Wenn Forschung und Entwicklung zur Nebensache wird

Die Einstellung der ASRG Entwicklung ist symptomatisch wie es in der NASA – ähnliches könnte man aber auch von der ESA sagen – steht. Die Agentur stand mal dafür progressiv Technologien zu entwickeln. Inzwischen ist dies weitgehend zum Erliegen gekommen, dieser Eindruck drängt sich einem auf, wenn man sich Meldungen anschaut. Nun hat die Raumfahrtagentur die Entwicklung von ARG eingestellt. ASRG sind Stromgeneratoren die über einen Sterling Motor Strom aus der Zerfallswärme von Plutonium-238 erzeugen. Sie werden seit mindestens 10 Jahren untersucht, zumindest bin ich vor dieser Zeit auf die Technologie gestoßen. Natürlich ist der Wechsel ein Risiko. Anders als die bisherigen RTG sind mechanische Teile im Spiel, die verschleißen oder sich festsetzen können. Doch in den Jahren die seitdem vergangen sind, hätte man ja einige Exemplare im Dauertest testen können. Selbst wenn dies nicht reicht, so hätte man einen ASRG zusätzlich in einer Mission mitführen können, z.B. bei Juno oder Curiosity. Wenn’s klappt hat man mehr Strom, wenn nicht ist man schlauer. Es ist ja nicht das erste Mal, dass die NASA eine Technologie bei der Energiegewinnung aus Pu-238 ad acta legt. So gab es auch mal die Idee Alkalimetalle (AMTEC) zu erhitzen und sie durch einen Beta-Aluminium-Festkröper-Elektrolyten zu pumpen. Auch das versprach Wirkungsgrad von 13 bis 25%. Diese AMTEC wurden auch eingestellt. Continue reading „Wenn Forschung und Entwicklung zur Nebensache wird“

Raumfahrträtsel 17

Skylab StartSo langsam wird es mir unheimlich. Ja Tobi hatte recht. Beim Start von Skylab gab es noch ein zweites Vorkommnis: Der rund 5 t schwere Zwischenstufenadapter zwischen erster und zweiter Stufe löste sich nicht wie geplant 30 s nach Zündung der S-II ab, sondern gelangte auch in den Orbit. Trotzdem hatte die S-II noch rund 8 t Resttreibstoff – bei einer Apollomission waren 3 t üblich. Obwohl also die Nutzlast 5 t höher war als geplant hatte die Stufe noch mehr Reserven als bei einem Mondflug – sie hätte rund 100t anstatt der 95 t, welche die NASA als Nutzlast annahm befördern können. Zusammen mit der ausgebrannten Stufe und dem Adapter zu Skylab gelangten 144.750 kg in den Orbit.

Ich bin darauf erst gestoßen, als ich für mein Buch nach den genauen Nutzlastmassen recherchierte (eigentlich für die bemannten Missionen, denn die in der Wikipedia und anderen Webseiten angegeben Nutzlastmassen sind viel höher als die maximale Nutzlastlast einer Saturn V, was aber (außer mir) anscheinend keinem auffällt …) Ich habe dazu die Flight Performance Reports der NASA studiert und bin dabei auf dieses Detail gestoßen, das komischerweise auch in keinem der Bücher erwähnt ist. Continue reading „Raumfahrträtsel 17“

Der Titan Rover Teil 2

So heute zum zweiten Teil des Titan Rovers. Er kommt etwas verspätet weil ich durch die nun häufigeren Berechnungen von Daten von Ionenantriebsmodulen erst mein Programm angepasst habe, da dies nun häufiger ist und komfortabel als jedes Mal Excel zu bemühen. Heute will ich die Mission genauer skizzieren. Natürlich geht das nicht „vom the Sketch“. Ich orientiere mich daher an schon existierenden Missionen. Grundlage für den Rover sollten die derzeitigen Mars Rover sein, nicht das geplante Labor, vor allem wegen der Gewichtsbeschränkung. Teile der stationären Phoenix Landermission, von Philae und Cassie werden auch genutzt. Titan und Mars sind recht vergleichbar in den Bedingungen für einen Rover: Sie sind beide recht kalt (Titan noch kälter, aber das ist durch Heizung gut beherrschbar) und die Schwerkraft ist ähnlich. Bei Titan gibt es noch eine dichtere Atmosphäre als auf dem Mars.

Daher sollte die Basis ein veränderter Mars Exploration Rover sein.

Die Veränderungen sind: Continue reading „Der Titan Rover Teil 2“

Ein vernünftiges unbemanntes Planetenforschungsprogramm – Teil 2

Nachdem es in Teil 1 darum ging die Kosten zu minimieren, indem Serienbauweise und Adaption an neue Bedürfnisse, anstatt Neukonstruktion die Missionen dominieren und auch ein Forschungsprogramm verlässlich sein muss – in dem Sinne, das es eine langfristige Planungssicherheit geben muss, geht es heute darum den Nutzen der Missionen zu maximieren und mehr durch stufenweise Einführung neuer Techniken herauszuholen.

Reduktion der Startkosten

Dieses Thema ist nicht so neu. In der Tat wird das seit Jahrzehnten schon angestrebt. Anders als bei Satelliten ist es aber schon heute möglich, bei Raumsonden die Startkosten zu reduzieren. Das liegt daran, dass es, sobald die Nutzlast einen niedrigen Erdorbit erreicht hat Alternativen zum klassischen chemischen Antrieb gibt. Als ich mich vor kurzer Zeit nach einigen Jahren Pause erneut mit Ionenantrieben befasst habe, stellte ich mit Überraschung fest, dass die Entwicklung von Solarlinsearrays (SLA) große Fortschritte gemacht hat und diese nun schon 180 W/kg liefern – deutlich mehr als die rund 60 W/kg die heute größere Solarzellen bei Satelliten liefern und 300 W/kg in einigen Jahren möglich sein sollen. Continue reading „Ein vernünftiges unbemanntes Planetenforschungsprogramm – Teil 2“

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/m 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: Continue reading „Sind mit RTG’s oder SLA im äußeren Sonnensystem Ionenantriebe möglich?“