Als Laie denkt man ja, dass bei dem Forschungsanteil der Raumfahrt die Wissenschaft im Vordergrund steht. Doch das Gegenteil ist oft der Fall. Es werden Missionen genehmigt, wie populär sind oder bestimmte \u201eBuzzthemen\u201c bedienen. Ein Beispiel ist die Venus \u2013 rein technisch ist sie der am schnellsten und mit am wenigsten Aufwand erreichbare Planet. In der Realität ist es aber so, das durch die Unmöglichkeit von Leben und den Aufwand für Sonden, die landen oder nur in der Atmosphäre verbleiben sollen, es kaum Missionen zur Venus gibt. Die letzte US-Mission war Magellan, gestartet 1990. Seitdem gab es nur je eine europäische und Japanische Mission. Selbst China und Indien, Newcomer bei der Raumfahrt jenseits der Erde haben zuerst einmal den Mond und Mars ins Visier genommen.<\/p>\n
Mars hingegen wird dauernd besucht, bei diesem Startfenster sogar von drei Sonden aus drei Nationen \u2013 hätte der Exomars Rover \u201eRosalindt Franklin\u201c seinen Zeitplan einhalten können, wären es sogar vier Sonden gewesen, was ein neuer Rekord gewesen wäre. Es ist auch kein Problem für Marsmissionen sehr hohe Mittel genehmigt zu bekommen, so kostet Perseverance über 2 Mrd. Dollar und damit in etwa dreimal so viel wie eine der Orbitersonden der USA um denselben Planeten, wie MAVEN<\/a> oder MRO<\/a>. Ein ähnliches Beispiel ist OSIRIS-REx<\/a>. Als die Sonde vor einigen Wochen ihren Heimweg antrat, berichteten die Medien den Asteroid Bennu habe man als Ziel ausgesucht, weil er mit der Erde kollidieren könnte. Diese Information stammt sicher von der Presseabteilung der NASA. Nun kreuzt Bennu die Erdbahn, aber der nächste nahe <\/a>Vorbeiflug<\/a> ist 2060 in fast doppelter Mondentfernung und erst in über 100 Jahren gibt es nahe Vorbeiflüge mit einem Kollisionsrisiko von etwa 1 zu 3.000. Es gäbe sicher andere Kandidaten mit höherem Risiko und das war auch nicht das primäre Kriterium für die Auswahl, sondern die leichte Erreichbarkeit.<\/p>\n Wenn es zwei Himmelskörper gibt, die exemplarisch zeigen, dass die Auswahl von Zielen sich nicht daran richtet, wie man möglichst viel Wissenschaft für eine bestimmte Summe bekommt, dann sind es die Marsmonde Phobos<\/a> und Deimos.<\/p>\n Die Monde umkreisen den Mars in etwa 6.000 und 20.000 km Distanz zur Oberfläche auf äquatorialen Bahnen. Damit sind sie extrem leicht erreichbar. Sie gelten als eingefangene Asteroiden, das heißt, wenn man sie untersucht so sollte, man auch mehr über die Asteroiden in dieser Region erfahren. Vor allem aber liegen sie am \u201eWegrand\u201c. Jede Marssonde könnte sie mit nur geringem Zusatzaufwand erforschen. Trotzdem ist die Zahl der Vorbeiflüge an diesen Monden klein. Die Viking Orbiter<\/a> führten einige nahe Vorbeiflüge an Phobos und Deimos durch, dafür wurde ihre Bahn gezielt abgeändert. Für Deimos sind die dabei gewonnenen Bilder bis heute die einzigen Nahaufnahmen, die es gibt. Phobos wurde einmal von Mars Global Surveyor<\/a> bei seiner Aerobraking Bahn passiert. Mars Express<\/a>, der einzige künstliche Marssatellit, dessen Bahn Phobos kreuzt, hatte einige nahe Vorbeiflüge ohne gezielte Bahnänderungen und führte auch einige Vorbeiflüge mit Bahnanpassungen durch, um der Phobos Grunt Mission zu assestieren. Das war es in 50 Jahren Marsforschung mit Raumsonden! Selbst die Hope Mission der arabischen Emirate, die sich zumindest in der Distanz Deimos mehr nähert, wird aufgrund des Bahndesigns ihm nicht wirklich nahe kommen.<\/p>\n Zu erwähnen wären natürlich die beiden Phobos Missionen<\/a> Russlands und Phobos Grunt<\/a>. Sie scheiterten aber alle, bevor sie wirklich Daten lieferten, die man nicht vorher schon von anderen Missionen hatte.<\/p>\n Nun plant Japans Raumfahrtagentur JAXA die Mission MMX (M<\/b>artian M<\/b>oons Ex<\/b>ploration), die im wesentlichen eine Wiederholung von Phobos Grunt ist. Von Phobos werden Bodenproben genommen und zur Erde zurückgebracht. Deimos wird nur durch nahe Flüge passiert. Der Treibstoffvorrat lässt eine Bodenprobenentnahme dort nicht zu.<\/p>\n Ich möchte heute mal versuchen zu evaluieren, ob mit Ionentriebwerken nicht auch ein Besuch von Deimos möglich wäre.<\/p>\n Ich habe mir zum Ziel gesetzt, das diese Mission mit Ionentriebwerken durchgeführt werden soll. Meiner Ansicht nach spricht viel dafür. Die mission ist ja auch so schon lange beim Mars. Würde man diese Phase um ein Startfenster verlängern so hätte man 26 monate Zeit um die Bahnänderungen durchzuführen. Dafür sollte dann auch der Besuch Deimos möglich sein.<\/p>\n Leider ist über die MMX Mission<\/a> wenig bekannt, sowohl was Bahndesign wie genaue Massebilanz angeht. So gibt es zwar ein Propulsion Module dessen Treibstoffmenge bekannt ist. Aber auch die beiden anderen Module haben jeweils einen Antrieb, sodass ich davon ausgehe, das dieses Propulsion Modul nur genutzt wird, um zu Phobos zu kommen, also für das einbremsen in den ersten Marsorbit und Anpassung der Bahn an die von Phobos. Ähnlich war der Plan ja auch bei Phobos Grunt. Was ich aber machen kann: ich habe die Startmasse und kann die Geschwindigkeitsänderungen berechnen und damit den Treibstoffanteil, wenn ich nichts abtrenne \u2013 das Abtrennen von Teilen als Option habe ich ja auch bei Ionentriebwerken.<\/p>\n Um beim derzeitigen Stand des Einsatzes zu bleiben und die Mission nicht übermäßig zu verändern, beschränke ich den Betrieb von Ionentriebwerken auf den Marsorbit, nutze sie also nicht, um in diesen einzubremsen oder ihn zu verlassen. Das hat den Vorteil, dass man sich mit der Kalkulation der Bahnen zwischen den Planeten einfacher tut, denn die bewegen sich ja dauernd relativ zueinander. Ein kurzer Impuls wie beim Chemischen Antrieb erzeugt eine neue Bahn, während ein längerer Betrieb wie bei Ionentriebwerken eine Bahn laufend verändert.<\/p>\n Basis ist die Startmasse von MMX von 3030 kg. Ich gehe davon aus, das MMH\/NTO Triebwerke mit einem spezifischen Impuls von 3.000 m\/s eingesetzt werden. Gravitationsverluste soll es keine geben. Als dV für das Verlassen der Planeten habe ich die Optima des NASA Trajektory Browsers genommen. Schon hier gibt es eine Diskrepanz der bestimmten Startfenster zur realen MMX Mission wegen des seit Jahrzehnten Bestenden Startverbots aufgrund der Fischereiindustrie startet MMX im August 2023, etwa zwei Monate vor dem optimalen Startfenster, das im Oktober liegt. Zudem liefert der NASA Trajektory Browser als Rückflugroute die erste verfügbare, also nach zwei Jahren, während MMX erst nach vier Jahren zurückkehrt.<\/p>\n