Mars

Warum Elon Musk zum Mars will

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Kürzlich war ich bei einem Vortrag über das Alphateilchenspektrometer, das 1997 bei der Mars Mission Sojourner als deutsches Experiment (Max-Planck-Institut für Chemie aus Mainz) mitflog, was damals etwas Besonderes war. In der Unterhaltung nach dem Vortrag meinte der inzwischen emittierte Wissenschaftler, dass sich sogar Elon Musk für die Ergebnisse interessiert habe. Er hätte ihn nach einer Veröffentlichung Fragen gestellt. Später habe er von Kollegen beim JPL und der NASA erfahren, dass er versucht habe, dort durchzusetzen, dass auch die 2003 gestarteten großen Rovers ein solches Instrument bekommen.

Das hat mich dann doch interessiert und ich bat ihn um eine Kopie der Veröffentlichung. Das Original ist wie üblich, aber trotzdem nicht weniger ärgerlich, hinter einer Paywall. MaiThinkX hat das mal zum Thema gemacht und ich finde die Folge sehenswert. Also ich habe die Veröffentlichung zweimal gelesen, denn beim ersten Mal fiel mir nichts auf. Es wird eben angegeben welche Elemente man fand und was man daraus für Rückschlüsse für die Mineralogie ziehen kann, denn ein Alphateilchenspektrometer (APXS) bestimmt Elemente und keine Verbindungen. Beim zweiten Lesen schaute ich dann genauer auf die Tabellen und da gab es noch eine Tabelle mit Spurenbestandteilen. Sie stammen nur aus einer Messung und wurden nicht diskutiert. Zum einen, weil die Häufigkeiten zu klein sind und zum zweiten ist eine Messung in der Wissenschaft nichts wert. Es kann ja eine Fehlmessung sein, oder ein Ausreißer, also an einer Stelle ist die Zusammensetzung stark abweichend vom Rest der erkundeten Stelle. (mehr …)

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Die schwere Landung des Starships auf dem Mars (2)

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Ich möchte an meinen Beitrag vor einigen Tagen über die Landung des Starships (https://www.bernd-leitenberger.de/starship.shtml) auf dem Mars eingehen und sowohl auf einige Kommentare eingehen, wie auch neue Aspekte herausarbeiten. Ich habe inzwischen meine Simulation erweitert und kann einige Fälle mehr durchrechnen. Doch ich will auch vermitteln, dass man zu einer qualitativ korrekten Beurteilung auch ganz ohne Simulation auskommt. Gut, etwas muss man rechnen, aber das kann man im Kopf oder auf dem Taschenrechner. Damit fange ich an, und zwar mit der Nutzung von Raketentriebwerken bei der Landung. Beim letzten Test des Starships IFT-10 dauerte die Zündung 15 Sekunden. In der Zeit verbrauchen die Triebwerke, wenn sie alle laufen würden, rund 30 t Treibstoff. Es sind jedoch nur anfangs drei und dann nur noch eines in Betrieb. Die beiden separaten Tanks haben 19 bzw. 17 m³ Volumen, was 21,8 und 7,1 t Treibstoff – zusammen also 28,9 t – entspricht. Auf dem Mars war das Starship nach meinen Simulationen jedoch viel schneller – 1.500 bzw. 2.000 m/s. Da braucht man mehr Treibstoff, und die Brennzeit ist viel länger. Das führt zu einem sich verstärkenden Feedback: mehr Treibstoff macht das Starship schwerer, damit wird es weniger abgebremst, und es braucht noch mehr Treibstoff, um die Restgeschwindigkeit abzubauen. Eine Simulation zeigt, dass es mit realistischen Treibstoffzuladungen kaum aerodynamisch abgebremst wird – man könnte im Prinzip auch darauf verzichten. Das zweite ist, dass man nicht kurz vor der Oberfläche anfangen kann, die Triebwerke zu zünden. Man kann mit der einfachen Formel s = ½ * a * t² eine Abschätzung machen. Die gilt korrekt nur für lineare Beschleunigungen. Das kann sogar der Fall sein, wenn man die Astronauten nicht überfordern will. Aber selbst bei nicht linearen Beschleunigungen ist die Näherung nicht schlecht. (mehr …)

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Die Landung des Starships auf dem Mars

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Es wird mal Zeit, sich mit der geplanten Marslandung des Starships zu beschäftigen. Das tut ja anscheinend keiner außer mir, sonst wäre anderen schon etwas aufgefallen.

Die Grundproblematik ist die gleiche wie für Raumsonden: Der Mars hat eine extrem dünne Atmosphäre. Deren Bodendruck liegt bei „Normalnull“ (mangels Meeren willkürlich festgelegt für den Tripelpunkt des Wassers) bei 6,1 mb. Das entspricht rund 1/170 des Drucks auf Meereshöhe bei der Erde. Die Atmosphäre bremst also weitaus weniger stark ab.

Raumsonden haben stumpfkegelförmige Verkleidungen mit einem hohen Luftwiderstandsbeiwert. Dadurch werden sie gut abgebremst. Bei Auslösung der Fallschirme in niedriger Höhe sind sie jedoch immer noch überschallschnell. Bei Viking waren es z. B. 1.400 km/h. Das erreicht ein Kampfflugzeug bei uns nur mit Nachbrenner. (mehr …)

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Die glorreichen 10 – die ersten Besucher

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Wir haben acht Planeten, früher waren es mal neun, derzeit 416 Monde, davon alleine 274 bei Saturn (als ich mich zuerst für Astronomie interessierte, so um 1980, waren es mal 39 Monde …) fünf Zwergplaneten und etliche Planetoiden und Kometen. In dieser Folge der „Glorreichen 10“ geht es um die Raumsonden, die jeweils als Erste Raumsonde ein Objekt erreichten. Also jedes Objekt kann ich bei den vielen Monden und Planetoiden/Kometen, die schon erkundet wurden auch nicht nehmen, aber die acht Planeten, zwei der Zwergplaneten, den Erdmond, die erste und bisher einzige Mission zu einem Mond und jeweils die erste Mission zu einem Kometen und Asteroiden, wobei hier die Betonung ist, das primäres Ziel ein Komet oder Asteroid ist.

Anders als sonst in dieser Kategorie ist das zeitlich geordnet und bei den ersten drei Zielen (Erdmond, Venus und Mars) hat es anfangs nicht geklappt, sodass ich die erste Mission und die erste erfolgreiche Mission erwähne. Alle Datumsangaben sind Startdaten, nicht Ankunftsdaten.

In einem Artikel über ein Dutzend Sonden zu schreiben ist schwer. Ich habe daher wissenschaftliche Ergebnisse oder Details der Sonden weitestgehend weggelassen und mich auf Anekdoten und „nice to know“ Facts beschränkt. Trotzdem wurde der Artikel so lang, dass ich ihn in zwei Teile aufgeteilt habe. Die Links führen aber zu den Detailaufsätzen auf der Website, die vielleicht für den einen oder anderen, nicht nur an oberflächlichen Infos interessierten gedacht sind. Morgen folgt dann Teil 2 (mehr …)

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Das „Mars“-Programm – extra kurz

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Nachdem ich gestern das gesamte Veneraprogramm mit 28 Starts tatsächlich in etwas mehr als 10.000 Zeichen unterbrachte versuche ich es heute mal mit dem Programm, dass wie der Planet hieß, zu dem es ging, den „Mars“ Raumsonden. Auch hier gibt es eine ausführliche Version auf der Website (neunmal umfangreicher) und dabei sind Phobos 1+2 noch nicht mal dabei.

Beim Mars Programm sind es deutlich weniger Raumsonden. Gab es 16 offizielle Veneras so sind es nur sieben offizielle Mars. Selbst wenn man die beiden Nachfolgeprogramme Vega und Phobos dazuzählt liegt das Verhältnis bei 18 zu 9. Nimmt man noch die Fehlstarts hinzu so liegt die Quote bei 28 zu 16. etwas schlimmer ist die Erfolgsbilanz denn keine der Mars Missionen erfüllte die Erwartungen. Warum es so wenige Missionen gibt liegt auf der Hand. Der Mars interessierte auch die NASA. Die entsandte bis 1990 nur drei Missionen mit fünf Sonden zur Venus und Mariner 10 passierte Sie beim Weg zum Merkur. Im selben Zeitraum gab es aber vier Missionen mit acht Sonden zum Mars und eine fünfte stand vor dem Start. Es gab so viele Veneras, weil die USA nie in die Quere kamen. Die UdSSR konnte ein Jahrzehnt lang eine Sonde nach der nächsten zur Venus schicken, bis eine Landung klappte. Beim Mars finden wir aber den Gedanken der hinter allen russischen Raumfahrtprogrammen – wie ich einem Roskosmos-Sprecher entnehme bis heute steht – nämlich der Erste zu sein. Sobald also die USA eine Erstleistung reklamierten brach man ein Programm ab und ging an das nächste, noch schwierigere Ziel, bevor man das einfachere Ziel überhaupt erreicht hatte. Kein Wunder das dies schief gehen musste. (mehr …)

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