Monat: Mai 2009

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 µm 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

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Neben den klassischen Raumsonden, die einige Hundert Kilo wiegen oder gar einige Tonnen, gibt es immer wieder die Idee auch viel kleinere Raumsonden zu bauen. Es stellt sich dann immer das Kosten/Nutzen Verhältnis. Instrumente sind nicht beliebig verkleinerbar, kleinere Sendeantennen und eine geringere Sendeleistung (durch niedrigere Leistung der Solarzellen) bewirken kleine Datenraten. Auf der anderen Seite hat man Entwicklungskosten und Startkosten die nicht im gleichen Maße veringerbar sind. So ist eine kleinere Rakete meistens pro Kilogramm Nutzlast teurer als eine große. Trotzdem habe ich mir mal selbst eine Aufgabe gestellt und zwar eine anspruchsvolle.

Ist es möglich eine Raumsonde zu Jupiter zu starten die nicht teuer ist und trotzdem noch nützlich? Dazu muss man natürlich definieren was "nicht teuer" ist. Ich habe dies dahingehend definiert:

• Preiswerter Raketenstart (Dnepr, Rockot oder Ariane 5 Sekundärnutzlast)
• Keine RTG (extrem teure Energiequelle)

Ich habe mich mal für eine Sekundärnutzlast einer Ariane 5 in den GTO Orbit entschieden (maximal 600 kg). Kann man da überhaupt noch nennenswert Nutzlast zum Jupiter bringen? Ja, aber nicht auf direktem Weg. Mein Konzept sieht folgendes vor:

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Ich habe mal versucht Daten zusammen zu tragen, und zwar über die Kosten von Raumsonden. Tabelle Nummer 1 enthält die Kosten von Marssonden, zusammen mit ihrem Startjahr:

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