Jupiter als Sprungbrett im Sonnensystem

Ich habe das heutige Thema sicher schon mal im Blog erwähnt, aber ich will es heute mal konkreter machen.

Im Prinzip funktioniert das Swing-By an Jupiter wie bei anderen Planeten. Der Planet zieht eine Raumsonde an, sie passiert ihn an einem nächsten Punkt und verlässt seine Einflusssphäre wieder. Der wesentliche Unterschied ist Jupiters Masse. Er ist 318-mal massereicher als die Erde und die Möglichkeiten, die er bietet, sind daher viel größer als bei einem Vorbeiflug an Venus oder Mars. Eine Raumsonde hat im Prinzip drei Möglichkeiten, von denen zwei auch kombiniert werden können. Continue reading „Jupiter als Sprungbrett im Sonnensystem“

Startfenster zu den äußeren Planeten

Bei meinem Beitrag über die SLS schlug Gerry einen Uranus/Neptun Orbiter als SLS Nutzlast vor und fragte mich ob das möglich ist. Das hat nun weniger etwas mit der Nutzlast der SLS zu tun als vielmehr mit den Startfenstern. Bei zwei Himmelskörpern kann man das Intervall einer Opposition oder Konjunktion also zweier ausgezeichneter Planetenstellungen aber auch jeder anderer Stellung sehr einfach berechnen es gilt:

1/Zeitdifferenz = 1/Umlaufszeit11/Umlaufszeit2

Bildet man den Kehrwert, so hat man den Abstand zwischen zwei Startfenstern. Kennt man eines so kann man jedes folgende errechnen. Das ist mit zwei Zahlen, die man auch im Kopf ausrechnen kann leicht zu beweisen: Nehmen wir an die Umlaufszeit1 seien 3 Jahre, die Umlaufszeit2 4 Jahre, dann kann man durch Überlegen herausbekommen, dass nach 12 Jahren der eine Planet genau 4 Umläufe absolviert hat und der andere 3. Genau dasselbe kommt auch bei der Rechnung heraus. Continue reading „Startfenster zu den äußeren Planeten“

Wie kommt JUICE zu Jupiter

Die nächste ESA „Cornerstone“ Mission ist JUICE, eine Raumsonde die über mindestens drei Jahre Vorbeiflüge an Europa, Ganymed und Kallisto machen soll und schließlich in einen Orbit um Ganymed einschwenken soll. Noch gibt es wenig über die Raumsonde, sie scheint nach der Abbildung mit Solarzellen zu arbeiten, was inzwischen ja möglich ist – leichtgewichtige und für den Betrieb bei Jupiter qualifizierte Solarzellen gibt es ja. Die Kosten betragen 850 Millionen Euro – teurer als eine Mars oder Venussonde, aber immer noch billiger als Exomars.

Mit schuld daran ist dass man zum Start eine Ariane 5 braucht – das verwundert nicht, denn auch Juno benötigte die leistungsstärkste Atlas Version, Cassini die Titan 4B und Galileo wäre sogar auf die Shuttle Centaur G Prime angewiesen gewesen.

Zeit also wieder für einen Grundlagenartikel. Ich will die Mission dieser Raumsonde mal aufgreifen um zu zeigen wie JUICE zum Jupiter kommen kann. Es gibt da einige Möglichkeiten. Continue reading „Wie kommt JUICE zu Jupiter“

Raumfahrträtsel 11

Mariner 10 Aufnahme der VenusDie erste Raumsonde die ein Swing-By Manöver durchführte war Mariner 10. Zwar startete Pioneer 11 vorher, doch als sie bei Jupiter ankam und dort das zweite Fly-By durchführte, war Mariner 10 schon an der Venus vorbeigeflogen.

Ich will nicht die Grundlagen des Fly-By oder Swing-By erläutern. Das habe ich an anderer Stelle getan. Das Grundprinzip ist, dass ein Vorbeiflug an einem Planeten die Bahn eines Himmelskörpers krümmt. Relativ zum Planeten behält die Raumsonde ihre Geschwindigkeit. Durch die Bahnkrümmung und die Eigengeschwindigkeit des Planeten wird aber die solare Bahn verändert.

Beobachtet wurde das schon bei den ersten Raumsonden. Mitte der sechziger Jahre war es erstmals möglich die Bahnen zu berechnen die resultierten und damit zu planen eine Raumsonde von einem Planeten zum nächsten zu schicken. Doch bis dies in praktisch umsetzbar wurde vergingen noch einige Jahre. Das erste war dass die Lebensdauer der Raumsonden zu steigern – Mariner 2 fiel kurz nach dem Vorbeiflug aus. Doch Mariner 4 arbeitet noch zwei Jahre nach dem Start. Das zweite war es eine Bahn mit hoher Genauigkeit zu erreichen: Ein Fehler beim Vorbeiflug von 1 km bewirkt typischerweise eine Bahnabweichung von über 1.000 km beim nächsten Ziel. Bei den ersten Raumsonden war man froh wenn man einen Zielpunkt auf 10.000 oder 1.000 km genau erreichte. Beim Swing-By musste mit den damals vorhanden Treibstoffvorräten dies auf unter 100 km gesteigert werden. 1969 gelang dies bei Mariner 6+7. Continue reading „Raumfahrträtsel 11“

New Horizons hat Jupiter passiert

IoNew Horizons hat gestern den nächsten Punkt ihrer Bahn zu Jupiter passiert – 2.26 Millionen km von ihm entfernt, außerhalb der Bahn aller vier großen galileischen Monde. Diese Bahn war nötig, weil Jupiter zwar die Sonde beschleunigen sollte (trotz dieser Entfernung um 3.83 km/s) und damit die Reisezeit zu Pluto, dem eigentlichen Ziel der Sonde um 3 Jahre verkürzen sollte, aber die Bahn nicht nennenswert beeinflussen dürfte. (Siehe Grafik weiter unten). Wenn man eine Sonde zu einem Planeten sendet, dann verbiegt er die Bahn, er krümmt sie. Im Extremfall kann Jupiter z.B. eine Bahn so krümmen, dass die Sonde danach in die Sonne rast – ein Manöver das schon einmal für eine Sonnensonde überlegt wurde). Da Pluto steht aber 2007 so ungünstig hinter Jupiter, dass man die Bahn nicht wesentlich krümmen konnte. Wäre die Sonde erst dieses Jahr gestartet (diese Möglichkeit bestand auch), so hätte sie sogar Jupiter gar nicht passieren können, da sie sonst nicht zu Pluto gelangt. In den letzten Jahren stand Jupiter deutlich günstiger so dass man sich ihm besser nähern konnte und dabei sogar die Reisezeit noch weiter verkürzen (bis auf 7 Jahre zu Pluto anstatt 9.5 wie bei New Horizons).

Aufgrund der Entfernung gibt es nur mäßig aufgelöste Bilder der galileischen Monde (Jupiter ist so groß, dass er schon vor ein paar Wochen das Blickfeld von LORRI, der hochauflösenden Kamera ausfüllte). Veröffentlicht wurden bislang wenige Bilder mit großer Zeitverzögerung. Das Bild links ist eines von Io, aus der nächsten Distanz gemacht. Es zeigt zum einen Io mit den Vulkancalderen (die dunklen Punkte im Bild) und daneben Io in einer überbelichteten Aufnahme, bei der man die Wolke eines Ausbruchs deutlich erkennen kann. Damit man einen Eindruck von der Empfindlichkeit der Kamera hat: Die normale Io Aufnahme hat eine Belichtungszeit von 1/300 sec. Und dies bei einem Objekt das 25 mal weniger Licht abgibt (durch die größere Entfernung von der Erde) als der Mond. Auf der Erde würde das also einer Belichtungszeit von 1/8000 Sekunde entsprechen – Wenn ihre Digicam nun 1/100 Sekunde belichtet liegt dies nicht nur an den verbesserten Detektoren and Bord von New Horizons, sondern eher, dass ein Pixel etwa 12 x 12 m groß ist, während es bei ihrer Digicam eben 2-3 m sind – 4-6 mal kleiner = 16-36 mal weniger Licht (nun wissen sie warum sich der Autor zu seinem Geburtstag Anfang Februar eine 3 MP Kamera gekauft hat und keine 6 MP)… Continue reading „New Horizons hat Jupiter passiert“