{"id":12892,"date":"2017-12-09T19:42:35","date_gmt":"2017-12-09T18:42:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=12892"},"modified":"2017-12-09T19:42:35","modified_gmt":"2017-12-09T18:42:35","slug":"die-loesung-fuer-ein-ueberfluessiges-problem-der-voyager-orbiter","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2017\/12\/09\/die-loesung-fuer-ein-ueberfluessiges-problem-der-voyager-orbiter\/","title":{"rendered":"Die L&ouml;sung f&uuml;r ein &uuml;berfl&uuml;ssiges Problem \u2013 der Voyager Orbiter"},"content":{"rendered":"<p>Derzeit lese ich \u201e<a href=\"http:\/\/amzn.to\/2AYjcsD\">Voyagers Grand Tour<\/a>\u201c. Gleich am Anfang stie&szlig; ich &uuml;ber eine Passage, die mich zu meinem heutigen Aufsatz inspirierte. Der Autor schreibt da, dass Voyager 5 Jahre vor dem Start technisch nicht m&ouml;glich gewesen w&auml;re und 5 Jahre nach dem Startdatum die USA die Sonden nicht mehr auf den Weg bringen konnten. Ich habe den Passus falsch verstanden. Der Autor meinte wohl das die einmalige Gelegenheit sp&auml;testens 1980 verstrichen war. Dann musste man bis 2153 warten, bis die Planetenkonstellation wieder da ist. Ich meinte er bezog sich auf die Tr&auml;gerraketen. Die Titan 3E wurde ja nach Voyager 1 ausgemustert. Ich dachte mir, man h&auml;tte ja die Centaur auf eine Titan 34D setzen k&ouml;nnen, die h&auml;tte sogar noch mehr Leistung gehabt.<\/p>\n<p>Das brachte mich auf folgende Idee: Schon die Titan 3E Centaur h&auml;tte 1.000 kg zu Jupiter entsenden k&ouml;nnen. Von den 825 kg von Voyager entfielen 105 kg alleine auf das Hydrazin. Mit den 5,5-Segment-boostern der Titan 34 und einer zus&auml;tzlichen Transtage (anstatt, dass Sie durch die Centaur ersetzt wurde), w&auml;re da auch ein Orbiter m&ouml;glich?<!--more--><\/p>\n<p>Zeit mal die Bedingungen zu checken. Die kleinere Startgeschwindigkeit beider Sonden hatte Voyager 2. Sie flog mit 14,5 km\/s von der Erde weg. Das nehme ich mal als Startgeschwindigkeit f&uuml;r beide Sonden.<\/p>\n<p>Bei der Ankunftsgeschwindigkeit orientiere ich mich an dem <span style=\"font-family: 'Arial Narrow', sans-serif;\">\u0394v,<\/span> dass Galileo und Cassini vernichten sollten. Es gibt hier zwei Zahlen:<\/p>\n<ul>\n<li>Minimal-<span style=\"font-family: 'Arial Narrow', sans-serif;\">\u0394v<\/span>: Die Geschwindigkeit, die man braucht, um in einen Orbit einzuschwenken und die Periapsis anzuheben.<\/li>\n<li>Soll-<span style=\"font-family: 'Arial Narrow', sans-serif;\">\u0394v<\/span>: die Geschwindigkeit die Cassini und Galileo tats&auml;chlich ver&auml;ndern konnten inklusive Reserven f&uuml;r Bahnkorrekturen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Ein Orbiter mit Minimal-<span style=\"font-family: 'Arial Narrow', sans-serif;\">\u0394v<\/span> w&uuml;rde sich in einem stabilen Orbit befinden, aber ohne Kurskorrekturf&auml;higkeiten, w&uuml;rde also Monde nur bei \u201eungezielten\u201c Vorbeifl&uuml;gen in meist mittlerer Distanz passieren und k&ouml;nnte irgendwann mal auf einem aufschlagen. Ein Orbiter mit Soll-<span style=\"font-family: 'Arial Narrow', sans-serif;\">\u0394v<\/span> k&ouml;nnte die Missionen nachfliegen.<\/p>\n<p>Bei den dazu n&ouml;tigen Modulen habe ein Voll-\/Leermasseverh&auml;ltnis von 6,12 angenommen, das ist das von Galileo. Spezifischer Impuls 3.100, ein nicht zu hoher Wert, der schon von Cassini &uuml;bertroffen wurde. Dasselbe angenommen f&uuml;r Voyager haben wir eine Trockenmasse ohne Antriebssystem von 694 kg.<\/p>\n<p>F&uuml;r die Missionen komme ich dann auf folgende Massen:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"2\" cellpadding=\"2\">\n<thead>\n<tr valign=\"TOP\">\n<th width=\"33%\"><\/th>\n<th width=\"33%\">Minimal-DV<\/th>\n<th width=\"33%\">Soll-DV<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Jupiterorbiter<\/td>\n<td width=\"33%\">1022 m\/s<\/td>\n<td width=\"33%\">1397 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Saturnorbiter<\/td>\n<td width=\"33%\">1026 m\/s<\/td>\n<td width=\"33%\">1977 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Die Sollmission von Cassini wird sportlich. Die Sonde hatte enorme Treibstoffvorr&auml;te die auch eine 13 Jahresmission zulie&szlig;en, bei Galileo war nach 6 Jahren Schluss. Umgerechnet ist die Gr&ouml;&szlig;e fast gleich: 62 bzw. 73 m\/s pro Jahr.<\/p>\n<p>Hochgerechnet entspricht das bei einem Voyager-Orbiter folgenden Startmassen:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"4\">\n<thead>\n<tr valign=\"TOP\">\n<th width=\"33%\"><\/th>\n<th width=\"33%\">Minimal-DV<\/th>\n<th width=\"33%\">Soll-DV<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Jupiterorbiter<\/td>\n<td width=\"33%\">1.044 kg<\/td>\n<td width=\"33%\">1.225 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"33%\">Saturnorbiter<\/td>\n<td width=\"33%\">1.046 kg<\/td>\n<td width=\"33%\">1.588 kg<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>So nun zu den Tr&auml;gern. Ich fand folgende m&ouml;gliche Konfigurationen:<\/p>\n<ul>\n<li>Titan34D \/ Centaur (Core 2 ersetzt durch Centaur)<\/li>\n<li>Titan 34D \/ Centaur + Burner 2 (wie bei Voyager mit Burner 2 Oberstufe)<\/li>\n<li>Titan 34D + Centaur (Core 2 erg&auml;nzt durch Centaur)<\/li>\n<li>Titan 34D + Centaur + Burner 2 (wie bei Voyager mit Burner 2 Oberstufe)<\/li>\n<li>Titan3M \/ Centaur (Core 2 ersetzt durch Centaur)<\/li>\n<li>Titan 3M \/ Centaur + Burner 2 (wie bei Voyager mit Burner 2 Oberstufe)<\/li>\n<li>Titan 3M + Centaur (Core 2 erg&auml;nzt durch Centaur)<\/li>\n<li>Titan 3M + Centaur + Burner 2 (wie bei Voyager mit Burner 2 Oberstufe)<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die Titan 3M ist eine Version mit 7-Segmentboostern, die f&uuml;r MOL gedacht war. Sie unterscheidet sich von der Titan 4, weil die beiden zentralen Stufen nur die Masse einer Titan 34B haben. Die Verluste der Titan 34D habe ich &uuml;bernommen, die Nutzlastverkleidung aber von der Titan 3E. Bei der Titan 3M habe ich die spezifischen Impuls anhand der ver&ouml;ffentlichten Nutzlast von 17 t genommen. On die Versionen mit zus&auml;tzlicher Centaur gehen, ist offen, so was flog nie. Die Tr&auml;ger haben folgende Nutzlasten f&uuml;r eine Zielgeschwindigkeit von 14,5 km\/s:<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"2\" cellpadding=\"2\">\n<thead>\n<tr valign=\"TOP\">\n<th width=\"50%\">Tr&auml;ger<\/th>\n<th width=\"50%\">Nutzlast<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">Titan 34D \/ Centaur<\/td>\n<td width=\"50%\">1.476 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">Titan 34D \/ Centaur + Burner 2<\/td>\n<td width=\"50%\">1.731 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">Titan 34D + Centaur<\/td>\n<td width=\"50%\">1.533 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">Titan 34D + Centaur + Burner 2<\/td>\n<td width=\"50%\">1.718 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">Titan 3M \/ Centaur<\/td>\n<td width=\"50%\">1.514 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">Titan 3M \/ Centaur + Burner 2<\/td>\n<td width=\"50%\">1.705 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">Titan 3M + Centaur<\/td>\n<td width=\"50%\">1.618 kg<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"TOP\">\n<td width=\"50%\">Titan 3M + Centaur + Burner 2<\/td>\n<td width=\"50%\">1. 790 kg<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Damit w&auml;re die Minimalkonfiguration in jedem Falle startbar. Auch die Sollkonfiguration von Galileo. Mit einer Burner 2 Stufe in jeder Konfiguration auch die Sollkonfiguration von Cassini.<\/p>\n<p>Dabei w&auml;re das auch zeitlich m&ouml;glich gewesen: Die Zentralstufe der Titan 34D wurde seit 1975 eingesetzt. Die Verl&auml;ngerung der Booster um ein halbes Segment ist technisch kein Problem. Damit w&auml;ren die Voyagers als Orbiter startbar gewesen.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Die Folgen?<\/h3>\n<p>Die offensichtlichste Folge ist, die das dann nat&uuml;rlich ein Besuch bei Uranus und Neptun fehlt. Doch dem muss nicht so sein. Es gab drei Flugexemplare. Das Dritte wollte die NASA sogar mal 1979 zu Jupiter-Uranus-Neptun starten. Sie h&auml;tte 177 Millionen Dollar mehr (davon 80-100 Millionen Dollar verl&auml;ngerte Missionsdauer, da Voyagers Mission ja nur auf 5 Jahre finanziert war) gekostet. Soweit ich wei&szlig;, war bei ihr alles Original nur hatte sie keinen RTG mit echtem Plutonium. Wenn man dieses dritte Exemplar gestartet h&auml;tte, so w&auml;ren auch Uranus und Neptun erreicht worden. Da es erst im November 1979 auf die Reise gehen musste, h&auml;tte man auch die Zeit gehabt, es umzur&uuml;sten.<\/p>\n<p>Mit Sicherheit h&auml;tte es keine Galileomission gegeben \u2013 wie ich meine zum Gl&uuml;ck, den Voyager h&auml;tte nicht ein solches Antennenproblem gehabt, daf&uuml;r aber das Problem mit dem Kommandoempf&auml;nger ohne Frequenzanpassung bei Voyager 2. Ich meine es w&auml;re nicht schade gewesen. Das Galileoprojekt startete unmittelbar nach Voyagers Start, auch wenn sie Jupiter erst 18 Jahre sp&auml;ter erreichte. Viele ihrer Instrumente sind nur verbesserte Versionen von Voyager. Voyager h&auml;tte die Daten geliefert, die Galileo schuldig blieb \u2013 nat&uuml;rlich ohne die der Atmosph&auml;rensonde. Es g&auml;be sogar Vorteile. Voyagers Bordcomputer war strahlenresistenter als der von Galileo. Voyager 1 bekam beim Durchfliegen 500 krad ab, Galileo war f&uuml;r 150 krad ausgelegt, w&auml;hrend der GEM h&auml;uften sich Ausf&auml;lle, die Belastung erreicht dann 400 krad, immer noch weniger als Voyager abbekam. Zu Missionsende sollen es 650 bis 1200 krad gewesen sein. Die Dosis bezieht sich auf die, welche die Elektronik erh&auml;lt. Die Dosis an der Oberfl&auml;che war bei Galileo viel h&ouml;her, aber sie war auch besser abgeschirmt. Kurzum: Voyager h&auml;tte dank der antiken Technologie in MSI-Bausteinen viel besser funktioniert als Galileo.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Wie sieht es bei Saturn aus?<\/h3>\n<p>Schwer zu sagen. Das Enceladus was Besonderes ist zeigten schon die Voyageraufnahmen. Ob man mit den lichtschwachen Vidicons Geysire im Gegenlicht aufnehmen kann? Wahrscheinlich nicht, aber die erh&ouml;hten Temperaturen unter bestimmten Stellen kann auch Voyagers Infrarotradiometer messen, Cassini setzt nur eine verbesserte Version ein. Titans Wolkenh&uuml;lle w&auml;re undurchdringlich, aber die Chemie w&auml;re untersuchbar. Ich glaube das h&auml;tte gerade die Forderung nach einer Sonde, die Titan und Enceladus untersucht vorangetrieben, diese w&auml;re, vielleicht noch besser als Cassini auf die Untersuchung dieser beiden Monde ausger&uuml;stet gewesen z.B. mit leistungsf&auml;higerem RADAR.<\/p>\n<h3 class=\"western\">And now to something completely different<\/h3>\n<p>Ich war ganz froh, das Elendsoft mal einen Gastbeitrag gebracht hat, da ich derzeit Vollzeit an dem Band 2 &uuml;ber Raumsonden arbeite. Obwohl ich derzeit einen Gang zur&uuml;ckgeschaltet habe (von 1,5 auf 1 Raumsonde(n)\/Tag) liege ich im Zeitplan zur&uuml;ck ,weil diese Woche einfach zu viele St&ouml;rungen waren. Derzeit bin ich bei Phoenix, das hei&szlig;t, 23 Raumsonden kommen noch und ich habe mir vorgenommen, dass ich den Manuskriptteil dann bis Ende Dezember fertig habe &#8211; anspruchsvoll, auch, weil zwei Sonden dabei sind, &uuml;ber die ich noch gar nichts geschrieben habe. Vom Umfang her, das kann ich jetzt schon sagen, wird es l&auml;nger als Band 1, obwohl es nur ein Drittel der Sonden sind \u2013 es gab &uuml;ber die fr&uuml;hen Missionen wenig zu scheiben, vor allem &uuml;ber die vielen Fehlstarts. Zudem machten die wenigsten Aufnahmen und die belegen jetzt pro Sonde zwei oder mehr Seiten. Derzeit sind es 262 Seiten, ich rechne bei durchschnittlich 8 Seiten\/Sonde mit ~ 440 bis 450 Seiten. Band 1, das steht schon fest hat 392 Seiten. Aber ich will es hinter mich bringen, auch weil es definitiv die letzten Raumfahrtb&uuml;cher sein werden. Nicht das Ich keine Ideen f&uuml;r andere B&uuml;cher h&auml;tte. Eines &uuml;ber die A-4 oder Saturn V w&uuml;rde mich reizen. Aber ich muss auch sehen, was gefragt wird. Mein Raumfahrtbuch das sich am besten verkauft ist das &uuml;ber die ISS und ich w&uuml;rde es nicht als mein bestes bezeichnen. Es ist ein Buch &uuml;ber ein Thema das mich eben nicht interessiert, von dem ich aber wei&szlig; das andere es interessiert. In unserer heutigen Zeit, wo ich auch das Gef&uuml;hl habe, das sie insgesamt oberfl&auml;chlicher wird und das schnelle Checken einer Frage mit Google einer tiefen Auseinandersetzung mit einem Sachverhalt gewichen ist, findet man Leser und K&auml;ufer, wenn man d&uuml;nne Typenatlase mit vielen bunten Bildern macht. Das will und kann ich nicht machen. Da mein einziger Ausflug in diese Region, die <a href=\"http:\/\/amzn.to\/2kdxLOw\">Fotosafari durch den Raketenwald<\/a> ja auch nicht so erfolgreich ist, da potenzielle K&auml;ufer wohl schon den Autor nicht kennen und die, die mich kennen wohl mehr Informationen gew&ouml;hnt sind, muss ich mir da keine Sorgen machen. Dabei ist das Buch besser als das &uuml;ber die ISS. Es ist bunt bebildert, man kann damit Jugendliche mit Raumfahrt infizieren oder man kann es Doppelseitenweise abends vor dem Einschlafen lesen, solange der Partner noch im Bad ist. Das geht mit meinen anderen B&uuml;chern nicht, die sind zu schwer f&uuml;r das Bett und haben zu lange Kapitel. Die kann man nur nutzen, um den Partner aus dem Bad zu scheuchen, indem man sie gegen die T&uuml;r wirft.<\/p>\n<p>N&auml;chstes Jahr kommen dann noch das Computerbuch dran, und dann mein Ern&auml;hrungsbuch und dann werde ich das Schreiben einstellen, ziemlich genau 10 Jahre nach dem ersten Buch.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg04.met.vgwort.de\/na\/566c51c9b8ab48e1953a4d66426fc7ee\" alt=\"\" width=\"1\" height=\"1\" \/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Derzeit lese ich \u201eVoyagers Grand Tour\u201c. 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