{"id":14980,"date":"2020-10-11T18:03:02","date_gmt":"2020-10-11T16:03:02","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=14980"},"modified":"2020-10-11T18:08:18","modified_gmt":"2020-10-11T16:08:18","slug":"ulysses-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2020\/10\/11\/ulysses-2\/","title":{"rendered":"Ulysses 2"},"content":{"rendered":"

Auf den heutigen Blog, wieder mal eine technische Spinnerei kam ich durch meine Arbeit an Solar Orbiter. Solar Orbiter wird durch mehrere Swing-Bys an der Venus die Bahnneigung auf bis zu 33 Grad erhöhen. Damit sieht er die Regionen mittlerer Breite auf der Sonne besser. Es geht um eine Sonde, die auch die Sonnenpole erkunden kann.<\/p>\n

Okay, Zeit mal etwas Grundlagen zu bringen. Die Erde umkreist die Sonne an ihrem Äquator, zumindest nach Definition (einen Äquator bei der Sonne zu definieren ist mangels fester Oberflächenmerkmale etwas schwierig). Wir sehen die Sonne also verzerrt, ähnlich wie geostationäre Satelliten die Erde sehen. Schaut man sich z.B. ein Metosatbild an auf dem Europa drauf ist, dann ist das schon sehr verzerrt und Europa erstreckt sich nur vom 40 bis zum 60 Breitengrad, hin zu den Polen (Island, Norwegen, Grönland) wird die Verzerrung noch stärker. Entsprechend verzerrt sehen wir die höheren breiten der Sonne.<\/p>\n

Der Blickwinkel wäre egal, wenn die einfache Vorstellung der Sonne von einem Gasball stimmen würde, bei der die thermonuklearen Prozesse im Inneren praktisch alles dominieren und so Unterschiede an der Oberfläche klein sind. Doch dem ist nicht so. Die Sonne hat Aktivitätsgebiete und sie rotiert nicht überall gleich schnell, dadurch verwickeln sich Magnetfeldlinien und es kommt zu Sonnenflecken, Flares, Prototuberanzen. Die Erforschung dieser Phänomene abseits des Äquators ist eine der Aufgaben von Solar Orbiter.<\/p>\n

Weitaus höhere Breiten, nämlich 80 Grad erreicht schon vor Jahrzehnten die Raumsonde Ulysses. Übrig geblieben als europäischer Teil eines ESA-NASA Duos erforschte sie 20 Jahre lang die Sonne. Leider ohne Kamera nur mit Instrumenten für Teilchen und Feldern. So hohe Breiten zu erreichen, ist nicht einfach. Will man die Bahnneigung einer Sonde, die, wenn sie die Erde verlässt, aber keine Bahn nach Innen oder Außen einschlägt, die Bahngeschwindigkeit der Erde hat um 90 Grad drehen so muss man die 2-fache Energie aufbringen, die sie hat. In Geschwindigkeitsäquivalenten ist das die 1,41-fache momentane Geschwindigkeit. Bei der Erdbahn mit 29,8 km\/s also 42,1 km\/s. Das ist enorm viel. Dagegen braucht man um das Sonnensystem zu verlassen nur 16,7 km\/s und selbst ein Sturz in die Sonne braucht nur 25,7 km\/s. Das ist heute selbst mit Ionentriebwerken nicht durchführbar.<\/p>\n

Ulysses<\/a> nutzte daher ein Swing-By an Jupiter. Jupiter kann zwar auch nicht die Geschwindigkeit um 42,1 km\/s ändern, aber die Sonde hat, wenn sie Jupiter erreicht, nur noch eine Geschwindigkeit von 7,4 km\/s und dann beträgt die Geschwindigkeitsänderung nur noch 10,5 km\/s und das schafft Jupiter. Der Preis war aber, dass Ulysses nun sich auf einer Bahn befand, deren Aphel bei Jupiter lag. Das bedeutet, nur alle 5 Jahre passierte sie die Pole, was jeweils nur wenige Monate dauerte. Ich denke das kann man heute besser machen und habe Ulysses 2 ausgedacht.<\/p>\n

Ulysses 2 reduziert durch Ionentriebwerke ihre Geschwindigkeit nach der Umlenkung durch Jupiter, bis sie wieder eine Bahn mit einer kleinen Periode erreicht hat. Natürlich ist es dann logisch schon Ionentriebwerke zu nutzen, um bis zu Jupiter zu kommen. Doch in der Praxis zeigte sich, das es dann doch kompliziert wurde.<\/p>\n

Designauslegung<\/h3>\n

Ziel sollte es sein, eine Raumsonde von etwa 600 bis 800 kg in einen polaren Sonnenorbit mit einer möglichst kleinen Umlaufszeit zu bekommen. 600 bis 800 kg sind zwar deutlich weniger, als Solar Orbiter wiegt (1,72 t), aber immerhin in der Größenordnung einer Voyager<\/a> und erlauben so etwa 100 bis 150 kg Instrumente.<\/p>\n

Die Sonde sollte auf RTG verzichten, um die Kosten zu begrenzen. Die Solarzellen sollen bei Jupiter mindesten 500 Watt für den Betrieb liefern.<\/p>\n