Ein vernünftiges unbemanntes Planetenerforschungsprogramm Teil 3

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Nach längerer Pause geht es heute weiter mit Teil 3. Ich baue auf meine Vorgängerteile Teil 1 (Kostenreduktion) und Teil 2 (neue Technologien) auf. Heute geht es um konkrete Missionen die mehr und mehr von der existierenden Technologie zu den möglichen, nur bisher nicht eingesetzten Möglichkeiten wechseln. Ich ordne nicht nach Zeit, sondern nach Zielen.

Sonne

Eine Erkundungsmission zur Erprobung von Solarsegeln: Ziel ist es die Grenze dieser Technologie zu erkennen (wie weit kann man sich der Sonne nähern, bevor die Segel durch die Strahlung geschädigt werden).Das wird genutzt um Instrumente mit zuführen die Teilchen und Magnetfelder messen.

„Sonne in 3D“ besteht aus sechs Raumsonden. Vier entlang der Erdbahn: 45, 135, -135 und – 45 Grad von der Erde entfernt: Dies sind noch konventionelle Sonden, gestartet mit einer Rakete der Sojus/Delta Klasse. Ergänzt werden sie durch zwei Sonden die mittels Ionentriebwerken zuerst den Jupiter anfliegen und von diesem um 90 Grad umgelenkt werden. Bei den ersten beiden Umläufen wird die dadurch erhaltene elliptische Umlaufbahn in eine kreisförmige polare Sonnenumlaufbahn umgewandelt Jede Sonde hat abbildende Teleskope in verschiedenen Wellenlängen und einen Koronographen an Bord. Zusammen erlauben die Raumsonden einen 3D Blick auf die Sonne – während einiger Monate pro Jahr auch auf die Pole.

Merkur

Merkur wird von zwei Sonden besucht werden. Die erste ist eine weitere Sonnensegelmission. Sie soll einen kleinen Orbit zu Merkur bringen, der mittels Radar und IR Kamera nach einem Landeplatz für einen Lander sucht. Da diese Sonde recht schwer sein wird kann für sie auch ein Ionenantrieb infrage kommen. Dem folgt später ein Merkurlander. Auch dieser gelangt mittels Ionenantrieb zu Merkur. Er landet aus einem Orbit heraus chemisch und benötigt dafür große Treibstoffvorräte. In einem Krater in hohen Breiten ist die Temperatur ertragbar, bei tiefen Kratern kommt niemals ein Sonnenstrahl auf den Boden. Ein Rover mit nuklearer Stromversorgung und Scheinwerfern kann dort ohne Problem Monate oder Jahrelang arbeiten. Ein Teil der Sonde muss ein Orbiter sein, da er die Daten zur Erde übertragen muss.

Mond

Derr Mond steht bei mir nicht auf der Prioritätenliste. Er ist vielmehr Spielwiese und Resteverwertung. Spielwiese: Bestimmte neue Missionskonzepte können auf dem Mond in Erdnähe und überschaubaren Zeitskalen erprobt werden bevor man die Sonde zum eigentlichen Planeten schickt. So kann der Merkurlander in einem Mondkrater nahe des Südpols erprobt werden und die Marsbodenprobengewinnung auf dem Mond. Resteverwertung: Instrumente und Sonden die zu anderen Planeten geschickt werden können nachgebaut werden und kostengünstig zur Erkundung des Mondes genutzt werden.

Venus

Die erste Mission wäre hier ein Venusorbiter der noch auf konventioneller Technologie basiert. Auf einer elliptischen Umlaufbahn soll er zum einen die Atmosphäre weiter mit IR Spektrometern und Partikelmessinstrumenten untersuchen und tägliche Aufnahmen der Venus liefern. Er dient aber auch als Kommunikationsrelais für die folgende Mission.

Multi-Venus Abstiegssonde besteht aus einem Bus mit mehreren Landekapseln die mit hoher Datenrate beim Abstieg Aufnahmen der Venus machen. Sie übertragen diese zum Orbiter der sie dann zur Erde überträgt. Damit mehrere Sonden die jeweils etwa 500 kg wiegen transportiert werden müssen werden Bus und Sonden mit Ionentriebwerken in einen Orbit um die Venus transportiert

Venus Mapper ist ein Radarsatellit mit einem hochauflösenden abbildenden Radar. Aufgrund der Auflösung wird eine hohe Datenrate benötigt, die nur mit dem K-Band möglich ist. Auch hier ist wegen der nötigen kreisförmigen Umlaufbahn ein Ionenantrieb vorgesehen.

Mars

Der Mars ist meiner Meinung nach schon gut erforscht und es tummeln sich schon viele Sonden dort herum. Ich sehe nur eine Sonde die sinnvoll wäre. Dies ist die Bodenprobenrückführung zur Erde. Sie besteht aus zwei Teilen: Einem kleineren Mobilen Rover zum Sammeln der Proben und einer Landestufe mit Rückkehrkapsel und einem Orbiter an den angekoppelt wird wenn es zurück zur erde gehen sollen. Der Rover wird separat gestartet und landet nach der Landestufe in deren Nähe. Er soll Bodenproben sammeln und voruntersuchen um interessante zu bestimmen und zur Landestufe bringen und dort verstauen.

Die Landestufe wird mit dem Rückkehrorbiter zuerst in einen Orbit gebracht und dort abgetrennt und landet alleine. Nach zwei Jahren kehrt sie zum Rückkehrorbiter zurück, koppelt dort an und dieser bringt die Bodenproben zur Erde. Aufgrund der Massen von Rückkehrteil und Rückkehrkapsel ist eine sinnvolle Menge von Proben nur mit einer relativ schweren Stufe (Ariane 5 Klasse) und Ionentriebwerk möglich.

Asteroiden

Die letzte Sonnensegelmission ist eine zu den Asteroiden. Aufgrund der Tatsache dass Sonnensegel keinerlei Treibstoff benötigen kann eine Sonde zahlreiche Asteroiden besuchen und diese entweder im Vorbeiflug untersuchen oder jeweils eine kleine Sonde dort absetzen (Umrunden eines kleinen Himmelskörpers mit unregelmäßigem Gravitationsfeld mit Sonnensegeln ist nicht ratsam).

Äußere Planeten

Hier kommen vor allem eine identische Serie von kleinen Raumsonden mit der Kombination aus solarem Ionenantrieb (Flug zum Planeten) und RTG’s für den Ionenantrieb (Abbremsung am Planeten) zum Einsatz. Da hierbei die Masse der Sonde begrenzt ist wiegt jede nur 200-400 kg. Gestartet wird dann mit einer Vega. Geordnete nach steigendem Anspruch erfolgen Missionen zu Jupiter – Saturn einem Trojaner – Uranus und Neptun, eventuell sogar zu Pluto oder Chrion.

Zum Titan kann ein Rover geschickt werden, der direkt landet und auch direkt die Daten zur Erde sendet. Dies könnte ein umgebautes Exemplar des Mars Rovers der Landesonde sein (nukleare Stromversorgung, HGA). Es könnte vorher am Mond erprobt werden.

Zu Jupiter wird eine weitere Sonde gesendet werden, welche die Arbeit von Galileo nachholt, also hochauflösende Aufnahmen der vier großen Jupitermonde. Diese Mission kann eine konventionelle Sonde sein. Die Elektronik soll strahlensicher durch gute Abschirmung werden, da das in Summe einfacher ist als spezielle strahlungsgehärtete Elektronik.

Vielleicht führe ich weiteren Teilen mal einige Sonden aus, mal sehen. Jetzt mache ich mich aber weiter an das Korrekturlesen des ISS/ATV Buchs das ich hoffentlich bald heute das erste mal durch habe. HTML clipboardAuch eine zweite gute Nachricht: Nach zwei Tagen verglichen Versuchen ein Manuskript hochzuladen klappte es heute. Also bitte nicht mehr die aktuelle zweite Auflage kaufen, außer man möchte im Besitz eines raren Fehldrucks sein. (Ich bezweifele aber dass er mal so wertvoll wird wie eine blaue Mauritius).

2 thoughts on “Ein vernünftiges unbemanntes Planetenerforschungsprogramm Teil 3

  1. Es sind vier Sonden die auf der gleichen Bahn die Sonne umkreisen wie die Erde, nur eben an anderen Positionen (mit zweiten STEREO gibt es das schon). Die anderen beiden umkreisen die Sonne auf einer polaren Umlaufbahn (wie Ulysses, nur sollte diese später kreisförmig sein).

    Als Effekt sollte man über einige Monate pro Jahr einen vollständigen Blick auf die Sonne bekommen – auf alle Seiten aber auch auf die Pole.

    Die ersten vier kommen ganz einfach da hin: Auf eine Fluchtbahn schicken die noch etwas Geschwindigkeit übrig hat. Das führt zu einer elliptischen Bahn deren sonnennächster Punkt außerhalb liegt (höhere Umlaufszeit als die Erde) oder innerhalb der Erdbahn (niedriger Umlaufszeit). Über einige Monate entfernen sich so die Sonden von der Erde. Sind sie am Zielpunkt angekommen so wird die Bahn durch eine zweite Zündung wieder zirkularisiert.

    Die polaren Bahnen erfordern von der Erde aus viel höhere Geschwindigkeiten uns sind nur durch ein Jupiter-Swingby zu erreichen.

    Der Empfang ist kein Problem außer für die polaren Sonden die zweimal pro Jahr vor/hinter der Sonne vorbeiziehen wobei deren Radioemissionen den Funkverkehr stören. Doch das gibt es bei allen anderen Raumsonden auch.

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