Jupiterforschung on the Fly

Jupiter nimmt eine Sonderstellung im Planetensystem ein. Er ist der Planet, der am stärksten eine Raumsonde beschleunigen kann, er ist aber trotzdem von allen Riesenplaneten noch am einfachsten zu erreichen. Wünschenswert wäre zwar aus energetischen Gründen, dass er noch näher an der Erde wäre. Nur für uns wäre, das wohl nicht so wünschenswert.

Jupiter ist eine Art Sprungbrett im Sonnensystem. Bedingt durch seine Masse kann er eine Raumsonde stark beschleunigen, sodass sie das Sonnensystem verlassen kann oder einen Zielplaneten viel schneller erreicht. Alternativ kann er die Bahn um 90 Grad umlenken, sodass die Sonde nun die Pole der Sonne überfliegt oder den sonnenfernsten Punkt soweit absenken, dass eine Raumsonde in die Sonne stürzt. Würde man diese Manöver ohne Jupiter durchführen, dann bräuchte man erheblich mehr Treibstoff.

Mehr noch: Bei jedem Planeten kann man den Energieerhaltungssatz zum Vorteil ausnützen. Das Paradoxon das dabei entsteht ist, dass wenn man beim Passieren eines Planeten ein Raketentriebwerk zündet und um 1 km/s beschleunigt wenn man im Unendlichen ist, man mehr als 1 km/s gewonnen hat. Das klingt paradox, liegt aber daran dass die Energie im Quadrat ansteigt und wenn die potentielle Energie die durch die Gravitationskraft des Planeten zuerst addiert wird wieder abgezogen wird, so verbleibt mehr Restenergie als wenn 1 km/s ohne die potentielle Energie addiert wurde. So kann man durch einen Antrieb bei Jupiter noch stärker beschleunigen oder abbremsen.

Auf der anderen Seite ist Jupiter auch ziemlich groß. Von der Erde aus hat einen Durchmesser von 48 Bogensekunden. Das ist zwar dreißigmal kleiner als der Mond, aber selbst in kleinen Teleskopen ist er mehrere Monate bevor eine Raumsonde ihn erreicht bildfüllend. Die Grenze des Magnetfelds wird auf der sonnenzugewandten Seite auch etwa einen Monat vor der Passage passiert. Auf der Rückseite kann sich der Schweif bis zum Saturn erstrecken.

Auf der anderen Seite kann sich eine Raumsonde nahe des Jupiters nur kurze Zeit aufhalten. Die verschiedenen Projekte für Europa-Orbiter gehen maximal von einigen Monaten bei Europa aus. An einen Io Orbiter ist gar nicht erst zu denken.

Nun ist die Galileomission ja im wesentlichen gescheitert. Juno wird vor allem die Umgebung Jupiters erforschen, also sein Magnetfeld und die Strahlengürtel. Ansonsten gibt es seit Jahrzehnten Pläne für weitere Nachfolgemissionen, sowohl auf ESA wie NASA Seite. Sowohl Orbiter die wie Galileo den Mond umrunden sind geplant, wie auch Orbiter die Europa kartieren sollen.

Die Frage ist: Gehts nicht auch einfacher? Gerade weil Jupiter ein Sprungbrett ist, eignet er sich für einige Missionsszenarien:

Vorbeiflugsonden zu Neptun und Uranus: Beide Planeten sind wahrscheinlich für Orbiter in den nächsten Jahrzehnten unerreichbar. Man benötigt dazu entweder enorm viel Zeit um hinzukommen oder muss viel Energie bei der Ankunft vernichten. Vorbeiflugsonden scheinen daher noch der sinnvollste Ansatz sein. Vorbeiflugsonden könnten auch Atmosphärenkapseln mitführen. Jupiter kann die Raumsonden rapide beschleunigen und wegen seiner Natur (er ist auch ein Gasplanet) kann er durch die gleichen Instrumente untersucht werden. Es gibt zu Neptun und Uranus jeweils alle 12-13 Jahre ein Startfenster, bei dem Jupiter günstig steht. Will man zu Saturn aufbrechen (alle zwanzig Jahre gibt es hier ein Startfenster), so kann Jupiter die Reise um 1-2 Jahre verkürzen. Dazu kommen dann noch Missionen die das Sonnensystem verlassen müssen, z.B. um das interstellare Medium zu erforschen oder Orbiter über die Sonnenpole und Sonden, welche in die Sonne stürzen.

Würde man jede dazu nutzen die Jupiterforschung voranzubringen, wozu dann auch nahe Vorbeiflüge an den galileischen Monden gehören, dann würde in der Summe die Meßzeit von Galileo erreicht oder überschritten werden. Ja mehr noch durch die verschiedenen Ein/Austrittsrouten sind die Missionen flexibler als Galileo, deren Orbitalebene fest lag. Der Vorteil verschiedener Missionen ist, dass Instrumente weiterentwickelt oder ausgetauscht werden können, wodurch man mehr Informationen als von Galileo oder einer einzelnen Jupitermission erhält.

Natürlich wäre eine dezidierte Jupitermission wünschenswert. Doch seien wir mal ehrlich: seit Galileo warten wir auf eine, und alle Pläne werden regelmäßig weiter in die Zukunft projiziert. Besonders schade finde ich dabei, dass man die Chance ausließ, Juno mit einem wirklich leistungsfähigen Kamerasystem auszurüsten. Nichts gegen die Junocam, aber ein Nachbau der Abstiegskameras die bei Marsraumsonden nur einige Aufnahmen beim Abstieg machen sollten mit Weitwinkelobjektiv und Bayer-Pattern auf dem Chip kann wohl kaum mit einem Teleskop, einem großen Chip und einem Filtersystem bis zum Nah-IR konkurrieren.

Aber wahrscheinlich gehts Jupiter wie der Venus: Solange man nicht über Mikroben spekulieren kann wie beim Mars (auch wenn die wenigsten Wissenschaftler glauben dass man auf dem Mars welche finden wird), erscheint er uninteressant.  So gesehen sollte man direkt die Idee eines Ozeans voll von Leben unter Europas Eisedecke pushen….

One thought on “Jupiterforschung on the Fly

  1. Jupiter ist auch Sprungbrett für andere Missionstypen
    wie ESA Ulysses Sonde, die nutze Jupiter Schwerkraft um in eine Polaren Orbit um die Sonne zu erreichen.
    Es gibt vorschlage für Sonden die extrem nahe an die Sonne fliegen (unter 0.29 astronomische Einheiten)
    Um das zu erreichen geht mit Umweg über Jupiter, was weit weniger Treibstoff verbraucht als Direkt Hinflug.

    Ich finde die Juno Mission sinnlos, was mehr ein Wettersatellit als Forschungssonde ist.
    eine Cassini 2 Mission zu Jupiter wahre sinnvoller
    hier mit eine Ballongsonde für die Jupiter Atmosphäre
    und Ähnliche Orbiter für Uranus und Neptun

    Doch die Realität sieht anders aus:
    die US Regierung machte Vorschlag das 2013 NASA minimal budget um ZWANZIG Prozent kurzen !
    Das Opfer wahre die Planet Forschung mit Sonden wie Exo Mars
    Schlimmer: Die Kürzung wurde NASA zusammen Arbeit mit ESA und DLR beenden
    weil die NASA keine Europäische Instrumente kaufen kann.
    quelle:
    http://www.marsdaily.com/reports/NASA_budget_will_axe_Mars_deal_with_Europe_scientists_999.html

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