Up, Up and Away

Eine zweite Möglichkeit für eine Venuslandesonde länger zu senden wäre folgende: Sobald die Landesonde gelandet ist, macht sie die Aufnahmen, bläst gleichzeitig einen Ballon auf und der trägt sie dann ganz schnell wieder in eine sichere Höhe. Dort hat man genügend Zeit die Daten zu übertragen und könnte dann den Ballon ablassen und wieder sinken, so bekäme man zwei Landeplätze untersucht, ja bei genügend Gas sogar mehrere. Doch geht das? Zeit dem Mal nachzugehen.

Der Mechanismus ist relativ einfach. Bei gegebenem Druck und Temperatur nimmt jedes Gas ein bestimmtes Volumen ein. Gase aus unterschiedlichen Molekülen wiegen aber unterschiedlich viel. Die Atmosphäre der Venus besteht aus 96,4 % Kohlendioxid mit kleinen Spuren anderer Gase. Die mittlere Molmasse beträgt 43,5. Wir würden für einen Ballon Wasserstoff (Molmasse 2) oder Helium (Atommasse 4) als Gas nehmen. Wie viel Gas wir benötigen, lässt sich dann leicht berechnen. 1 Mol Venusatmosphäre wiegt 43,5 g. 1 Mol Helium nur 4. Damit unsere Sonde nur schwebt, kann pro Mol Helium also 39,5 g angehoben werden. Oder pro Kilogramm Helium 9,75 kg Sonde. Damit kann man eine erste Abschätzung machen. Nehmen wir an wir setzen 60 kg Helium ein. Die Größe ist nicht willkürlich gewählt, das ist in etwa die Menge, die in 3 Heliumflaschen für die Ariane 5 stecken – die fassen bei 300 l und 400 Atmosphären 21,4 kg Helium pro Flasche. Leider wiegt eine Flasche aber auch 93 kg, sodass wir von den rund 585 kg die wir anheben, können schon mal 279 kg für die drei Flaschen abziehen können. In der Praxis sogar mehr, da man sie bei 90 Bar Außendruck nur zu ¾ leer machen kann. Man könnte zwar im Druck höher gehen (der Prüfdruck ist um den Faktor 1,5 höher, der Berstdruck um den Faktor 2), aber sie wird ja auch wärmer, wenn auch wegen der dicken Hülle nicht so schnell und damit steigt der Druck an. Continue reading „Up, Up and Away“

Strategien für die Datenoptimierung einer Venuslandesonde

Das heutige Thema ist nicht neu. Ich habe es schon mal besprochen, aber ich will es erneut aufnehmen. Es geht darum möglichst viele Daten einer Venuslandesonde zu gewinnen.

Dir Grundproblematik ist relativ einfach. Man weiß nicht wie lange die Sonde überleben wird. Das kann man auch in einer Versuchskammer nicht richtig simulieren, denn die Sonde absolviert ja bevor sie am Boden ankommt eine Reise durch die Atmosphäre bei der sie sich auch schon aufheizt. Richtig simuliert müsste man die Sonde in eine 90 Bar auf 470 °C beheizte Kammer bringen, was auch nicht so einfach ist. Aber man kann sicherlich eine Mindestdauer angeben. Eine solche Designlebensdauer hatten auch die Veneras als bisher einzige Landesonden: Bei Venera 9/10 waren es 32 Minuten. Bei Venera 11-14/Vega 59 Minuten. Dazu noch etwas später mehr. Continue reading „Strategien für die Datenoptimierung einer Venuslandesonde“

Klappt das Terraforming der Venus?

Während manche schon von der Kolonisierung des Mars träumen, hat sich bisher keiner mit der Besiedlung der Venus befasst. Zu extrem scheinen die Bedingungen zu sein. Am Boden herrschen im Mittel 480°C, und zwar unabhängig von der Tageszeit. Dabei rotiert die Venus extrem langsam: einmal in 243 Tagen um die Achse. Man sollte, wie beim Mond und Merkur, die auch einen bzw. drei Monate zur Rotation brauchen, auf der Nachtseite Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt erwarten. Dazu kommt die dichte Atmosphäre mit einem Bodendruck im Mittel von 90 Bar. Die Atmosphäre besteht wie beim Mars fast nur aus Kohlendioxid. Kurzum: Da soll mal Leben möglich sein? Continue reading „Klappt das Terraforming der Venus?“

Die Venus als Sprungbrett zu den Planeten

In meiner losen Reihe der Untersuchungen der Möglichkeiten eines Swing-By komme ich heute zur Venus. Die Venus war der erste Planet, den man für ein Swing-By nutzte. Mariner 10 flog vor 43 Jahren über die Venus zu Merkur. Seitdem gab es einige Vorbeiflüge an der Venus: von Galileo, Cassini, Messenger und bald von Bepi Colombo. Natürlich braucht man die Venus, um zu Merkur zu gelangen. Sie wird aber auch genutzt, um ins äußere Sonnensystem zu gelangen, wobei ein Vorbeiflug meistens nicht reicht. Mindestens zwei müssen es sein, oft drei. Ich will auch in dem Artikel untersuchen, ob meine Faustregel – bei einem Swing-By liegt die maximale Geschwindigkeitsänderung in der gewünschten Richtung in der Größenordnung der Differenz der Fluchtgeschwindigkeit zur Kreisbahngeschwindigkeit in der Bahn – stimmt. Das wären bei der Venus rund 3 km/s. Continue reading „Die Venus als Sprungbrett zu den Planeten“

“Dragon 2 is designed to be able to land anywhere in the solar system”

Ach ja der gute Musk, er haut einen Witz nach dem nächsten raus. Der letzte ist der obige. Doch da es Leute gibt die nicht das technische Wissen haben den Witz als solchen zu erkennen, prüfen wir ihn mal auf die Wahrheit.

Da weder die NASA noch SpaceX ein bemanntes Programm jenseits des Erdorbits haben befasse ich mich nur mit unbemannten Missionen. Bemannt könnte man mit der Falcon 9 zwar den Mond erreichen – doch eine Falcon Heavy kann nicht so viel Nutzlast transportieren damit sie auch wieder zurückkommen. Die NASA selbst entwickelt mit der Orion aber ihr eigenes Raumschiff.

Auch bei unbemannten Missionen werden es SpaceX-Missionen sein, denn egal wie billig die Dragon ist, die NASA baut derzeit Raumsonden mit einer Trockenmasse von 0,5 bis 1 t und da eine 6 t schwere Dragon einzusetzen wäre ungefähr so als würde man mit dem Schwerlasttransporter den Einkauf erledigen der in zwei Einkaufstüten passt.

Also fangen wir mal an. Die Dragon 2.0 wiegt leer 6,0 t nach Spacex. Die Dragon 1 konnte maximal 1,2 t Treibstoff aufnehmen. Ich nehme an dass dies auch für die Dragon 2 zutrifft. Mehr Treibstoff erfordert weitere Tanks. Da diese wie die Super-Draco Triebwerke druckstabilisiert sind sind sie recht schwer. Nimmt man die Strukturfaktoren der EPS-Stufe so wiegen die Tanks für 1000 kg Triebstoff 100 kg inklusive des nötigen Druckgases und der Druckgasflasche. Von diesem Verhältnis gehe ich bei den folgenden Betrachtungen aus. Continue reading „“Dragon 2 is designed to be able to land anywhere in the solar system”“