{"id":14790,"date":"2020-06-06T08:03:17","date_gmt":"2020-06-06T06:03:17","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=14790"},"modified":"2020-06-06T08:03:17","modified_gmt":"2020-06-06T06:03:17","slug":"vorbeiflugsonden-an-uranus-und-neptun","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2020\/06\/06\/vorbeiflugsonden-an-uranus-und-neptun\/","title":{"rendered":"Vorbeiflugsonden an Uranus und Neptun"},"content":{"rendered":"<p>In <a href=\"https:\/\/www.nature.com\/articles\/d41586-020-00619-y\">Nature 579\/2020<\/a> wurde vorgeschlagen die n&auml;chste Fluggelegenheit zu Uranus (und Neptun) zu nutzen, um Sonden zu diesen Planeten auf den Weg zu bringen. Das hat mich inspiriert, mal dies durchzurechnen. Ich will heute aber nicht die Ergebnisse meiner Simulation im Detail pr&auml;sentieren, sondern zwei Vorschl&auml;ge machen.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/vg05.met.vgwort.de\/na\/ed011f4e7d3947cdbd0d2339ae44892f\" alt=\"\" width=\"1\" height=\"1\" \/><!--more--><\/p>\n<h3 class=\"western\">Startfenster zu den Planeten<\/h3>\n<p>Im Prinzip m&uuml;ssen f&uuml;r eine Mission zu Uranus oder Neptun drei Planeten in der richtigen Position sein: die Erde, Uranus oder Neptun und Jupiter, da aller Vorbeifl&uuml;ge &uuml;ber Jupiter erfolgen.<\/p>\n<p>Startfenster kann man relativ einfach berechnen. Das geht, weil die Erde, eine so viel kleinere Umlaufdauer hat, dass sich Jupiter und die &auml;u&szlig;eren Planeten in einem Umlauf kaum bewegt haben. F&uuml;r zwei Planeten kann man eine gemeinsame Periode, mithin die Zeit zwischen zwei Startfenster errechnen nach:<\/p>\n<p><sup>1<\/sup>\/<sub>Periode<\/sub> = <sup>1<\/sup>\/<sub>U<\/sub><sub>mlaufdauer1<\/sub> \u2013 <sup>1<\/sup>\/<sub>Umlaufdauer2<\/sub><\/p>\n<p>Umlaufdauer1 ist der Planet mit der k&uuml;rzeren Periode und Umlaufdauer2 dann der mit der l&auml;ngeren. F&uuml;r die Werte von 11 Jahre 315 Tage f&uuml;r Jupiter, 84 und 164 Jahre f&uuml;r Uranus und Neptun erh&auml;lt man 13,8 und 12,8 Jahre. Nach dem Nature Aufsatz erg&auml;be sich ein optimaler Start f&uuml;r Neptun 2031 und Uranus Mitte 2030. Angedacht war mal eine Raumsonde <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/new-horizons-ii.shtml\">New Horizons II<\/a>, ein Nachbau von New Horizons, die 2008\/9 starten sollte, das war zwei Startfenster vorher und weitere zwei Startfenster vorher, 1979 gab es das direkte Startfenster f&uuml;r Jupiter-Uranus das man f&uuml;r eine dritte Voyager nutzen h&auml;tte k&ouml;nnen.<\/p>\n<p>Um dieses optimale Fenster gibt es einen Zeitraum von zwei bis drei Jahren, in denen Jupiter die Sonde umlenken kann. Sie unterscheiden sich in der Reisezeit aber auch wie stark man sich Jupiter n&auml;hern muss und davon abh&auml;ngig, wie schnell man sich Uranus n&auml;hert.<\/p>\n<p>Sie Abbildung in Nature zeigt eine relativ schnelle Bahn, bei der man Uranus 7 Jahre nach Jupiter erreicht, das bedeutet f&uuml;r mich das es eine Vorbeiflugsonde ist, denn dann erreicht man Uranus mit hoher Geschwindigkeit.<\/p>\n<p>Das NASA Trajektory Search Tool liefert folgende Bahnen zwischen 2030 und 2040: (maximal 10 Jahre Flugdauer)<\/p>\n<table width=\"100%\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"2\">\n<tbody>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"11%\" height=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">Earth_Departure<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"9%\">\n<p align=\"LEFT\">Dest_Flyby<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"16%\">\n<p align=\"LEFT\">Duration<br \/>\n(days)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"19%\">\n<p align=\"LEFT\">Injection<br \/>\nDV (km\/s)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"16%\">\n<p align=\"LEFT\">Post-injection DV (km\/s)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"11%\">\n<p align=\"LEFT\">Total DV (km\/s)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"13%\">\n<p align=\"LEFT\">Flyby speed (km\/s)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"5%\">\n<p align=\"LEFT\">Route<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"11%\" height=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">May-03-2033<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"9%\">\n<p align=\"LEFT\">Feb-18-2041<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"16%\">\n<p align=\"RIGHT\">2848<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"19%\">\n<p align=\"LEFT\">6.57<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"16%\">\n<p align=\"RIGHT\">0<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"11%\">\n<p align=\"LEFT\">6.57<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"13%\">\n<p align=\"LEFT\">24.39<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"5%\">\n<p align=\"LEFT\">EJU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"11%\" height=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">Mar-27-2031<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"9%\">\n<p align=\"LEFT\">Nov-14-2040<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"16%\">\n<p align=\"RIGHT\">3520<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"19%\">\n<p align=\"LEFT\">6.57<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"16%\">\n<p align=\"RIGHT\">0<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"11%\">\n<p align=\"LEFT\">6.58<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"13%\">\n<p align=\"LEFT\">24.81<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"5%\">\n<p align=\"LEFT\">EJU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"11%\" height=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">Jun-07-2034<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"9%\">\n<p align=\"LEFT\">Apr-15-2044<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"16%\">\n<p align=\"RIGHT\">3600<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"19%\">\n<p align=\"LEFT\">6.6<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"16%\">\n<p align=\"RIGHT\">0<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"11%\">\n<p align=\"LEFT\">6.6<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"13%\">\n<p align=\"LEFT\">22.13<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"5%\">\n<p align=\"LEFT\">EJU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"11%\" height=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">Mar-24-2030<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"9%\">\n<p align=\"LEFT\">Apr-20-2040<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"16%\">\n<p align=\"RIGHT\">3680<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"19%\">\n<p align=\"LEFT\">6.69<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"16%\">\n<p align=\"RIGHT\">0<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"11%\">\n<p align=\"LEFT\">6.69<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"13%\">\n<p align=\"LEFT\">25.91<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"5%\">\n<p align=\"LEFT\">EJU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"11%\" height=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">Jul-12-2035<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"9%\">\n<p align=\"LEFT\">Aug-24-2045<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"16%\">\n<p align=\"RIGHT\">3696<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"19%\">\n<p align=\"LEFT\">7.1<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"16%\">\n<p align=\"LEFT\">0.11<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"11%\">\n<p align=\"LEFT\">7.21<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"13%\">\n<p align=\"LEFT\">21.81<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"5%\">\n<p align=\"LEFT\">EJU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>F&uuml;r Uranus ist auch eine Einbremsung eine Umlaufbahn m&ouml;glich. Das sind die Bahnen mit dem niedrigsten dV f&uuml;r das Einbremsen:<\/p>\n<table width=\"643\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"2\">\n<tbody>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"83\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Earth_Departure<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"62\">\n<p align=\"LEFT\">Dest_Arrival<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"76\">\n<p align=\"LEFT\">Duration (days)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"162\">\n<p align=\"LEFT\">Injection DV (km\/s)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"120\">\n<p align=\"LEFT\">Post-injection DV (km\/s)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"79\">\n<p align=\"LEFT\">Total DV (km\/s)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">Route<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"83\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Jun-07-2034<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"62\">\n<p align=\"LEFT\">Jun-02-2044<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"76\">\n<p align=\"RIGHT\">3648<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"162\">\n<p align=\"LEFT\">6.6<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"120\">\n<p align=\"LEFT\">1.14<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"79\">\n<p align=\"LEFT\">7.74<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">EJU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"83\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Jul-28-2035<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"62\">\n<p align=\"LEFT\">Jul-23-2045<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"76\">\n<p align=\"RIGHT\">3648<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"162\">\n<p align=\"LEFT\">7.22<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"120\">\n<p align=\"LEFT\">0.9<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"79\">\n<p align=\"LEFT\">8.12<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">EJU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"83\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">May-19-2033<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"62\">\n<p align=\"LEFT\">May-15-2043<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"76\">\n<p align=\"RIGHT\">3648<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"162\">\n<p align=\"LEFT\">6.67<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"120\">\n<p align=\"LEFT\">1.56<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"79\">\n<p align=\"LEFT\">8.23<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">EJU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"83\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Aug-31-2036<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"62\">\n<p align=\"LEFT\">Aug-27-2046<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"76\">\n<p align=\"RIGHT\">3648<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"162\">\n<p align=\"LEFT\">7.92<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"120\">\n<p align=\"LEFT\">0.85<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"79\">\n<p align=\"LEFT\">8.77<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">EJU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"83\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Sep-25-2039<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"62\">\n<p align=\"LEFT\">Sep-20-2049<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"76\">\n<p align=\"RIGHT\">3648<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"162\">\n<p align=\"LEFT\">8.28<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"120\">\n<p align=\"LEFT\">0.86<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"79\">\n<p align=\"LEFT\">9.14<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">EU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"83\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Aug-20-2032<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"62\">\n<p align=\"LEFT\">Aug-16-2042<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"76\">\n<p align=\"RIGHT\">3648<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"162\">\n<p align=\"LEFT\">8.27<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"120\">\n<p align=\"LEFT\">0.91<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"79\">\n<p align=\"LEFT\">9.18<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">EU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"83\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Sep-22-2038<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"62\">\n<p align=\"LEFT\">Sep-17-2048<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"76\">\n<p align=\"RIGHT\">3648<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"162\">\n<p align=\"LEFT\">8.35<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"120\">\n<p align=\"LEFT\">0.87<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"79\">\n<p align=\"LEFT\">9.21<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">EU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"83\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Aug-18-2031<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"62\">\n<p align=\"LEFT\">Aug-13-2041<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"76\">\n<p align=\"RIGHT\">3648<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"162\">\n<p align=\"LEFT\">8.3<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"120\">\n<p align=\"LEFT\">0.91<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"79\">\n<p align=\"LEFT\">9.21<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">EU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"83\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Aug-15-2030<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"62\">\n<p align=\"LEFT\">Aug-10-2040<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"76\">\n<p align=\"RIGHT\">3648<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"162\">\n<p align=\"LEFT\">8.38<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"120\">\n<p align=\"LEFT\">0.92<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"79\">\n<p align=\"LEFT\">9.3<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">EU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"83\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Sep-19-2037<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"62\">\n<p align=\"LEFT\">Sep-15-2047<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"76\">\n<p align=\"RIGHT\">3648<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"162\">\n<p align=\"LEFT\">8.46<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"120\">\n<p align=\"LEFT\">0.87<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"79\">\n<p align=\"LEFT\">9.33<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"33\">\n<p align=\"LEFT\">EU<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Zwischen 2033 und 2036 sind Fl&uuml;ge &uuml;ber Jupiter m&ouml;glich mit einem optimalen Startzeitpunkt im Juni 2034, die Abbildung in Nature spricht von Mai 2034, das passt also. F&uuml;r Neptun gibt es nur zwei Startfenster bei einer Reisedauer von maximal 10 Jahren:<\/p>\n<table width=\"862\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"2\">\n<tbody>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"106\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Earth_Departure<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"82\">\n<p align=\"LEFT\">Dest_Flyby<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"98\">\n<p align=\"LEFT\">Duration (days)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"123\">\n<p align=\"LEFT\">Injection DV (km\/s)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"154\">\n<p align=\"LEFT\">Post-injection DV (km\/s)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"101\">\n<p align=\"LEFT\">Total DV (km\/s)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"123\">\n<p align=\"LEFT\">Flyby speed (km\/s)<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"43\">\n<p align=\"LEFT\">Route<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"106\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Feb-23-2031<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"82\">\n<p align=\"LEFT\">Feb-18-2041<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"98\">\n<p align=\"RIGHT\">3648<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"123\">\n<p align=\"LEFT\">6.68<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"154\">\n<p align=\"LEFT\">0.01<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"101\">\n<p align=\"LEFT\">6.69<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"123\">\n<p align=\"LEFT\">27.34<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"43\">\n<p align=\"LEFT\">EJN<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr valign=\"BOTTOM\">\n<td width=\"106\" height=\"13\">\n<p align=\"LEFT\">Mar-29-2032<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"82\">\n<p align=\"LEFT\">Feb-05-2042<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"98\">\n<p align=\"RIGHT\">3600<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"123\">\n<p align=\"LEFT\">7.24<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"154\">\n<p align=\"LEFT\">0.01<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"101\">\n<p align=\"LEFT\">7.25<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"123\">\n<p align=\"LEFT\">26.71<\/p>\n<\/td>\n<td width=\"43\">\n<p align=\"LEFT\">EJN<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Die Startgeschwindigkeit zur Erde ist sowohl f&uuml;r einen Neptun Start 2031 wie auch zu Uranus 2024 bei etwa 6,6 bis 6,7 km\/s &uuml;ber der einer 200-km-Parkbahn, also etwa 14,5 km\/s. Es bietet sich an, bei zwei Starts innerhalb von drei Jahren eine Raumsonde doppelt zu bauen.<\/p>\n<p>Beim Vorbeiflug der Uranussonde w&uuml;rde Jupiter 24 Radien Abstand passiert, 1.714.000 km von der Oberfl&auml;che entfernt das ist 97.000 km innerhalb der Umlaufbahn von Kallisto, die 2031 Mission zu Neptun passiert Jupiter in 5,39 Radien Abstand also 285.000 km von der Oberfl&auml;che entfernt. Das ist 36.000 km au&szlig;erhalb von Ios Umlaufbahn. Diese beiden Monde k&ouml;nnten die Sonden \u2013 sofern sie in der richtigen Position stehen nahe passieren. Die Neptun-Mission kann auch Ganymed und Europa erfassen, die Uranusmission n&auml;hert sich dazu nicht stark genug Jupiter.<\/p>\n<p>Bei meiner theoretischen Mission habe ich mich davon leiten lassen, was heute m&ouml;glich ist. Das fing mit der Stromversorgung an. Die gr&ouml;&szlig;ten verf&uuml;gbaren Solararrays sind Ultraflex mit 9 m Durchmesser 10 kW pro Paneel liefern. Vier St&uuml;ck davon liefern 40 kW, genug um 8 RIT-2X Ionentriebwerke zu betreiben, die ich im spezifischen Impuls leicht auf 38.000 m\/s gesenkt habe, um die Mission zu beschleunigen. 400 kg sollen auf die abtrennbare Ionenmodulstufe ohne Tanks und Triebwerke entfallen, vergleichbar einer Cruise Stage wie bei den Marsmissionen der Amerikaner. Den Geschwindigkeitsbedarf habe ich mit 22 km\/s abgesch&auml;tzt. Eine schwere Sonde wie Galileo die in eine Umlaufbahn einschwenkt ist bei 40 kW Leistung nicht m&ouml;glich aber immerhin eine Sonde, die so viel wiegt wie Voyager (800 kg). Daraus ergab sich dann folgende Mission:<\/p>\n<ul>\n<li>Start mit einer Vega C in eine 320 x 1.800 km Bahn mit 3.077 kg Nutzlast<\/li>\n<li>Verlassen der Erde: Dauer: 203 Tage, dv=6100 m\/s<\/li>\n<li>Flug zu Jupiter: 2 Jahre 140 Tage Antriebszeit, mit Freiflugphase 5 Jahre 308 Tage<\/li>\n<li>Resttreibstoff \/ Reservemasse: 154 kg<\/li>\n<li>Nutzlast: 800 kg<\/li>\n<\/ul>\n<p>Es sind also noch 154 kg &uuml;brig. Diese Massenreserve kann man nutzen, um den spezifischen Impuls nochmals abzusenken und die Mission so zu beschleunigen, oder 154 kg mehr Nutzlast mitf&uuml;hren, z.B. eine 900 kg schwere Sonde.<\/p>\n<p>Zeitlich gewinnt man gegen&uuml;ber dem Nature Plan nichts auch der braucht 5 Jahre zu Jupiter, es dauert sogar noch 10 Monate l&auml;nger als die Swing-By Vorgehensweise. Aber es gibt einen Vorteil, den man nutzen k&ouml;nnte. Das Transfermodul m&uuml;sste, wenn man Jupiter erreicht, durchaus noch viel elektrische Leistung haben, etwa 1,4 kWh, wenn es keine Verluste gibt, mit Verlusten vielleicht noch 1 kwh. Das ist viel mehr als die letzten Raumsonden zur Verf&uuml;gung hatten. Meine Idee: dieses Modul reicht vielleicht nicht zu einer vollwertigen Raumsonde, aber zu einer einfachen. Die Ionentransferstufe k&ouml;nnte man bereits einige Monate vor der Ankunft an Jupiter von der Raumsonde trennen und dann auf eine andere Bahn lenken. Wir haben da in etwa dieselbe Situation wie bei Galileo-Orbiter und Atmosph&auml;rensonde. Denkbar sind mehrere Szenarien:<\/p>\n<ul>\n<li>Besuch eines anderen Jupitermondes, bevorzugt Io, der wegen seiner N&auml;he zu Jupiter auch nicht von den Missionen Europa Clipper und JUICE besucht wird und der geologisch aktiv ist.<\/li>\n<\/ul>\n<ul>\n<li>Vorbeiflug an Jupiter, aber auf einem anderen Pfad \u2013 erm&ouml;glicht einen zweiten Blickwinkel, eventuell sogar Stereoaufnahmen.<\/li>\n<li>Aufschlag auf Jupiter \u2013 liefert in den letzten Stunden Aufnahmen mit einer nie vorher m&ouml;glichen Aufl&ouml;sung.<\/li>\n<li>Aufschlag bzw. Passieren der Ringebene: Risiko und Dichteabsch&auml;tzung, eventuell auch Aufnahmen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Da im Prinzip diese zweite Sondenur ein bis zwei Tage lang aktiv ist, w&uuml;rde man die Daten an die Hauptsonde &uuml;bermitteln, die sie zwischenspeichert. Das macht die Ausrichtung und Lageregelung einfacher, da man so nur eine Mittelgewinnantenne mit grober Ausrichtung ben&ouml;tigt und die Instrumente festmontiert werden k&ouml;nnen. Viele Drehungen gibt es so nicht. Bei der kurzen Missionsdauer k&ouml;nnte die Lageregelung komplett mit Druckgas erfolgen. Bei den Missionstypen, bei denen die Sonde nicht verloren geht, ist auch eine ausrichtbare HGA denkbar, dann speichert die Sonde alle Daten zwischen, bis sie Jupiter passiert hat, dreht sich zur Hauptsonde und &uuml;bertr&auml;gt an diese die Daten. Dieser Zusatznutzen durch die Transferstufe w&auml;re ein Ausgleich gegen&uuml;ber den h&ouml;heren Kosten durch das Modul, auf der anderen Seite ben&ouml;tigt man aber auch mindestens eine Sojus um 800 kg auf Fluchtgeschwindigkeit zu bringen, die Masse die ich f&uuml;r die Raumsonde angesetzt habe.<\/p>\n<p>Bei der Raumsonde h&auml;tten wir im Prinzip die gleiche Vorgehensweise wie bei Voyager, das hei&szlig;t, es gibt etwa vier Monate lang Daten, aber den gr&ouml;&szlig;ten Teil der Zeit nur wenige. Nur etwa en F&uuml;nftel dieser Zeit ist der Planet formatf&uuml;llend, die Monde sind sogar nur einige Stunden lang gro&szlig; genug f&uuml;r brauchbare Aufnahmen und Spektren. Gegen&uuml;ber Voyager hat sich aber einiges ge&auml;ndert. Neben technischen Verbesserungen wie h&ouml;herer Datenrate, effizienteren RTG, st&auml;rkeren Senden und Senden im h&ouml;herfrequenten K-Band, gibt es zwei wesentliche Verbesserungen:<\/p>\n<p><b>Datenverarbeitung<\/b>: Voyager konnte maximal 100 Bilder auf einem Bandrekorder ablegen. Das war gedacht f&uuml;r Zeiten ohne Funkverbindung, aber auch wenn ein Mond passiert wurde, da die Datenrate nach Jupiter immer kleiner als die Schreibgeschwindigkeit auf den Bandrekorder war. Heute ist es kein Problem sehr gro&szlig;e Datenmengen abzulegen auf diese schnell und wahlfrei zuzugreifen. Schon New Horizons, die 2006 startete hatte einen Speicher von 16 GByte an Bord, selbst das entspr&auml;che rund 20.000 Bildern von Voyager, die bei den beiden Planeten aber nur etwa 9.000 bzw. 6.000 Aufnahmen machte. Das bedeutet man k&ouml;nnte die kurze Zeit in der Uranus nicht nur ein kleiner Fleck auf einer Aufnahme ist, viel besser nutzen, etliche Aufnahmen, Spektren und andere Messdaten gewinnen und in den Monaten nach dem Vorbeiflug &uuml;bertragen.<\/p>\n<p><b>Instrumente<\/b>: auch hier gab es technische Verbesserungen wie CCD-Sensoren anstatt Videocons. Daneben aber gab es Neuentwicklungen die Dinge m&ouml;glich waren die bei Voyager noch Utopie waren. Spektrometer k&ouml;nnen heute nicht nur das Spektrum eines Punktes aufnehmen, sondern einer ganzen Zeile. Wird die bewegt, so bekommt man eine Abtastung eines K&ouml;rpers und von jedem Punkt der Oberfl&auml;che ein Spektrum. Daraus kann man Falschfarbenaufnahmen anfertigen. Farben k&ouml;nnen z.B. den Absorptionsmaxima von wichtigen Molek&uuml;len in den Atmosph&auml;ren wie Methan, Ammoniak oder Schwefelwasserstoff zugeordnet werden und man sieht dann farbkodiert deren Vorkommen. Selbst Instrumente die Magnetfelder bestimmen heute nicht nur die St&auml;rke an einem Ort, sondern k&ouml;nnen auch &uuml;ber eine Rotation der Instrumente ein Bild von der r&auml;umlichen Verteilung anfertigen.<\/p>\n<p>Spektrometer sind zudem empfindlicher und viel feiner aufl&ouml;send als noch zu Voyagers Zeiten.<\/p>\n<p>Besonders reizvoll ist es nat&uuml;rlich, das zwei Sonden innerhalb kurzer Zeit auf den Weg gebracht werden. Leider sind solche Missionen ja in den USA sehr teuer geworden \u2013 Galileo begann mal als preiswerter Nachfolger von Voyager (sollte weniger als diese kosten) und endete sehr teuer, wobei aber auch die Politik und der Ausfall des Space Shuttles f&uuml;r drei Jahre ihre Ursache hatten. Cassini und Europa Clipper wurden aber auch sehr teuer und sind beides Projekte mit mehreren Milliarden Kosten.<\/p>\n<p>Auf der anderen Seite lag New Horizons inklusive Start bei rund 700 Millionen Dollar, eine klassische Vorbeiflugsonde, und warum sollte so was heute nicht auch m&ouml;glich sein? Ich vermute man wird aber lieber 2 Milliarden in einen weiteren Marsrover ausgeben.<\/p>\n<p>Beim Plan mit Swing-Bys k&ouml;nnte m,an eine deutlich schwerere Sonde auf den Weg bringen, mit der kleinsten Atlas 401 etwa 2,7 t, wenn man die bis dahin verf&uuml;gbaren schweren Tr&auml;ger nimmt, noch mehr. Bei dem kleinen dV von &lt; 1 km\/s zur Fluchtgeschwindigkeit k&ouml;nnte man mit etwa 1,1 km\/s (1000 km Bahn) bis 1,5 km Bahn (au&szlig;erhalb der Hauptringe) eine elliptische Umlaufbahn mit einigen Monaten Umlaufszeit erreichen. Das w&uuml;rde moderate Treibstoffvorr&auml;te an Bord erfordern. Bei Neptun geht dies wegen der hohen Vorbeifluggeschwindigkeit nicht.<\/p>\n<p>Als Nebeneffekt h&auml;tte man wenn man diese Ionenantriebsstufe entwickeln w&uuml;rde auch ein Vehikel f&uuml;r den Erdorbit und andere Missionen. Dann l&auml;sst man einfach einige Treibstofftanks weg und die Nutzlast ist schwerer \u2013 die Vega C sollte alleine 800 kg mehr in eine Erdumlaufbahn bringen k&ouml;nnen. Zusammen mit Treibstoff f&uuml;r ein kleineres dV sollte sie so 2,3 t vom LEO in den GEO bringen k&ouml;nnen oder etwa 2 t auf Fluchtgeschwindigkeit. Ich denke als amerikanisch-europ&auml;isches Gemeinschaftsunternehmen w&auml;re das umsetzbar: Europa baut die Ionenantriebsstufe und finanziert den Start. Die NASA baut die Sonde und die Instuemnte teilt man auf. Die internationale Kooperation w&auml;re auch ein gewisser Schutz gegen das Einstellen, wenn mal wieder ein bemanntes Raumfahrtprogramm zu teuer wird.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>In Nature 579\/2020 wurde vorgeschlagen die n&auml;chste Fluggelegenheit zu Uranus (und Neptun) zu nutzen, um Sonden zu diesen Planeten auf den Weg zu bringen. Das hat mich inspiriert, mal dies durchzurechnen. Ich will heute aber nicht die Ergebnisse meiner Simulation im Detail pr&auml;sentieren, sondern zwei Vorschl&auml;ge machen.<\/p>\n","protected":false},"author":169,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[533,463,279,1213],"class_list":["post-14790","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-raumfahrt","tag-ionennantrieb","tag-neptun","tag-swing-by","tag-uranus","entry"],"a3_pvc":{"activated":false,"total_views":621,"today_views":0},"jetpack-related-posts":[{"id":18654,"url":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2026\/05\/08\/zwei-hypothetische-galileoprojekte\/","url_meta":{"origin":14790,"position":0},"title":"Zwei hypothetische Galileoprojekte","author":"Bernd Leitenberger","date":"08.05.2026","format":false,"excerpt":"Heute ein Blog, in dem ich zwei Galileoprojekte unter die Lupe nehme, die zumindest diskutiert wurden. 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