Jupiter

Die beiden Stiefkinder im Sonnensystem – Teil 1

… sind Uranus und Neptun. Alle anderen Planeten wurden und werden von Orbitern umrundet, nur diese beiden nicht. Das ganze hat natürlich einen sehr einfachen Grund: ein Orbiter ist heute noch eine technische Herausforderung. Das liegt an der großen Entfernung von der Sonne. Will man sie auf einer schnellen Bahn erreichen, also in ein paar Jahren so ist die Ankunftsgeschwindigkeit so hoch, dass sie mit chemischen Treibstoffen nicht reduzierbar ist. Auf einer langsamen Bahn dauert die Reise zu lange (15 bzw. 30 Jahre). Doch selbst dann ist die Nutzlast gering und viel mehr als rund 1000 kg können auch die größten Trägerraketen nicht zu Uranus und Neptun transportieren.

Natürlich gibt es Alternativen. Doch für diese muss noch viel Entwicklungsarbeit geleistet werden. Das eine sind Mini-Orbiter die sich zu den Planeten hochspiralen und einen Ionenantrieb gespeist von RTG mitführen. Mehr als wenige Hundert Kilo dürfen die nicht wiegen. Das zweite ist das Aerocapture wo man in die Atmosphäre eintaucht und innerhalb von wenigen Minuten einige Kilometer Überschussgeschwindigkeit abbaut. ein Manöver, das so noch nicht probiert wurde und ohne Kenntnis über Druck- und Temperaturverlauf sehr riskant ist. (mehr …)

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Stiefkind Galileische Monde

Am Freitag startete Juno zum Jupitersystem. Vielleicht hat der eine oder andere sich schon gewundert, warum es keine Seite zu dieser Raumsonde bei mir gibt. Die Antwort ist sehr einfach: weil ich bisher zu wenig dazu gefunden habe. Vielleicht ist es jetzt nach dem Start etwas mehr, aber es sieht noch nicht so aus, zumindest in der Art, wie ich es gewohnt bin, also detaillierte Beschreibungen der Instrumente und der Raumsonde. Das ist auch so beim MSL, es hat sich da doch vieles in den letzten Jahren verschlechtert. Es war schon bei Phoenix und Dawn so. Dort konnte ich das noch auffangen, weil bei Dawn ausländische Partner beteiligt waren und es von Ihnen detailliere Informationen gab und bei Phoenix, weil sie praktisch die eingelagerte und instrumentell aktualisierte 2001 Landemission war, über die ich noch Infos hatte. Aber das es bei der NASA nun deutlich weniger Infos gibt, ist nicht das heutige Thema, sondern, das man bei der Sonde meiner Meinung nach etwas versäumt hat. (mehr …)

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Juno – die verpasste Chance

Wenn im August die Jupitersonde Juno startet, dann ist diese aus vielerlei Hinsicht etwas besonderes. Das für viele außergewöhnlichste ist es, dass sie die erste Sonde ist, die bei Jupiter noch mit Solarzellen auskommt – dort kommt im Mittel nur ein 27-stel des Lichtes an das im Erdabstand Solarzellen antreibet. Rosetta erreicht zwar auch fast diese Distanz, doch ist sie dann nur im Schlafmodus, während Juno aktiv sein wird.

Für mich außergewöhnlich ist, dass es die erste Raumsonde in dieser Preisklasse ohne leistungsfähiges Kamerasystem seitens der USA ist. Es gab schon vorher Raumsonden der NASA ohne Kamera, doch waren diese welche, die entweder den interplanetaren Raum erforschten (wie die Pioneers), oder es waren preiswerte Raumsonden und technische Gründe verhinderten die Verwendung leistungsfähiger Kameras wie bei Lunar Prospektor durch die Rotation und das kleine Budget. (mehr …)

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Heliopause

HeliopauseHeute mal wieder eine Idee für eine spekulative Sonde. Eine Sonde welche die Grenze des Einflussbereichs der Sonne zum intergalaktischen Medium erforschen soll. zur Erklärung: Die Sonne sendet laufend einen Strom von Protonen und Heliumkernen aus. Diese verlassen mit hoher Geschwindigkeit (einige 100 km/s) das Sonnensystem mit steigender Entfernung wird die Dichte kleiner und nimmt ab und erreicht schließlich die des galaktischen Mediums. Es gibt dann eine Zone in der der Sonnenwind auf das galaktische Medium prallt und eine Schockzone, bevor dahinter das intergalaktische Medium beginnt. Wo diese Zone beginnt ist offen. Sie hängt auch von der Richtung ab (in Bewegungsrichtung der Sonne wird sie zusammengedrückt, dahinter auseinander gezogen und der Aktivität der Sonne ab. Schätzungen belaufen sich zwischen 100 und 150 AE (AE: Astronomische Einheit = mittlere Entfernung der Erde von der Sonne). Starke Sonnenaktivität führt zu einem verstärkten Aufprallen von Teilchen auf das Medium, was dann Radiowellen erzeugt. Aufgrund der Reisegeschwindigkeit und bekanntem Ausbruchszeitpunkt kann man dann bei einem solchen Ereignis berechnen wo die Zone aktuell liegt. Voyager 1+2 haben schon erste Anzeichen vermeldet, dass sie sich der Zone nähern. Wie das galaktische Medium dahinter aussieht weis keiner. Im Prinzip ist das wie wenn die ersten Sonden das Erdmagnetfeld verließen und denn interplanetaren Raum erforschen, nur braucht man Jahrzehnte um in diese Zone zu gelangen (selbst Pluto ist nur rund 38 AE von der Sonne entfernt).

Bei Voyager 1+2 ist das ein Bonus, denn die Raumsonden sollten niemals so lange arbeiten. Doch warum nicht eine Raumsonde konstruieren die direkt das Medium erforscht? Eines ist klar: Sie muss irrsinnig schnell sein, denn selbst Voyager haben die Heliopause, also den Grenzbereich nach fast 33 Jahren noch nicht erreicht.

Daher mein Vorschlag für eine solche Sonde. Damit sie maximal beschleunigt wird muss man einige Tricks anwenden. Zuerst mal zur Sonde selbst. Diese benötigt nur Teilchen- und Wellenexperimente gedacht ist an folgende Architektur: (mehr …)

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Sind mit RTG’s oder SLA im äußeren Sonnensystem Ionenantriebe möglich?

Diese Frage stellte Martin Rosenkranz in einem Kommentar Ich habe mich damit ja schon vor Jahren befasst. Eher gesagt, ich habe das aufgegriffen was andere durchgerechnet haben. Sie kamen zu dem Schluss, dass es geht. Voraussetzung sind sehr kleine Sonden, sodass selbst die schwache Leistung von RTG über Jahre hinweg ausreicht eine Raumsonde gravierend im Kurs zu beeinflussen.

Zeit hat man – Die Missionen der NASA werden auf eine normale Transferbahn zum Planeten geschickt und dann langsam abgebremst, genauer gesagt das Apohel langsam angehoben, bis man sich von dem Planeten einfangen lassen kann. Bei Jupiter, Saturn und Neptun kann ein Vorbeiflug an einem Mond dann auch noch etwas Energie einsparen. Dort angekommen kann man mit Ionentriebwerken auch den Orbit ändern. Zeit genug dafür hat man ja.

Nun, bei meiner Untersuchung von leistungsfähigen Solarkonzentrator-Arrays bin ich darüber gestolpert, das ein heute als Prototyp schon verfügbarer SLA (Stretched Lens Array) mit 300 W/m² bei Jupiter mehr Leistung pro Gewicht liefert als ein RTG. Bei den 500 W/kg SLA, die bald verfügbar sind, ist dies bei Saturn der Fall. Damit sollten diese Missionen auch mit SLA möglich sein und ich will dies mal verdeutlichen.

Mein Szenario knüpft da an wo ich eine Mission zu Jupiter schon mal berechnet hatte. Sie geht davon aus, dass eine Nutzlast von 2200 kg von der Vega in einen 500 km Erdorbit gebracht wird und dann mittels eines SLA bis in 250 Millionen km Entfernung beschleunigt wird: (mehr …)

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