben würden ein 11×11 Mosaik pro Vorbeiflug zulassen, dass wäre eine Auflösung von rund 2 km – Doch verglichen mit den wenigen Sensorzellen von Galileos NIMS wäre der Entwicklungsfortschritt enorm. Alleine dafür würde sich wahrscheinlich eine Mission lohnen. Die Messungen des Magnetfeldes und der Radioumgebung von Jupiter soll ja Juno nachholen, so dass dafür keine Sonde nötig wäre. Mir ist allerdings schleierhaft, warum Juno eine Atlas 551 zu Jupiter braucht – Die Sonde macht ja einen Erdvorbeiflug der auch Schwung liefert, so dass im Idealfall eine Startgeschwindigkeit von rund 12.6 km/s nötig wäre. Eine Atlas 551 sollte 3700 kg auf diese Geschwindigkeit bringen (verglichen mit 1700 kg direkt zu Jupiter) – und so schwer und groß sieht Juno auf den Abbildungen nicht aus (wie üblich bei neueren Missionen sind die Infos im Netz spärlich gesät, so habe ich das Startgewicht noch nicht gefunden).
In jedem Falle denke ich sollte die von mir vorgeschlagene Lösung deutlich günstiger al Juno sein – 70 zu rund 700 Millionen Dollar. Selbst wenn man nun mehrere dieser Sonden startet wird es noch billiger. Ansonsten: Ich habe gestern (seit langem mal wieder) einen Ariane 5 Start life gesehen und war erstaunt, dass nun zwei Einblendungen zu sehen waren in denen man die Abtrennung der Booster und der Fairing sah – offensichtlich wie die Animationen eingespielt. Aber immerhin: Es gibt offensichtlich eine "Rocketcam" die man von US-Missionen ja kennt. Ich finde es allerding unverständlich, warum man sie nicht immer einsetzt und das Signal life mit überträgt anstatt eine Grafik und einen Blick ins Kontrollzentrum zu zeigen oder Filme einzuspielen. Hinsichtlich Öffentlichkeitsarbeit muss Arianespace (aber nicht nur sie, wie ich bei der Recherche zu meinen Büchern feststellte) noch einiges lernen. Auf der einen die die Trailer für die Filme und dann deren schlechte Bearbeitung: Leute die französisch sprechen werden English synchronisiert, aber zum einen mit einem miserablen Ergebnis (verrauscht) und zum andern wird das französische nicht ausgeblendet, so dass beide Sprachen vermischt werden. Da gleiche bei Reden die in französisch erfolgen und dann synchronisiert werden (immer noch besser als das grauenvolle englisch von französischen Bürgern). Nachfragen haben sie ja auch nicht so gern -Für die Kontaktaufnahme muss ein Formular mit Presseausweisnummer ausgefüllt werden. Fehlt diese, dann gibt es eine Fehlermeldung. Ach wie lästig sind doch die europäischen Steuerzahler. Solange sie aber 240 Millionen Euro pro Jahr zahlen und man so jeden Kontakt mit ihnen meiden kann geht es aber noch….