Wie kann man den Mond um 60.000 km verfehlen?

Da ich gerade mal das Ranger Programm ausgegraben habe, einige Erinnerungen an einige Mondvorbeiflüge bzw. geplante Aufschläge auf dem Mond zu Beginn der Raumfahrt:

  • Luna 1 sollte auf dem Mond aufschlagen, verfehlte ihn aber um 5.955 km
  • Pioneer 4 verfehlte den Mond um 59.455 km anstatt ihn in 32.000 km Distanz zu passieren
  • Ranger 3 sollte auf dem Mond aufschlagen und verfehlte ihn um 36.785 km
  • Ranger 5 sollte auf dem Mond aufschlagen und verfehlte ihn um 720 km

Nun ist der Mond in etwa 376.000 km von der Erdoberfläche entfernt und hat einen Durchmesser von 3476 km. Vergleicht man Größe und Distanz so ist das wie wenn ein Schütze oder Jäger ein 1,5 m bis 2 großes Objekt in weniger als 200 m Distanz nicht nur verfehlt, sondern bis zu 20 m daneben schießt. Für einen Jäger wäre das ein erbärmliches Resultat, warum kann das bei einem technischen Apparat der Millionen kostet und in Jahren vorbereitet wurde passieren? Continue reading „Wie kann man den Mond um 60.000 km verfehlen?“

Erinnerung an ein Pleiten-Pech und Pannenprogramm

Ich will heute mal, und vielleicht öfters, an Programme erinnern. Heute geht es um das erste Raumsondenprojekt des JPL: das Ranger Programm. Ranger entstand noch vor dem Apolloprogramm und sollte an drei Programme anschließen, die alle nicht so erfolgreich waren. Die Pioneer 0-2 Sonden gestartet mit der Thor Able erreichten nicht den Mond. Bei Pioneer 3+4 erreichte man mit der zweiten Sonde immerhin den Mond , aber in zu großer Distanz. Zu einem Sondennamen kam es bei den Pioneer Sonden die mit einer Atlas Able gestartet wurden schon nicht mehr, weil keine auch nur einen Orbit erreichte. Die USA hatten 8 Raumsonden zum Mond gestartet, eine weitere am Boden verloren und konnten nur einen Vorbeiflug als Erfolg vorweisen. Continue reading „Erinnerung an ein Pleiten-Pech und Pannenprogramm“

Muss Raumfahrt teuer sein?

Na ja zumindest meistens. Interessanterweise war das schon immer so. Als die NASA in den frühen sechziger Jahren, also kurz nach Beginn der Raumfahrt Ranger Raumsonden am Stück verlor erschien folgende Cartoon zum Aufschlag von Ranger 6 auf dem Mond – die Kamera lieferte keine Bilder, weil es schon während des Starts einen Kurzschluss gab.

Eine Ranger Raumsonde kostete 28 Millionen Dollar. Davon entfielen 8,5 Millionen Dollar auf die Trägerrakete Atlas Agena B. Das Verhältnis ist also kein anderes als heute, obwohl damals erheblich mehr Träger produziert wurden. 1964, als der Comic erschien, starteten z.B. 18 Atlas Trägerraketen. Die Summe klingt gering, doch man muss die Inflation berücksichtigen und da sind die 28 Millionen von 1964 heute 211 Millionen Dollar wert. Das gesamte Ranger Programm kostete 260 Millionen Dollar, davon 170 Millionen Dollar für die Raumsonden.

Warum ist nun die Raumfahrt so teuer. Es gibt einige Gründe. Da sind zum einen mal bei Satelliten und allem was in den Orbit gelangt, die Bedingungen im All. Im Vakuum unter Schwerelosigkeit und mit starker Bestrahlung mit Sonnenstrahlung und energiereichen Teilchen braucht man andere Lösungen für viele Aufgaben wie auf der Erde. Kühlung und Temperaturregelung wird z.b. eine Herausforderung, Es gibt keine Luft die Wärme von der warmen zur kalten Seite transportiert. Elektronische Bauteile müssen energiereicher Strahlung widerstehen können etc. Doch dafür gibt es auch Lösungen die man entwickelt hat und heute einsetzt.

Der wichtigste Grund ist aber der, dass es keine Reperaturmöglichkeit gibt, bei Raketen keine Möglichkeit einer Notlandung wie bei einem Flugzeug. Wenn etwas versagt, so ist es meistens das Aus. Bedingt kann man sich Absichern durch Redundanz. Solarzellenarrays sind ao ausgelegt das einzelne Zellen ausfallen können, manchmal ganze Unterpanels, Computer sind redundant vorhanden. Drallräder meistens auch. Das ganze hat aber auch Grenzen. es gibt z.B. keine Trägerrakete (auch nicht Trägerraketen die mit Engine-out capabaility entwicklelt wurden, wie die Saturn I oder Falcon 9), bei denen ein Triebwerk in jeder Missionsphase ausfallen darf, z.B. direkt nach dem Start. Continue reading „Muss Raumfahrt teuer sein?“

Raumfahrträtsel 18

Nun wurde es doch noch erraten: Ja JPL stand eine Zeit lang für „Just Plenty of Luck“. Machen wir einen Zeitsprung, 50 Jahre zurück, in die Anfänge der Raumfahrt. Das JPL bekam die ersten Aufträge für Raumsonden. Es hatte schon damals einen sehr guten Ruf, aber eben in dem Gebiet nach dem es bis heute benannt ist: Jet Propulsion Laboratory – es beschäftigte sich mit der Weiterentwicklung von Düsentriebwerken.

Die ersten beiden Projekte waren Ranger und Mariner. Und hier fingen die Probleme an – die ersten sechs Ranger Raumsonden scheiterten aus unterschiedlichen Gründen. Teilweise war die Trägerrakete dran schul, aber die meisten gingen auf Ausfälle der Sonden zurück. Es gab nach Ranger 5 eine Untersuchung, in der zahlreiche Mängel an dem Projekt festgestellt wurden, sowohl von technischer Art (die Sonden waren viel zu komplex und ambitioniert), wie auch bei der Projektdurchführung. Ein NASA Buch über Ranger schreibt sogar, dass JPL nicht im Raumfahrtzeitalter angekommen sei – es wurde getestet wie bei Düsenantrieben: Scheitert einer der Versuche, dann wird der Antrieb demontiert, verändert und ein neuer Test angesetzt. Bei Ranger kostete jeder Versuch 28 Millionen Dollar und das Testgerät schlug auf dem Mond auf oder gelangte in eine Sonnenumlaufbahn….

Keine guten Voraussetzungen für die ersten beiden Mariner Raumsonden. Es waren ursprünglich deutlich größere Raumsonden geplant, doch die dafür projektierte Trägerrakete würde nicht rechtzeitig zur Verfügung stehen. Um in dem Wettrennen im Weltraum nicht zu verlieren – Russland hatte schon ein Startfenster vorher Venera 1 gestartet, allerdings fiel die Sonde auf dem Weg zur Venus aus. Es wurde vermutet, dass 1962 eine weitere folgen würde. Also wurde in Rekordzeit eine Raumsonde entwickelt, ursprünglich genannt „Mariner-R“ – R stand für „Ranger“. Ja ausgerechnet die unzuverlässigen Ranger Raumsonden wurden als Vorlage gewählt.

Keine gute Wahl Continue reading „Raumfahrträtsel 18“

Warum Raumsonden eine aktive Steuerung brauchen

So während der Upload des Buchblocks für Buch Nummer Sechs – und damit das letzte in diesem Jahr lauft ein neuer Blog. Etwas Reklame dafür gibt es dann wenn es in 1-2 Wochen lieferbar ist an dieser Stelle. Nachdem meine Kurzweilligen Blogs wohl keinen interessieren oder meine Blogleser Angst vor ihren Frauen haben und keinen Kommentar hinterlassen wollen, heute wieder einen tiefschürfenden Blogeintrag aus der Rubrik „Bernd erklärt die Raumfahrt“. Satelliten kommen ja im Extremfall ohne Steuertriebwerke aus. Für viele reicht es die räumliche Lage zu ändern. Das geht auch mit anderen Maßnahmen wie Drallrädern oder der Ausrichtung nach dem Magnetfeld mit metallenen und unter Spannung gesetzten Auslegern.

Kann man auch Raumsonden ohne Steuerungsmöglichkeiten bauen? Nun die ersten hatte keine, doch dazu später mehr. Fangen wir an mit einem ersten Beispiel. Wir schicken eine Raumsonde zum Mond. Nun gibt es erst mal Fehler beim Einschuss. Eine Stufe berechnet zwar die Bahn laufend neu, aber zwischen zwei Berechnungen beschleunigt sie weiter. Bei 10-20 Bestimmungen pro Sekunde und 0,5 – 2 g Beschleunigung resultiert ein Fehler von rund 1 m/s. Je langsamer die Stufe beschleunigt desto kleiner ist der Fehler. Bei der letzten Ariane 5 Mission waren es z.B. nur 0,3 m/s. Continue reading „Warum Raumsonden eine aktive Steuerung brauchen“