Könnte JUICE mit Ionenantrieb zum Jupiter gelangen?

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Ich arbeite gerade an einem Artikel über die ESA-Raumsonde JUICE. Wie die NASA Mission zu Jupiter, Europa Clipper, gelangt sie durch zahlreiche Swing-By Manöver zu Jupiter. Der Grund ist relativ einfach: keine Trägerrakete, die verfügbar ist, würde die Sonde direkt zu Jupiter befördern können. Die Reise dauert aber lange, mindestens 7,6 Jahre, sollte, wie ich einer neueren Veröffentlichung entnehme, der Start von Mai/Juni 2022 auf September/Oktober 2022 verschoben werden, so könnten es sogar zwei Jahre mehr sein.

Ich will in diesem Blog erkunden, ob es nicht auch mit meinem Lieblingsantrieb, dem Ionenantrieb ginge und wenn möglich schneller. „Erkunden“, weil ich den Blog parallel zum Rechnen schreibe, also jetzt am Anfang noch nicht weiß, wie es ausgeht. Continue reading „Könnte JUICE mit Ionenantrieb zum Jupiter gelangen?“

Die Erforschung Jupiters mit Raumsonden und JUICEs Mission

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Es gab bisher wenige Sonden zu Jupiter, das liegt zum einen an der Entfernung die eine hohe Startgeschwindigkeit nötig macht und so die Trägerrakete verteuert, aber auch an der hohen Belastung durch den Strahlengürtel und die geringe Sonneneinstrahlung die früher RTG als Energieversorgung nötig machte. Bisher gab es nur zwei Sonden, die in einen Orbit um Jupiter einschwenkten und fünf weitere die ihn passierten.
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Der Jupiter Kommunikations-Orbiter

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Das Nachdenken über „Galileo 2“ brachte mich auf den heutigen Blog. Damals war einer der Vorschläge als man die Hauptantenne nicht ausfalten konnte einen Kommunikationssatelliten hinterher zu schicken. Man hat es nicht weiter verfolgt. Aus naheliegenden Gründen. Wenn der Kommunikationsorbiter die Fähigkeiten von Galileo haben, sollte dann käme nur ein Satellit mit derselben Hauptantenne infrage also ein TDRS. Doch der wiegt genauso viel wie Galileo selbst. Die Sonde bräuchte also wiederum 7 Jahre, um Jupiter zu erreichen – wenn man ein geeignetes Startfenster findet. Galileo hatte schließlich auch noch drei Vorbeiflüge zu absolvieren. Zudem setzt er auch denselben Antennentyp ein, das Entfalten hätte also auch da nicht klappen können.

Nun sind zwei Missionen zu Jupiter geplant. Brauchen die einen Kommunikationsorbiter? Eigentlich nicht. Beide Missionen haben ihr eigenes Kommunikationssystem. Aber wenn man es genauer anschaut, dann schon. Der wichtigste Grund: JUICE und Europa Clipper werden viele Manöver im Jupitersystem durchführen. Das ist ein Unterschied zu Galileo, wo es nur kleine Kurskorrekturen gab. JUICE will schließlich in eine Umlaufbahn um Ganymed einschwenken und Europa Clipper 45 Vorbeiflüge an Europa durchführen. Damit die in einer tolerierbaren Zeit möglich sind, muss auch hier der Kurs massiv geändert werden. Der Preis: Die Raumsonden bestehen größtenteils aus Treibstoff. Bei JUICE beträgt die Trockenmasse 1800 kg, die Startmasse 5.264 kg. Bei Europa Clipper sieht es günstiger aus: 3.254 kg Start und 2.072 kg Trockenmasse. Doch beide Raumsonden haben nur kleine Sendeantennen. Es gibt dazu Gründe. Zum einen erhöhen große Antennen natürlich das Gewicht. Beide haben massive Antennen. Das Zweite sind die Sender. Sie haben einen hohen Stromverbrauch. Bei einem Wirkungsgrad von 30-40 % braucht ein 30-Watt-Sender eine Eingangsleistung von 80 – 90 Watt, was bei Juno schon ein Fünftel der Gesamtenergie ist.

Die Idee: Man strippt die Sendesysteme der beiden Sonden herunter und spart so Gewicht. Stattdessen baut man einen (relativ) einfach gebauten Satelliten, der immer in sicherer Entfernung von Jupiter bleibt. Er empfängt die Signale und hat eine große Sendeantenne und kann sie dann zur Erde übertragen. In sicherer Entfernung (jenseits von 17 Jupiterradien = 1.213.600 km) ist die Strahlenbelastung so klein, dass man dort lange einen Satelliten betreiben kann. Wahrscheinlich länger als die beiden Raumsonden, sodass er auch für zukünftige Missionen zur Verfügung steht. Continue reading „Der Jupiter Kommunikations-Orbiter“

Die Lösung für ein überflüssiges Problem: Jupiter oder die Sonne?

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Seit Längerem suche ich nach der idealen Auslegung einer Sonde, die möglichst schnell das Sonnensystem verlassen soll. Früher dachte ich daran möglichst schnell die Heliopause zu erreichen und zu überschreiten für die Voyager 1+2 rund 40 Jahre brauten. Mittlerweile gäbe es mit den Kuipergürtelobjekten als weitere Ziele. Das hat wieder einige Umbauarbeiten in meinem Programm ausgelöst und das ist dann wie die Renovierung eines alten Gebäudes (die erste Version ist noch datiert von 1987, also älter als mancher Blogleser und lief noch auf einem Z80 Prozessor): Eine Änderung zieht die nächste hinter sich, sodass ich da noch eine Weile arbeiten werde. Continue reading „Die Lösung für ein überflüssiges Problem: Jupiter oder die Sonne?“

Die Lösung für ein überflüssiges Problem: Bringt der Mars etwas für eine Jupitersonde?

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Auch heute wieder ein Blog, in dem ich ein himmelsmechanisches Problem untersuche. Es geht um die Raumsonde Galileo im Speziellen und eine Möglichkeit im Speziellen.

Ursprünglich sollte Galileo schon 1982 starten. In diesem Startjahr wäre es möglich gewesen, die Raumsonde an Mars vorbeifliegen zu lassen. Dies sollte einen Kilometer pro Sekunde bei der Startgeschwindigkeit einsparen. Ich fand das übertrieben und habe mich des Problems mal angenommen.

Zuerst mal zu den Umständen: Continue reading „Die Lösung für ein überflüssiges Problem: Bringt der Mars etwas für eine Jupitersonde?“