Autor: Bernd Leitenberger

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Navigation von Raumsonden – Teil 2

So, die Idee für den heutigen Blog habe ich von einem Kommentar den es letzte Woche gab, wo sich der Autor über die Genauigkeit der Navigation erstaunt äußerte. Das hat mich zu einem zweiteilligen Artikel über die Navigation von Raumsonden inspiriert. Der erste Teil kam schon gestern raus.

Alleine durch die Vermessung des Funksignals kann man also feststellen, wo sich die Raumsonde befindet. Innerhalb der sechziger Jahre machte die Technik enorme Fortschritte. Lag die Unsicherheit der Raumsondenposition bei einem Mars oder Venusvorbeiflug 1960 noch bei rund über 10.000 km, so war es ein Jahrzehnt später rund 1000 km. Dadurch sank die Vorbeiflugdistanz auch ab. Bei Mariner 2 waren es noch 35.000 km und bei Mariner 6+7 nur noch 3.500 km. Da man nicht riskieren will, dass die Raumsonde auf den Planet aufschlägt, musste man einen Sicherheitsabstand der mindestens so hoch, wie die Unsicherheit in der Position war, einhalten. Weitere Verbesserungen waren abzusehen, was erst das flapsig als planetarisches Billard bezeichnete Swing-By ermöglichte. (mehr …)

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Navigation von Raumsonden – Teil 1

So, die Idee für den heutigen Blog habe ich von einem Kommentar den es letzte Woche gab, wo sich der Autor über die Genauigkeit der Navigation erstaunt äußerte. Das hat mich zu einem zweiteilligen Artikel über die Navigation von Raumsonden inspiriert. Der zweite Teil folgt dann morgen.

Laien staunen immer wieder über die Genauigkeit, mit der Raumsonden gesteuert werden. Diese Tatsache wird auch vom JPL gerne dramatisch dargestellt. So wirkt sich eine Abweichung bei Voyager 2 von 1 km bei Uranus eine um 14.000 km verschobene Passagedistanz bei Neptun. Andere gerne benutzte Vergleiche sind der Golfball, der über 300 m geschlagen genau das Loch trifft. Nur dieser Vergleich ist falsch.

Fangen wir zuerst einmal mit einer historischen Betrachtung an. In den Anfangszeiten der Raumfahrt hatten die Raumsonden noch keine Triebwerke zur Änderung der Umlaufbahn. Da die Raketen damals noch größere Fehler im Einschuss auf die Zielbahn aufwiesen, waren sehr große Passagedistanzen normal. Hier eine Liste von Abweichungen: (mehr …)

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Terraforming Mars – Teil 3, nur noch ein paar kleinere Probleme…

Nachdem ich mich in den ersten beiden Teilen damit auseinandergesetzt habe, dass es wahrscheinlich nicht möglich sein wird, die Atmosphäre soweit umzugestalten, dass der Mars bewohnbar wird und er dann auch noch recht wenig Wasser für ein gemäßigtes Klima hat, will ich heute noch einige Dinge ansprechen, die genauso wichtig sind.

Langfristige Bahn- und Klimaänderungen

Mars ist ein kleiner Planet, nahe Jupiter, und er hat noch kleinere Monde. Dies hat zwei Folgen. Zum einen stört die Anziehungskraft von Jupiter seine Umlaufbahn. Die Exzentrizität schwankt. Es gibt einen Zyklus, der eine Periode von 1,7 Millionen Jahre hat. Dazu kommt ein zweiter Zyklus. Mit einer Periode von 2,5 Millionen Jahren schwankt die Neigung der Rotationsachse. Unser Mond stabilisiert die Neigung der Rotationsachse der Erde. Die kleinen Marsmonde können dies nicht. (mehr …)

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Am Markt vorbei entwickelt

Es waren einige ohne viel Neues von SpaceX. Wie immer wenn sie tatsächlich was arbeiten müssen, kündigen sie nichts an. Nun soll in einigen Wochen endlich der erste Versorgungsflug beginnen. (Bei der Pressekonferenz zu COTS 2/3 im Mai war noch von August die Rede) Er wird nach NASA-Langzeitplanung 1268 kg Fracht zur ISS bringen. Eventuell ändert sich da noch was kurzfristig, aber wahrscheinlich nicht viel. Warum es nur 1268 und nicht 6000 kg sind wie von SpaceX als Nutzlast angegeben? Nun Zeit mal zu untersuchen, wie das Unternehmen sich auf die Märkte ausrichtet die sie umkrempeln will. (mehr …)

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Positive und negative Redundanz

Als sie Space Task Group (STG) gegründet wurde, um das Mercury Programm zu imitieren war auch klar, dass man eine Trägerrakete brauchte. Für die orbitalen Flüge gab es nicht viel Auswahl, die einzige Trägerrakete die dafür geeignet war, war die Atlas, die 1958, als die Planung begann, selbst noch in der Erprobung war. Die Atlas war die neueste Interkontinentalrakete der US-Air Force und damit waren auch die Zuständigkeiten geklärt. Die USAF würde die Atlas stellen und auch starten. Sie wehrte sich dagegen, dass man ihren Träger modifizierte. Im Prinzip bekam die Atlas nur ein neues Lenksystem, das das autonome, aber fehleranfällige ersetzte. Dazu kam ein System zum Erkennen von Abweichungen, das bei Mercury aber noch nicht den Fluchtturm auslöste, sondern nur einen Fehler signalisierte. Man befürchtete, dass dieses System selbst nicht zuverlässig genug sei und wollte die volle Kontrolle haben. Erst als sich bei den Flügen zeigte, dass die Atlas durchaus nicht die zuverlässige Rakete war, welche die Air Force versprach, wurde nachgebessert. Intern rechnete man nur einer Zuverlässigkeit von 0,75 Mitte 1961 und 86% ein Jahr später. Trotzdem waren Änderungen nur nach Fehlstarts durchsetzbar.  So scheiterte Mercury Atlas 1, als die obere Struktur nahe des Punktes der maximalen aerodynamischen Belastung kollabierte. Die folgenden erhielten zuerst eine Verstärkung im oberen Teil (belly Band), später wurde die Struktur aller Atlas auch für unbemannte Programme verstärkt. MA-3 wurde gesprengt, weil sie ihr Rollprogramm nicht ausführte. Der Fehler lag im Autopilot. Die genaue Fehlerursache wurde nie gefunden, aber erst jetzt wurde der Autopilot durch einen zweiten ergänzt um Redundanz zu haben. (mehr …)

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